一种动态网络导航系统及方法

摘要

本发明公开了一种动态网络导航系统，包括GPS定位模块，其特征在于：所述的GPS定位模块的输出端与微处理器MCU的输入端连接，所述的微处理器MCU通过I/O接口与输入设备连接，所述的微处理器MCU通过显示输出接口与显示屏连接，微处理器MCU通过音频接口与音频设备连接。由于采用上述的系统和方法，与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、能够在实时的动态交通网络中，为车辆从出发点到目标点之间选择出行程时间最短的路径；2、系统导航速度快，且计算准确。

说明书

技术领域

本发明涉及导航技术领域，特别涉及一种动态网络导航系统及方法。

背景技术

目前，大多数的导航系统通过GPS定位，可提供待选点到目标点之间的最短距离的行程路径，该导航系统较适用于静态的交通网络。而在实时的动态的交通网络中，由于有些路段交通拥挤，车辆从最短距离的行程路径通过可能费时反而较长，这种导航系统无法根据实时变化的交通情况而给出较合理、费时较少的行程路径。

发明内容

本发明提供一种动态网络导航系统及方法，以达到在实时动态交通网络中为车辆到达目标点提供行程时间最短的路径的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种动态网络导航系统，包括GPS定位模块，其特征在于：所述的GPS定位模块的输出端与微处理器MCU的输入端连接，所述的微处理器MCU通过I/O接口与输入设备连接，所述的微处理器MCU通过显示输出接口与显示屏连接，微处理器MCU通过音频接口与音频设备连接。

一种动态网络导航系统，其特征在于：所述的输入设备为触摸屏键盘。

一种动态网络导航系统，其特征在于：所述的微处理器MCU连接有存储器。

一种动态网络导航系统的导航方法，其特征在于：所述的方法包括下列步骤：

a)系统读取GPS定位模块采集的各个路段的车流数据信息，通过相应的数据处理后建立能反映出不同时间点路段的通行速度的路况模型，并将相关数据存储；

b)系统读取GPS定位模块采集的车辆的即时位置和行驶方向的数据信息，处理相关数据并存储；

c)计算从出发地到目的地的最短行程时间的导航路线，经过数据处理后将路径显示到显示屏上，并通过音频设备进行语音播报。

一种动态网络导航系统的导航方法，其特征在于：所述的最短行程时间的导航路线的计算公式为$f_t\left(i\right)=\min \{g_t\left(i\right)+\underset{j,k\in \mathrm{SP}(i,n)}{\Sigma }{h}_{t_j}(j,k)\},i,j,k\in V.$

一种动态网络导航系统的导航方法，其特征在于：所述的最短行程时间的导航路线的计算方法包括下列步骤：

a)将出发地设为当前点，计算出目标点到路网其他所有节点之间的最短距离的路径SP_i；

b)根据路况模型，获取当前点到其邻接点路段，以及邻接点到目标点最短距离路线上所有路段的路段模型h_t(j，k)；

c)计算当前点到其各邻接点j的行程时间与当前点的所有邻接点j到目标点最短距离路径上的行程时间之和；

d)选择最小行程时间路径上的邻接点作为当前点。

一种动态网络导航系统及法，由于采用上述的系统和方法，与现有技术相比，具有以下优点：1、能够在实时的动态交通网络中，为车辆从出发点到目标点之间选择出行程时间最短的路径；2、系统导航速度快，且计算准确，计算相对简单，容易实现。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；

图1为本发明中导航系统的逻辑框图；

图2为本发明中导航方法的流程图；

图3为本发明中导航路线的计算方法流程图；

在图1中，1、GPS定位模块；2、输入设备；3、显示屏；4、音频设备。

具体实施方式

如图1所示一种动态网络导航系统，包括GPS定位模块1，GPS定位模块1的输出端与微处理器MCU的输入端连接，GPS定位模块1可采集各个路段的车流数据信息，以及车辆的即时位置和行驶方向的数据信息，并将相关数据信息传送到微处理器MCU进行处理。微处理器MCU通过I/O接口与输入设备2连接，输入设备2为触摸屏键盘，可通过该触摸屏键盘输入车辆的导航相关信息，如目的地。微处理器MCU连接有存储器。微处理器MCU通过显示输出接口与显示屏3连接，微处理器MCU通过音频接口与音频设备4连接。

一种动态网络导航系统的导航方法，该方法包括下列步骤：

a)系统读取GPS定位模块采集的各个路段的车流数据信息，通过相应的数据处理后建立能反映出不同时间点路段的通行速度的路况模型，并将相关数据存储；

b)系统读取GPS定位模块采集的车辆的即时位置和行驶方向的数据信息，处理相关数据并存储；

c)计算从出发地到目的地的最短行程时间的导航路线，经过数据处理后将路径显示到显示屏上，并通过音频设备进行语音播报。

最短行程时间的导航路线的计算公式为设V＝{1，2，…，n}为网络结点集，g_t(i)从起始点开始，在t时刻到达邻接点i时所用的实际时间。SP(i，n)表示待选点i到目标点之间的最短距离路径的结点集。是路段(j，k)关于到达时刻t的一个分布函数，表示在t_j时刻到达该最短距离路径上的路段(j，k)上所用的时间。f_t(i)为在t时刻经过结点i的起始点到目标点的估算行程时间。

最短行程时间的导航路线的计算方法包括下列步骤：

a)将出发地设为当前点，计算出目标点到路网其他所有节点之间的最短距离的路径SP_i；

b)根据路况模型，获取当前点到其邻接点路段，以及邻接点到目标点最短距离路线上所有路段的路段模型h_t(j，k)；

c)计算当前点到其各邻接点j的行程时间与当前点的所有邻接点j到目标点最短距离路径上的行程时间之和；

d)选择最小行程时间路径上的邻接点作为当前点。

步骤c的具体计算方法为，根据所获得的最短路径上的关于速度的路况模型，计算当前点时刻当前点到其各邻接点各路段的通行速度值。计算当前点到其各邻接点的行程时间(即，时间＝距离/速度)；

根据计算出的最短距离路径、所获得的最短路径上的关于速度的路况模型、以及从当前点到达邻接点的时间，对于当前点的每个邻接点，以及邻接点到目标点最短距离路径上的每个路段，依次做如下计算：1)计算出在该时间的路段通行速度值；2)计算出通过该路段的行程时间，并累加该行程时间；3)重复步骤1)和步骤2)，直至最短距离路径上所有路段走完，并得到通过邻接点到目标点最短距离路径的行程时间之和。完成以上三个步骤后，最后计算出所有对应的当前点到其各领接点的行程时间与邻接点到目标点最短距离路径的行程时间之和。例如，假设当前点为A点，目标点为C点，A点与C点之间有直接到达的路径，也可由A点先到达B点，再由B点到达C点。系统计算出C点到各点的最短距离路径，分别是C点到B点为10km，C点到A点为20km。假设车辆在A点的出发时间为8:00，系统获取各路径的8:00开始的所有路况模型h_t(j，k)，该模型是关于时间t的速度模型，即给定时间t，便能算出其路段(j，k)在t时间的通行速度。假设8:00时，根据路况模型，求出A点到B点的通行速度为50km/hA点到C点的通行速度为20km/h。计算A点到B点为15km，计算出当前点A到其邻接点B的通行时间为：15km/50km/h＝0.3h(即18分钟)；当前点A到其邻接点C的通行时间为：20km/20km/h＝1h(即60分钟)；因此，车辆从A点到B点的时间为8:18分，A点到C点的时间为9:00。对于A点的邻接点B，B点到C点的最短路径为B点直接到达C点。对于A点的邻接点C，其已经是目标点，C点到C点的行程时间为零。下面对于B点到C点，计算出其行程时间：根据路况模型，计算出8:18时B点到C点通行速度，假定求出的值为40km/h；求出B点到C点的通行时间为：10km/40km/h＝0.25h(即15分钟)；C已经是目标点，因此B到达目标点的时间为15分钟；计算出A点到B点，以及B点到C点的时间和为：18+15＝33分钟；A点到C点的时间为60分钟；最后选择最小时间和为33分钟，因此将B点作为当前点，然后计算出B到达目标点C的最小行程时间(15分钟)。由于C点已经是目标点，计算结束。因此从A点经过B点到达C点的时间为8:33，而A点直接到达C点的时间为9:00。

如图2所示为本发明中导航方法的流程图，流程大致包括以下几个步骤：

在步骤100，流程开始；

在步骤101，读取GPS定位模块采集的各个路段的车流数据信息并建立路况模型，流程进入步骤102；

在步骤102，读取GPS定位模块采集的车辆的即时位置和行驶方向的数据信息，流程进入步骤103；

在步骤103，计算从出发地到目的地的最短行程时间的导航路线，流程进入步骤104；

在步骤104，输出路径并显示到显示屏，流程进入步骤105；

在步骤105，流程结束。

如图3所示为本发明中导航路线的计算方法流程图，流程大致包括以下几个步骤：

在步骤200，流程开始；

在步骤201，计算出目标点到路网其他所有节点之间的最短距离的路径，流程进入步骤202；

在步骤202，获取当前点到其邻接点路段，以及邻接点到目标点最短距离路线上所有路段的路段模型，流程进入步骤203；

在步骤203，计算当前点到其各邻接点的行程时间与当前点的所有邻接点到目标点最短距离路径上的行程时间之和，流程进入步骤204；

在步骤204，选择最小行程时间路径上的邻接点作为当前点，流程进入步骤205；

在步骤205，判断当前点是否为目标点，若判断结果为是，流程进入步骤206，如判断结果为否，流程返回步骤202；

在步骤206，流程结束。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。