一種基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導系統和方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法及系統，所述方法包含：步驟101）通過在復雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業樓宇群周邊和要道布設二維碼或分類碼等定位標簽；步驟102）將現實場景中布設定位標簽的各個物理位置和二維碼或分類碼等定位標簽進行關聯；步驟103）通過手持或車載終端通過掃描布設在現實場景中的定位標簽，實現定位和基于定位的路徑規劃。所述步驟101）進一步包含：步驟101-1）用于生成定位標簽的步驟；步驟101-2）用于采用立體化的可區分節點模型構建城市復雜環境的交通路網拓撲；步驟101-3）為各路段分配不同的權重值，然后基于得到的路網拓撲和路段權重值得到最優邊控制集，為最優的邊控制集布設定位標簽。
【專利說明】一種基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及城市交通信息服務系統和方法，具體涉及一種基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導服務系統和方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市快速發展，復雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業樓宇群等城市復雜交通環境越來越多，給公眾出行造成了很大的問題，公眾對于在城市復雜交通環境中的精確路徑誘導信息服務需求越來越強烈。城市復雜交通環境路徑誘導信息服務的主要問題有:一是出行者位置難以精確定位，二是起點到終點的路徑誘導問題。
[0003]為解決上述問題，一般的做法是在城市復雜交通環境周邊時，使用智能手持終端，利用衛星定位技術，從而進行定位與誘導；而在室內，則通過布設無線接入設備，來進行定位和誘導。
[0004]針對上述問題，專利“200610155115.3”中給出了一種將二維碼標注在地圖上，通過移動電話識讀二維碼地圖上的二維碼，從而獲得更廣泛的信息，輔助出行者出行和查詢地圖信息。
[0005]目前，無論是室外的衛星定位方法，還是室內無線定位方法，在城市復雜交通壞境中提供定位和路徑誘導信息服務時，都存在一定的弊端和問題，主要有:
[0006]I)對于衛星定位受制于衛星信號強度、周邊高樓遮擋等問題，定位精度難以保障；對于室內無線定位，同樣其定位精度較低，并且手持終端或車載終端需要具有無線連接模塊，而且需要實時與無線接入設備保持連接。例如，很難分辨某個出行者是在立交上還是立交下。
[0007]2)如果通過增加室外衛星定位的路側增強設備或室內無線接入設備來提升定位的精確度，則使得建設的成本大大增加，在現實生活中難以大規模應用。
[0008]3)由室外進入室內或室內走出室外時，進行定位和誘導都需要在衛星定位和無線定位之間切換，對于使用者而言造成一定的不便，同時手持終端或車載終端還需要具備衛星定位模塊和具備與該樓宇無線網絡同類型的無線通訊模塊(例如無線局域網、射頻識別、超聲波、紅外等)。

【發明內容】

[0009]本發明的目的是，為克服上述問題，從而提供一種簡易的、可廣泛應用于復雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業樓宇群等城市復雜交通環境中的定位和路徑誘導方法，通過在復雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業樓宇群周邊及室內關鍵交通節點和要道布設二維碼、分類碼等定位標簽，將其位置和已布設的定位標簽進行關聯，并通過手持或車載終端在出行的過程中，通過掃描定位標簽，實現精確定位和路徑規劃服務功能。
[0010]為實現上述目的，本發明提供了一種基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法，所述方法包含:
[0011]步驟101)通過在復雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業樓宇群周邊及室內關鍵交通節點和要道布設定位標簽，所述定位標簽包含二維碼、分類碼或電子感應器等其它類別定位標簽；
[0012]步驟102)將現實場景中布設的定位標簽的各個物理位置和這些定位標簽在電子地圖中的位置進行關聯；
[0013]步驟103)通過手持或車載終端通過掃描布設在現實場景中的定位標簽，實現定位和基于定位的路徑規劃和交通誘導。
[0014]上述步驟101)進一步包含:
[0015]步驟101-1)用于生成定位標簽的步驟；
[0016]步驟101-2)用于采用立體化的可區分節點模型構建城市復雜環境的交通路網拓撲；
[0017]其中，所述可區分節點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G = (1,0, M, C),I表示匯聚點，O表示發散點，I和O都是節點集合;Μ表示主邊,C代表連接邊,M和C都是邊集合，且可區分節點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:
[0018]條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發；
[0019]條件2，能夠有多條邊從發散點出發，但僅允許一條邊指向發散點；
[0020]條件3，M是由匯聚點指向發散點的邊；
[0021]條件4，C是由發散點指向匯聚點的邊；
[0022]步驟101-3)用于根據路段的重要程度為各路段分配不同的權重值，然后基于可區分節點模型得到的路網拓撲和路段權重值，并采用圖論得到一個最優的邊控制集，為最優的邊控制集布設定位標簽；
[0023]其中，所述路段權重值采用如下策略獲得:依據統計得到的路網中所有路段的重要程度，并通過模糊綜合評價方法得到每個路段的權重值。
[0024]上述步驟101-3)進一步包含:
[0025]步驟101-3-1)用于確定路段的權重的步驟，該步驟中首先將路段的重要程度劃分為若干級別，然后對路網中的每個路段依據道路等級、通行舒適度、與周邊道路的聯通性和道路周邊壞境評價因素進行重要程度級別打分，并通過模糊綜合評價方法確定路網中每個路段評價因素在權重等級上的隸屬度，其隸屬度最大值確定為該路段的權重值；
[0026]步驟101-3-2)基于采用可區分節點模型構建的路網拓撲圖G = (I, O, M, C)和步驟101-3-1)確定的路段權重值，找到一個最優的邊控制集，然后進行定位標簽布設；
[0027]其中，邊控制集的定位為:
[0028]G= (1,0, Μ, C)是一個有向圖，H是G的一個子集，e e E (H)，e是圖2中的邊M或C;如果KH(e) = {e}U{d e E(H):d可以由H集合的邊e唯一確定}j#KH(e)是由H集合里面的邊e控制的，U表示對兩個集合取并。
[0029]上述步驟101-3-2)進一步包含:
[0030]步驟1，由人工采集城市復雜交通環境路網數據并基于可區分節點模型構建路網拓撲，其中，nl表示復雜交通環境路網拓撲中的頂點數量；n2表示復雜環境路網拓撲中的有向邊數量。[0031]步驟2:首先給權重為最高級的路段布設定位標簽，權重為最高級的路段為必須布設定位標簽的路段，布設路段數為π3 ；
[0032]步驟3:則此時已經設置了檢測器的路段為η3，這些路段對應圖G中的邊的集合為F，其中F={e|e e E(G)},且e對應的路段設置了定位標簽；再定義邊集合H和邊集合I，且所述邊集合H滿足:H=G-F,邊集合I滿足J= 0 ；
[0033]步驟4:在邊的集合F中任選一條邊e e E(F)且H I,使得邊集合I和邊集合H同時滿足:1=1 U {e}且 H=H-Kh (e)；
[0034]步驟5:如果邊結合F和邊集合I滿足:F=I，即邊集合F中都已被選取，則進行步驟6，否則回到步驟4;
[0035]步驟6:設邊集合J，J= Ie I e e E (H)，且e對應的路段權重為下一級}；
[0036]當E(J)#.，貝1J 選擇任一條邊 e e E (J),使得 F=F U {e}，H=H-Kh (e)；
[0037]步驟7:如果邊集合J中的邊未達到路網路段的權重最低級，則回到步驟6，否則此時H = _，得到最優的控制邊集合F，則集合F對應的路段就是需要布設定位標簽的路段；
[0038]其中，定位標簽的布設位置在路段的入口處。
[0039]上述步驟102)具體為:
[0040]對定位標簽的在現實場景中的位置進行采集和記錄，并在電子地圖上進行標定，和電子地圖的虛擬位置進行關聯；同時，對于電子地圖中具有出行路網拓撲時，標簽的位置也應該在出行路網拓撲中進行標定和關聯。
[0041 ] 上述步驟103 )進一步包含:
[0042]讀入定位標簽并解析
[0043]將解析定位標簽的結果與智能設備中的電子地圖進行匹配，從而實現對出行者當前起點位置的定位；
[0044]輸入或者選擇終點位置，當終點位置確定后在電子地圖中標定該終點位置；
[0045]通過確定的起點和終點，按照建立的電子地圖以及根據可區分節點交通網絡模型建立的城市復雜交通環境中的路網拓撲，使用最短路徑等方法確定出行路徑，并通過手持或車載智能終端顯示給出行者。
[0046]為實現上述方法，本發明還提供了一種城市復雜環境中的交通路徑誘導系統，所述系統包含:
[0047]數據準備單元，用于完成定位標簽的生成、布設以及定位標簽在現實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配，完成現實場景中物理位置和虛擬定位標簽的關聯，用于被手持或車載智能設備識讀；
[0048]信息服務單元，首先由交通出行者在出行過程中，通過手持或車載智能設備對定位標簽進行識讀從而進行精確定位；其次，由出行者選擇或者讀入終點信息，然后在事先建好的電子地圖上，進行出行路徑規劃，并在出行過程中提供指引信息，以確保出行者可以盡快到達目的地。
[0049]上所述數據準備單元進一步包含:
[0050]定位標簽的生成模塊，用于生成定位標簽；
[0051]定位標簽布設模塊，用于采用立體化的可區分節點模型構建城市復雜環境的交通路網拓撲，并基于可區分節點模型得到的路網拓撲通過設置權重和利用圖論邊控制集策略對定位標簽進行布設；
[0052]匹配模塊，用于完成定位標簽在現實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配；
[0053]關聯模塊，用于完成現實場景中物理位置和虛擬定位標簽的關聯。
[0054]上述定位標簽布設模塊進一步包含:
[0055]城市復雜環境的交通路網拓撲構建子模塊，用于采用立體化的可區分節點模型構建城市復雜環境的交通路網拓撲；其中，所述可區分節點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G= (1,0, M, C), I表示匯聚點，O表示發散點，I和O都是節點集合;M表示主邊，C代表連接邊，M和C都是邊集合，且可區分節點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:
[0056]條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發；
[0057]條件2，能夠有多條邊從發散點出發，但僅允許一條邊指向發散點；
[0058]條件3, M-Link需是由匯聚點指向發散點的邊；
[0059]條件4，C-Link需是由發散點指向匯聚點的邊；
[0060]路段權重確定子模塊，用于根據路段的重要程度為各路段分配不同的權重值；
[0061]基于邊控制集的定位標簽布設子模塊，用于根據所述城市復雜環境的交通路網拓撲構建子模塊構建的網絡拓撲和所述路段權重確定子模塊確定的權重值，找到一個最優的邊控制集，為得到的最優邊空集布設定位標簽。
[0062]上述定位標簽布設模塊還包含:
[0063]信息采集模塊，用于對城市復雜交通壞境中的目標路網的關鍵數據進行采集，形成初步路網數據庫，所述關鍵數據包括:道路的級別、寬度、交通規則、連接關系、道路舒適性；
[0064]其中，所述信息采集模塊得到的采集信息輸入所述城市復雜環境的交通路網拓撲構建子模塊和路段權重確定子模塊。
[0065]與現有技術相比，本發明的技術優勢在于:
[0066](I)本發明通過在現實場景中布設定位標簽的方式，解決了城市復雜交通壞境中人員精確定位的問題，同時可向其他人共享該精確位置。
[0067](2)本發明提出基于精確起點位置和精細化的出行路網模型的路徑規劃思路，可使得出行者可以更準確地、更快捷地達到目的地。
[0068](3)本發明通過以圖片、文字、語音等方式向出行者提供在途提醒信息，便于出行者更快捷地達到目的地。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0069]圖1是本發明提供的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導系統的組成框圖；
[0070]圖2是本發明實施例提供的可區分節點路口交通路徑導向圖；
[0071]圖3 (a)和3 (b)是分別是采用傳統路網路口規劃與采用本發明的可區分節點路網規劃后的同一路口的拓撲對比圖；[0072]圖4是本發明提供的確定路網邊控制集的模塊組成框圖。
【具體實施方式】
[0073]下面結合附圖和實施例對本發明所述方法進行詳細說明。
[0074]如圖1所示，本發明的實施和應用分為兩個單元:數據準備單元及信息服務單元。其中，數據準備單元主要完成標簽的生成、布設以及標簽在現實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配工作，主要完成現實場景物理位置和虛擬標簽的關聯，以方便智能終端設備識讀。信息服務單元，首先由交通出行者在出行過程中，通過手持或車載智能設備對標簽進行識讀從而進行精確定位；其次，由出行者選擇或者讀入終點信息，然后在事先建好的電子地圖基礎上，進行出行路徑規劃，并以圖片、標簽等形式在出行過程中提供指引信息，以確保出行者可以盡快到達目的地。
[0075](一)數據準備單元
[0076](I)定位標簽生成
[0077]按照一定的規則和方法生成適宜于布設在路側、墻面等地方的定位標簽，定位標簽可以是二維碼、數字碼、條形碼、電子標簽等。定位標簽的要求是易于識別、制造和布設，同時成本較低。
[0078](2)精細化交通路網拓撲構建方法
[0079]本發明提出采用立體化的可區分節點模型來構建城市復雜交通環境的交通網絡拓撲。可區分節點網絡具有如下特點:其節點可以分為相異的兩類，其中一類只允許一條邊進入；而另一類只允許一條.邊出發，并且兩類節點分別間隔出現。在這種網絡中，當車輛或行人經過路口時，在路口的入口點分別轉向各自的目的方向，而在路口的出口點，各個方向的車流或人流匯聚于此，與入口點自然地區分為不同的兩類。不失一般性，考慮路口可能的一個入口方向交通流的分配,如圖2所示。
[0080]圖2中，實心點表示車流發散的點(點O、0-1、0-2、0-3)，空心點表示車流匯聚的點(1、1-1、1-2、1-3)。Μ-0、Μ-1、Μ-2、Μ-3以及C_1、C_2、C_3分別代表由匯聚點到發散點，以及由發散點到匯聚點的邊。
[0081]現在我們給出可區分節點模型(DN模型)的數學定義，并描述其在實際交通網絡中的應用。傳統的方法，在數學形式上，常用圖來描述一個道路網絡。如圖3_(a)所示，可用二元組G= (P, E)來描述，其中P= (P1, P2，…，Pn)為網絡中η個節點的集合；
丨/)!為連接集合P中兩個元素的邊的集合。
[0082]而本發明提出的立體化可區分節點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G =(I, O, M, C)。其中 I 表示匯聚點(congregating nodes), O表示發散點(dispersing nodes),I和O都是節點集合；M表示主邊(main link, M-Link), C代表連接邊(connect link,C-Link)，M和C都是邊集合。立體化可區分節點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:
[0083]?可以有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發；
[0084]?可以有多條邊從發散點出發，但僅允許一條邊指向發散點；
[0085].M是由匯聚點指向發散點的邊；
[0086].C是由發散點指向匯聚點的邊。[0087]依據此定義，可以對一個實際的復雜交通網絡進行建模。與傳統網絡結構相比，某些節點可能會被拆分為若干I (匯聚節點)、0 (發散節點)、M (主邊，匯聚一發散)、C (連接邊，發散一匯聚)的集合，這些新的節點與邊通常并不具備單獨的物理意義，而其組合則是可能的。可區分節點模型用來描述一類具有連通性的開關網絡，這種網絡相比于傳統網絡的優點在于，可以精確表達城市復雜交通網絡中的各類規則，例如單行線、禁止上行、禁止機動車通行等規則的表達。同時，基于這種模型可以進行更精細的誘導，非常適合城市復雜交通壞境的路網拓撲建模，如果3 (b)所示。(3)定位標簽布設
[0088]定位標簽布設需要根據不同的服務場合進行具體的規劃，定位標簽的作用是在城市復雜交通壞境中起到位置精確定位和路徑指引的作用，從而使得出行者更準確地達到目的地。本專利在基于可區分節點的精細化路網拓撲基礎上，提出通過設置權重，并利用圖論邊控制集方法對定位標簽的布設進行優化。該方法的主要目的是，使用盡量少的標簽，但依然可以保證出行者可以根據標簽的指引也可以在城市復雜交通壞境中方便地出行。具體主要分為權重確定及定位標簽優化布設兩部分。
[0089]I)路段的權重確定
[0090]路網誘導標簽優化布設的路段權重確定，要考慮道路的等級、拓撲情況、交通壞境、交通管理規則等因素，本文把權重分類五級，根據路段的重要程度由高到低，其權重分別記為5、4、3、2、1。具體城市交通管理部門、城市樞紐運營部門及專業的交通誘導信息服務企業的專家、管理人員及技術人員等協商進行評分，然后通過模糊綜合評價方法確定。
[0091]定位標簽的主要布設的路段選擇的原則有:
[0092]I)由于城市復雜交通環境中的主要出入口、交叉口、岔路口等位置對于交通誘導十分必要，這些該路段的權重記為5 ；
[0093]2)人流集中、易于集散的場地，這些地點的權重相應也應比較高，權重可考慮3-5 ；
[0094]3)公交場站、地鐵出口等公共設施所在處，權重記為5 ；
[0095]4)根據道路所處的地方離城市中心區距離的遠近或者路段周邊繁華程度，其權重確定也由高到低；
[0096]5)在各個區域，具體情況千差萬別，路段權重的確定也要據實際情況考慮其它必要的因素；
[0097]6)如果五級權重不夠用，也可以靈活的提高到六級、七級或者十級等
[0098]同時在定位標簽布設時，還需要注意:布設位置應醒目，易于發現；印制清晰，便于終端設備識讀；應附注簡潔的說明，使得出行者能快速知曉標簽的作用和用途。
[0099]2)基于邊控制集的標簽優化方法
[0100]方法的主要步驟為:
[0101]根據圖論可知，在一個復雜路網壞境中，路網交通誘導標簽布設問題可以看成是在本專利所定義的路網拓撲圖G = (I, O, M, C)中找到一個最優的邊控制集。
[0102]其中，邊控制集的定義為:
[0103]G= (1,0, M, C)是一個有向圖，H是G的一個子集，e e E (H)，e是圖2中的邊M或C;如果KH(e) = {e}U{d e E(H):d可以由H集合的邊e唯一確定}j#KH(e)是由H集合里面的邊e控制的，U表示兩個集合取并。[0104]上述過程涉及的各個步驟對應的模塊實現框圖如圖4所示，且具體的標簽的優化布設包含如下步驟:
[0105]步驟1，由人工采集城市復雜交通壞境中的路網數據并基于可區分節點模型構建路網拓撲，人工采集的路網數據主要包括道路的級別、寬度、交通規則、連接關系、道路舒適性等數據，其中，nl表示復雜交通環境路網拓撲中的頂點數量；n2表示復雜交通環境路網拓撲中的有向邊數量。
[0106]步驟2:首先給權重為最高級的路段布設標簽，權重為最高級的路段為必須布設標簽的路段，布設路段數為π3。
[0107]步驟3:則此時已經設置了檢測器的路段為η3，這些路段對應圖G中的邊的集合為F (F={e|e e E(G)},且e對應的路段設置了標簽)。再定義邊集合H，H=G_F，邊集合I，I= 0 ?
[0108]步驟4:在 F 中任選一條邊 e e E (F)且e_I，使得 I=I U {e}, H=H-Kh (e)
[0109]步驟5:如果F=I，即集合F中都已被選取，則進行步驟6，否則回到步驟4。
[0110]步驟6:設邊集合J，J={e|e e E(H),且e對應的路段權重為下一級}
[0111]當E(J) * 0，則選擇任一條邊 e e E (J)，使得 F=F U {e}，H=H-Kh (e)。
[0112]步驟7:如果邊集合J中的邊未達到路網路段的權重最低級，則回到步驟6，否則此時H = 0,得到最優的控制邊集合F，則集合F對應的路段就是需要布設標簽的路段。
[0113]其中，需要說明的是，標簽的目的在于交通誘導作用，因此，標簽的布設位置實際上一般在路段的入口處。
[0114](4)定位標簽位置采集與匹配
[0115]在包含城市復雜交通環境周邊和室內的電子地圖基礎上，在布設定位標簽的時候，對定位標簽的在現實場景中的位置進行采集和記錄，并在電子地圖上進行標定，和電子地圖的虛擬位置進行關聯。同時，該電子地圖中應具有出行路網拓撲，定位標簽的位置也需要在出行路網拓撲中進行標定和關聯。
[0116](二)信息服務單元
[0117](I)定位標簽讀入
[0118]交通出行者在出行過程中使用手持或車載智能設備的信息輸入模塊(例如車載終端、智能手機、平板電腦的攝像頭、鍵盤等)，對布設在現實場景中的定位標簽進行掃描、識讀或進行手工輸入。其中，手持或車載智能設備可以通過在本地安裝識讀軟件或連接到遠程服務系統，對定位標簽進行解析。
[0119](2)起點定位
[0120]通過手持或車載智能設備對讀入的定位標簽進行解析，與智能設備中的電子地圖進行匹配，從而實現對出行者當前起點位置的精確定位功能。其中，起點的精確位置已經在數據準備階段在定位標簽布設時采集，并通過安裝的軟件事先儲存在智能設備或儲存在遠程的數據庫中。
[0121](3)終點選擇
[0122]在通過定位標簽確定出行者的精確起點位置后，需要出行者輸入或者選擇終點位置。終點可以是文字，或者是車票上的條碼、二維碼等定位標簽，或者由其他出行者發送的電子化的定位標簽。終點位置確定后，傳輸給智能終端或遠程的信息服務軟件中，并在電子地圖中標定該終點位置。
[0123](4)路徑規劃
[0124]基于立體化可區分節點交通網絡模型的路徑規劃方法，
[0125]智能終端中的軟件或者遠程信息服務軟件，通過確定的起點和終點，按照事先建立的電子地圖以及城市復雜交通環境中的路網拓撲，使用最短路徑等方法確定出行路徑，并通過手持或車載智能終端顯示給出行者，從而指導出行者在城市復雜交通環境中的交通出行。其中由于城市復雜交通環境的出行拓撲較為復雜，現有的常見的電子地圖一般精細程度不夠，因此需要專門構建面向城市復雜交通環境的更加精細的出行路網拓撲；以支撐更精確的路徑規劃服務。
[0126](5)在途交通誘導信息服務
[0127]在一些十分復雜的出行壞境中，還需要向出行者以實景圖片、文字提示、語音提示等方式提供在途交通誘導信息，尤其是在一些岔路口和環形路口時更為必要，以幫助出行者更方便、更快速地按照規劃的路徑達到目的地。
[0128]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法，所述方法包含: 步驟101)通過在復雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業樓宇群周邊及室內關鍵交通節點和要道布設定位標簽，所述定位標簽包含二維碼和分類碼； 步驟102)將現實場景中布設定位標簽的各個物理位置和這些位置上布設的定位標簽進行關聯； 步驟103)通過手持或車載終端通過掃描布設在現實場景中的定位標簽，實現定位和基于定位的路徑規劃。
2.根據權利要求1所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法，其特征在于，所述步驟101)進一步包含: 步驟101-1)生成定位標簽； 步驟101-2)采用立體化的可區分節點模型構建城市復雜環境的交通路網拓撲；· 其中，所述可區分節點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G = (I, O, M，C)，I表示匯聚點，O表示發散點，I和O都是節點集合;M表示主邊，C代表連接邊，M和C都是邊集合，且可區分節點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件: 條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發； 條件2，能夠有多條邊從發散點出發，但僅允許一條邊指向發散點； 條件3，M是由匯聚點指向發散點的邊； 條件4，C是由發散點指向匯聚點的邊； 步驟101-3)根據路段的重要程度為各路段分配不同的權重值，然后基于可區分節點模型得到的路網拓撲和路段權重值，并采用圖論得到一個最優的邊控制集，為最優的邊控制集布設定位標簽； 其中，所述路段權重值采用如下策略獲得:依據統計得到的路網中所有路段的重要程度，并通過模糊綜合評價方法得到每個路段的權重值。
3.根據權利要求2所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法，其特征在于，所述步驟101-3)進一步包含: 步驟101-3-1)用于確定路段的權重的步驟，該步驟中首先將路段的重要程度劃分為若干級別，然后對路網中的每個路段依據道路等級、通行舒適度、與周邊道路的聯通性和道路周邊壞境五個評價因素進行重要程度級別打分，并通過模糊綜合評價方法確定路網中每個路段評價因素在權重等級上的隸屬度，其隸屬度最大值確定為該路段的權重值； 步驟101-3-2)基于采用可區分節點模型構建的路網拓撲圖G = (1,0, M, C)和步驟101-3-1)確定的路段權重值，找到一個最優的邊控制集，然后進行定位標簽布設； 其中，邊控制集的定位為: G = (1,0, M, C)是一個有向圖，H是G的一個子集，e e E(H)，e是圖2中的邊M或C;如果KH(e) = {e}U{d e E(H):d可以由H集合的邊e唯一確定}j#KH(e)是由H集合里面的邊e控制的，U表示對兩個集合取并。
4.根據權利要求3所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法，其特征在于，所述步驟101-3-2)進一步包含: 步驟1，由人工采集城市復雜交通環境路網數據并基于可區分節點模型構建路網拓撲，其中，nl表示復雜交通環境路網拓撲中的頂點數量；n2表示復雜交通環境路網拓撲中的有向邊數量； 步驟2:首先給權重為最高級的路段布設定位標簽，權重為最高級的路段為必須布設定位標簽的路段，布設路段數為π3 ； 步驟3:則此時已經設置了檢測器的路段為η3，這些路段對應圖G中的邊的集合為F，其中F= Ie I e e E (G)}，且e對應的路段設置了定位標簽；再定義邊集合H和邊集合I，且所述邊集合H滿足=H=G-F,邊集合I滿足J= 0 ； 步驟4:在邊的集合F中任選一條邊e e E(F)且e€l,使得邊集合I和邊集合H同時滿足:1=1 U {e}且 H=H-Kh (e)； 步驟5:如果邊結合F和邊集合I滿足:F=I，即邊集合F中都已被選取，則進行步驟6，否則回到步驟4; 步驟6:設邊集合J，J= Ie I e e E (H)，且e對應的路段權重為下一級}； 當E(J)# _，則選擇任一條邊 e e E (J),使得 F=F U {e}，H=H-Kh (e)； 步驟7:如果邊集合J中的邊未達到路網路段的權重最低級，則回到步驟6，否則此時H = 0，得到最優的控制邊集合F，則集合F對應的路段就是需要布設定位標簽的路段；其中，定位標簽的布設位置在路段的入口處。
5.根據權利要求1所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法，其特征在于，所述步驟102)具體為: 對定位標簽在現實場景中的位置進行采集和記錄，并在電子地圖上進行標定，然后和電子地圖的虛擬位置進行關聯；同時，對于電子地圖具有出行路網拓撲時，標簽的位置也應該在出行路網拓撲中進行標定和關聯。
6.根據權利要求1所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導方法，其特征在于，所述步驟103)進一步包含: 讀入定位標簽并解析； 將解析定位標簽的結果與智能設備中的電子地圖進行匹配，從而實現對出行者當前起點位置的定位； 輸入或者選擇終點位置，當終點位置確定后在電子地圖中標定該終點位置； 通過確定的起點和終點，按照建立的電子地圖以及根據可區分節點交通網絡模型建立的城市復雜交通環境中的路網拓撲，使用最短路徑等方法確定出行路徑，并通過手持或車載智能終端顯示給出行者。
7.一種基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導系統，其特征在于，所述系統包含: 數據準備單元，用于完成定位標簽的生成、布設以及定位標簽在現實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配，完成現實場景中物理位置和虛擬定位標簽的關聯，用于被手持或車載智能設備識讀； 信息服務單元，首先由交通出行者在出行過程中，通過手持或車載智能設備對定位標簽進行識讀從而進行精確定位；其次，由出行者選擇或者讀入終點信息，然后在事先建好的電子地圖上，進行出行路徑規劃，并在出行過程中提供指引信息，以確保出行者可以盡快到達目的地。
8.根據權利要求7所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導系統，其特征在于，所述數據準備單元進一步包含: 定位標簽的生成模塊，用于生成定位標簽； 定位標簽布設模塊，用于采用立體化的可區分節點模型構建城市復雜環境的交通路網拓撲，并基于可區分節點模型得到的路網拓撲通過設置權重和利用圖論邊控制集策略對定位標簽進行布設； 匹配模塊，用于完成定位標簽在現實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配； 關聯模塊，用于完成現實場景中物理位置和虛擬定位標簽的關聯。
9.根據權利要求8所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導系統，其特征在于，所述定位標簽布設模塊進一步包含: 城市復雜交通環境的路網拓撲構建子模塊，用于采用立體化的可區分節點模型構建城市復雜環境的交通路網拓撲；其中，所述可區分節點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G = (I, O, M，C)，I表示匯聚點，O表示發散點，I和O都是節點集合；M表示主邊，C代表連接邊，M和C都是邊集合，且可區分節點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發； 條件2，能夠有多條邊從發散點出發，但僅允許一條邊指向發散點； 條件3, M-Link需是由匯聚點指向發散點的邊； 條件4，C-Link需是由發散點指向匯聚點的邊； 路段權重確定子模塊，用于根據路段的重要程度為各路段分配不同的權重值； 基于邊控制集的定位標簽布設子模塊，用于根據所述城市復雜環境的交通路網拓撲構建子模塊構建的網絡拓撲和所述路段權重確定子模塊確定的權重值，找到一個最優的邊控制集，為得到的最優邊空集布設定位標簽。
10.根據權利要求9所述的基于定位標簽的城市復雜交通環境路徑誘導系統，其特征在于，所述定位標簽布設模塊還包含: 信息采集模塊，用于對城市復雜交通壞境中的目標路網的關鍵數據進行采集，形成初步路網數據庫，所述關鍵數據包括:道路的級別、寬度、交通規則、連接關系、道路舒適性；其中，所述信息采集模塊得到的采集信息輸入所述城市復雜交通環境的路網拓撲構建子模塊和路段權重確定子模塊。
【文檔編號】G08G1/137GK103440780SQ201310361791
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】王振華, 雷利軍, 單雅文, 景澤濤, 王法巖, 聶煒, 翟羽佳, 荊長林, 田啟華 申請人:中國航天系統工程有限公司