基于最短路径Dijkstra算法多尺度道路网中优化路径规划方法的研究

针对路径规划问题,论述了道路层次划分模型和多尺度道路网数据库的建立,提出了构建多级道路网拓扑结构的方法,在研究道路网络特征上,通过建立道路网模型,综合各路段的权值,应用一种改进的Dijkstra算法对道路进行最短路径分析;并给出了道路网络中多源最优路径的选取问题,得到了所要解决的多源最优路径问题.     

基于城市应急指挥系统的最优路径算法

城市应急指挥系统要求在事故发生时,计算出到出事地点的最佳路线的最短时间,其核心算法仍是最短路径算法.针对实际的城市道路网特点,对道路网络模型、道路拓扑结构和数据库结构进行构建.以优化的数据存储结构为切入点,在分析了经典的Dijkstra最短路径算法的计算速度瓶颈的基础上,提出了基于方向性的空间最优路径算法,使该算法具有更高的效率.     

基于驾驶员偏好的智能导航终端开发中的路网权值标定方法研究

路网权值的标定是基于实时路况信息的导航终端系统研发中的一项关键技术.在满足不同驾驶者对于路径规划的差异性需求时,涉及的影响道路权值的因素较多,各个因素在面对不同的驾驶者需求时所体现的重要程度不同.针对各影响因素,依据驾驶者出行选择路径偏好,利用层次分析法,计算出各因素的组合权重,得出路网各段的权值,满足驾驶者对于最优路径的实际导航需求.     

基于改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划

针对传统人工势场法存在道路边界势场不完善和局部最优问题，文章提出一种改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划。引入道路势场函数来描述道路边界，设立虚拟目标点来摆脱局部最优，建立道路环境模型；为了根据周边环境和车辆状态进行实时规划，设计分层避撞路径规划控制器，将道路环境模型引入上层路径规划器的目标函数中，利用模型预测控制(model predictive control, MPC)的优化算法规划出局部避撞路径，再将路径信息输入到下层跟踪控制器进行跟踪。MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真实验结果表明，该避撞路径规划对于静态障碍物和动态障碍物都可以规划出平滑无碰撞的路径，保证车辆行驶的稳定性和安全性。     

基于环境剖分的层次拓扑地图及路径规划

针对基于拓扑地图的移动机器人路径规划问题,提出一种层次拓扑地图及相应的路径规划方法——边界方位法。层次拓扑地图分为剖分层和边界层,剖分层以环境剖分为拓扑节点,边界层以剖分的边界为拓扑节点。边界方位法首先在剖分层生成由剖分构成的路径序列,再将边界层转化为由边界构成的路径序列,最后根据机器人当前位置及边界之间的方位荚系实时生成实际路径。由于定义了边界之间的方位关系,使得机器人能够根据边界序列路径中的下一边界与当前边界的方位关系确定当前的运动方向,从而实现了实际路径的优化。理论分析和仿真实验均表明,该方法在增加少量存储信息的基础上,获得了较好的路径规划效果。     

基于局域降维Dijkstra算法的校园送餐机器人多目标路径规划

针对校园送餐环境进行建模,构造主要道路的通行地图,对校园送餐进行路径规划.使用送餐路段地理坐标建立送餐网络模型,结合拓扑地图建立相应数学模型,将送餐过程中的多目标影响因素转化为单目标形式,提高规划的实用性.在使用Dijkstra算法进行路径最优规划的同时,通过建立节点邻点集合,对原始的迭代过程进行了优化和改进,减小了搜...     

基于电子地图的路径规划的分析解决方案

路径规划问题被广泛应用于汽车导航系统、交通监控系统及各种应急系统中．在已有的基于ShapeFile格式的电子地图上，需增添路径规划的功能；并且提出如有较多道路附属信息，能设计出最优路径．同时提出一种存储道路数据的数据结构，然后采用启发式算法，实现信息可扩展的路径解决方案．将代码加入到已有系统中，经过验证，能准确高效地将路径展示Ⅲ来．     

考虑观测次数的无人机交通巡视时空网络模型

针对传统道路信息检测方式不能获得实时连续的道路信息的问题,提出使用无人机进行路网巡视的方法。通过时空路网建立多机飞行路径优化模型,解决无人机的路径优化问题。模型可分别以完成所有任务条件下最小化所有飞机总飞行时间或最小化单机的最长飞行时间为优化目标,不仅利用时空网络技术细致刻画了无人机在巡视过程中的飞行轨迹,将动态路径规划转化为静态路径规划,而且还加入了对重点路段多次巡视和多次巡视的时间间隔约束。对某一案例进行分析的结果表明,与不考虑巡视次数的路径规划相比,无人机的总飞行时间和单机飞行时间分别增加15.87%和15.15%,即可完成对2条重要路段巡视3次的任务目标。算例分析表明,优化后的巡视路径更加切合实际需要。     

基于MapX的公交网络最优路径研究

MapX是MapInfo公司向用户提供的具有强大地图分析功能的ActiveX控件产品.分析和讨论了公交网络的特点及公交最优路径算法,充分利用MapX控件的属性和方法以及面向对象语言的灵活性对公交网络最优路径进行分析.基于MapInfo平台建立了公交网络空间数据库和属性数据库,给出了在VC 可视化环境下基于MapX控件的公交网络最优路径实现方法及其应用.     

卫星时变网络中基于连接计划的最短路径优化算法

在卫星时变拓扑网络中,针对Dijkstra最短路径算法不能时刻保证路径最优的问题,结合卫星节点运动规律的确定性,研究分析了卫星网络拓扑动态变化的周期性特征,提出了一种基于连接计划(contact plan,CP)的最短路径算法(CP-Dijkstra).在低轨(low earth orbit,LEO)卫星系统中,首先根据不同时刻星间链路的时变连接情况形成动态CP,然后根据CP是否发生改变对信息进行不同的处理:当节点检查到CP未改变,则根据之前计算的最短路径进行转发;反之,则根据当前最新的CP重新计算到达目的节点的最短路径,直至信息成功转发到目的节点,从而确保信息经过的一系列路径序列为最短路径.仿真结果表明,与卫星时变网络中常用的动态虚拟拓扑路由(dynamic virtual topology routing,DVTR)算法相比,CP-Dijkstra算法不仅能够较好地提升网络吞吐量,而且可以有效地降低网络平均时延和丢包率.     

计及路网权值时变特性的全局最优路径规划

由于静态路径规划（static path planning,SPP）和滚动路径规划（rolling path planning,RPP）思想无法求解全局最优路径,提出了一种计及路网权值时变特性的全局最优路径规划方法（global optimal path planning,GOPP）。利用Vissim软件对重庆大学城某区域路网进行建模与仿真,采用改进的前向关联边数据结构存储路网拓扑关键要素及行程时间仿真数据,以此作为路径规划数据库。在此基础上,推导跨时段路段的实际权值,提出一种基于Dijkstra算法的GOPP方法。最后基于路径规划数据库,在证明经典Dijkstra算法相比智能启发式算法具有全局最优求解能力的基础上,分别采用SPP、RPP和GOPP方法在MATLAB环境下仿真得到3条规划路径,结果表明GOPP累计行程时间为1 158.7 s,相比SPP和RPP分别减少了212.7 s和57.6 s,有效验证了GOPP在缩短交通出行时间的优越性,对今后智能交通系统的发展具有一定的理论指导意义。     

Comparative Study of Emergency Logistics Path Planning

As natural disasters attract extensive attention worldwide,it is significant for governments and researchers to determine how to deliver emergency supplies after natural disasters.Considering the disaster victims' urgent needs for supplies after the disaster,based on the previous research,the path planning model from the shortest path and the optimal time was created in this paper.As in the actual road the outbreak of emergencies might cause some secondary disasters,including landslides triggered by heavy rain,paralysis of traffic together with a large crowd caused by earthquakes,the theory and method of the complex network to explore the topological structure characteristics of the whole network in the affected area were applied.Then,combining with the actual situation of the road network,the reliability analysis of the points,edges as well as topological structures were presented and a mathematical model based on reliability was proposed.Finally,two kinds of emergency logistics path planning models were compared and analyzed by some examples.The results showed that the relationship between time optimality and reliability was relevant.Emergency logistics path planning should not only consider the optimal transportation time of emergency logistics,but also pay attention to the reliability of transportation from a global perspective.     

嵌入式城市导航系统结构及其关键问题研究

结合目前城市空间信息的特点和实际应用需求,重点阐述了道路网模型和路径规划技术,指出城市导航信息系统是利用数字化及相关计算机技术和手段对城市空间信息进行信息化处理和应用的系统。     

耦合体系拓扑空间的局部损坏与子空间的重构

本文设想由蚁穴和食物源之间多条可能路径形成一个网络结构空间,考察该空间的拓扑结构发生局部改变或出现缺损时,对蚁群寻找最佳路径的影响。采用蚁群优化算法进行模拟计算,构建出让耦合体系重新达到最优状态时所对应的拓扑结构,计算出相应的连接通道。研究发现,利用蚂蚁可搜索出新的路径通道,一方面,蚁群可以搜索出替代的路径通道,构建出子空间来弥补局部缺损带来的影响,恢复体系的相应功能;另一方面,蚂蚁搜寻的最佳路径与出现局部毁损的时间长短有关,分别对应于局部最优解和组合式最优解。研究表明,利用蚁群优化算法,不仅可以构建新的子空间修复信息通路,而且可以通过对信息过载现象来预测和排查神经网络或信息网络中的局部病变或故障所在。     

立交桥三维虚拟场景建模与指定路径的实时漫游

城市道路交通网络的日益复杂,使得现有的二维电子地图无法直观地反映道路之间的交错关系,因此基于二维电子地图的车辆导航系统在复杂的道路交叉口的路径引导就显得无能为力．基于这一现状,提出了利用三维视景仿真建模软件（MultiGen Creator）和三维实时仿真软件（MultiGen Vega）对立交桥进行三维虚拟场景建模与指定路径的实时漫游．论述了场景建模和场景漫游的关键技术,并在VC＋＋6．0的环境下将仿真结果生成脱离该软件环境的可执行文件,为现有的基于二维电子地图的车辆导航系统提供一个交互式的、高质量的、高逼真的虚拟场景．     

道路网络中门到门包含重复节点的最优路径算法

设计了具有交通约束的受限路网中,基于兴趣点(POI)的门到门包含重复节点的寻路算法。该算法首先利用距离最短准则建立POI和路网间的临时拓扑关系,然后根据受限路网中最优路径的结构特征,构造包含驶入路段的节点进行寻路拓展,以此为基础进行标记设定广度优先搜索,即可获得门到门包含重复节点的最优路径。在道路密度较大的北京市路网中的试验结果表明,该算法能够根据交通约束规划出实用的最优路径,对于长度约60km路径的计算平均耗时在3s左右,可以满足车辆导航应用的实时性要求。     

基于路网拓扑特性及先验知识的地图匹配算法

基于最大似然估计原理,提出了地图匹配的统一数学模型.将二维地图匹配算法的估计拓展到多维估计,利用道路网络的拓扑特性及先验知识修正前述算法.通过先验知识数字化,用代价函数将基于拓扑特性和先验知识的地图匹配算法纳入统一数学模型中.通过在香港大量的车辆定位实验,及参数修正和模型改进,对前述算法进行验证.实践表明,通过综合利用全球定位系统、航位推算以及数字地图道路网络等多种信息,该地图匹配算法在大规模复杂网络以及高楼环绕的场合可以达到很好的定位效果.     

模糊蚁群优化算法在交通导航系统中的应用

为了能处理交通导航系统中的模糊信息,并且能快速的综合多种信息求解最优导航路径,将模糊逻辑推理技术与改进的蚁群算法相结合提出了一种新的算法——模糊蚁群混合优化算法。实验表明,该算法不仅能够处理导航系统中的各种模糊信息,并且能利用改进的蚁群算法快速求解最优导航路径。     

道路网络中门到门包含重复节点的最优路径算法

设计了用于包含交通约束的受限路网中基于兴趣点(PO I)的门到门包含重复节点的寻路算法。首先利用距离最短准则建立PO I和路网间的临时拓扑关系,然后根据受限路网中最优路径的结构特征,构造包含驶入路段的节点进行寻路拓展,以此为基础进行标记设定广度优先搜索,即可获得门到门包含重复节点的最优路径。在道路密度较大的北京市路网中的试验结果表明,该算法能够根据交通约束规划出实用的最优路径,对于长度约60 km路径的计算平均耗时在3 s左右,可以满足车辆导航应用的实时性要求。