一種根據導航路徑規劃車速的方法、裝置及系統與流程

2023-05-03 08:45:27 3

本發明屬於智能導航技術領域，尤其涉及一種根據導航路徑規劃車速的方法、裝置及系統。

背景技術：

隨著我國城市規模擴大、道路交通快速發展和汽車的普及，人們駕車出行面臨的交通路況越來越複雜，使用導航規劃路線提高用車出行體驗的綜合需求越來越普遍；車主在駕車出行過程中，難免會遇到有信號燈的交叉口，在交叉口左轉、右轉、直行時的信號燈轉換等待時間是有很大區別的。實際行車過程中車主經常遇到剛加油加速就遇到前方紅燈不得不減速剎車的情況，在行駛中經常嘗試避免遇到一路紅燈或者減少剎車來減少油耗，且減少頻繁剎車和起步加速的油耗、避免長時間停車來減少碳排放量，也可以減少能源消耗、達到節能減排的目的。現有技術中在計算駕駛者的當前位置所在路段的長度時，僅僅標記有多少個紅綠燈，並不考慮交叉口紅綠燈轉換等待時間對路徑規劃的影響，更沒有提示控制車速快慢可有效減少或避免紅綠燈等候的時間的導航方式。

現有導航方式在根據定位位置和目的地位置規劃導航路線，僅提供給用戶可選擇路線，同時輔助展示一些通過道路的交通狀況要素：道路擁堵情況(按擁堵級別在路線上標註顏色)、紅綠信號燈數量、收費情況。

同時，紅綠燈信號轉換周期在交管部門都有公開時刻表提供具體數據查詢；隨著車聯網技術的不斷發展，應用在紅綠燈信號變化數據獲取方式也越來越多，這都為導航中引入實時計算紅綠燈轉換時間來優化出行方案提供可靠的數據基礎。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種根據導航路徑規劃車速的方法，其達到精確估計行駛時間，優化駕駛體驗。

本發明的目的之二在於提供一種根據導航路徑規劃車速的裝置，其達到精確估計行駛時間，優化駕駛體驗。

本發明的目的之三在於提供一種根據導航路徑規劃車速的系統，其達到精確估計行駛時間，優化駕駛體驗。

本發明的目的之一採用以下技術方案實現：

一種根據導航路徑規劃車速的方法，包括以下步驟：

S1：獲取起點至目的地之間的導航道路信息，該導航道路信息包括導航路徑、紅綠燈信號和道路狀況信息；

S2：獲取車輛當前的行駛狀態，該車輛當前的行駛狀態包括車輛的當前位置信息和車輛的行駛速度；

S3：根據車輛的當前行駛狀態和導航道路信息得到浮動車速組；

S4：根據浮動車速組中的各車速得到行駛完全程所需時間，將行駛時間最短所對應的車速作為調優車速；

S5：判斷車輛的行駛速度與調優車速是否適應，如果否，則提醒車主調整車速。

優選的，所述步驟S1具體包括以下子步驟：

S11：獲取起點與目的地之間的導航路徑；

S12：識別導航路徑上所有的紅綠燈信號，所述紅綠燈信號包括紅綠燈位置、紅綠燈狀態和紅綠燈轉換規則；

S13：根據紅綠燈位置將導航路徑切分成多個路段以得到導航路段；

S14：獲取各個導航路段的道路狀況信息，該道路狀況信息包括平均車速和限速信息。

優選的，所述步驟S4具體包括以下子步驟：

S41：根據浮動車速組、車輛的當前位置和道路狀況信息以計算浮動車速組中各車速通過各導航路段所需要的時間；

S42：以浮動車速組中各車速計算通過各導航路段、紅綠燈以及紅綠燈等待的時間之和；

S43：通過調優計算公式計算得到浮動車速組中到達目的地的總體時間最短的對應車速，即為調優車速。

優選的，在步驟S45中採用的調優車速計算公式為：

其中，tvi表示以速度v前進，到達第i個紅綠燈所需時間，twi表示在第i個紅綠燈所需的等待時間，tci表示橫穿第i個紅綠燈路口所需時間；f(v)表示求得使累計總時間最短的速度v的函數。

本發明的目的之二採用以下技術方案實現：

一種根據導航路徑規劃車速的裝置，包括以下模塊：

導航信息獲取模塊：用於獲取起點至目的地之間的導航道路信息，該導航道路信息包括導航路徑、紅綠燈信號和道路狀況信息；

車輛狀態獲取模塊：用於獲取車輛當前的行駛狀態，該車輛當前的行駛狀態包括車輛的當前位置信息和車輛的行駛速度；

浮動車速計算模塊：用於根據車輛的當前行駛狀態和導航道路信息得到浮動車速組；

調優車速模塊：用於根據車輛的當前行駛狀態和導航道路信息得到浮動車速組；

提醒模塊：用於判斷車輛的行駛速度與調優車速是否適應，如果否，則提醒車主調整車速。

優選的，所述導航信息獲取模塊具體包括以下子模塊：

導航路徑獲取模塊：用於獲取起點與目的地之間的導航路徑；

紅綠燈識別模塊：用於識別導航路徑上所有的紅綠燈信號，所述紅綠燈信號包括紅綠燈位置、紅綠燈狀態和紅綠燈轉換規則；

導航路段切分模塊：用於根據紅綠燈位置將導航路徑切分成多個路段以得到導航路段；

道路信息獲取模塊：用於獲取各個導航路段的道路狀況信息，該道路狀況信息包括平均車速和限速信息。

優選的，所述調優車速模塊具體包括以下子模塊：

導航路段時間模塊：用於根據浮動車速組、車輛的當前位置和道路狀況信息以計算浮動車速組中各車速通過各導航路段所需要的時間；

時間計算模塊：用於以浮動車速組中各車速計算通過各導航路段、紅綠燈以及紅綠燈等待的時間之和；

調優車速計算模塊：用於通過調優計算公式計算得到浮動車速組中到達目的地的總體時間最短的對應車速，即為調優車速。

優選的，在調優車速計算模塊中採用的調優車速計算公式為：

其中，tvi表示以速度v前進，到達第i個紅綠燈所需時間，twi表示在第i個紅綠燈所需的等待時間，tci表示橫穿第i個紅綠燈路口所需時間；f(v)表示求得使累計總時間最短的速度v的函數。

本發明的目的之三採用以下技術方案實現：

一種根據導航路徑規劃車速的系統，包括執行器，所述執行器用於執行如上述方案中任意一項所述的根據導航路徑規劃車速的方法。

相比現有技術，本發明的有益效果在於：

本發明的根據導航路徑規劃車速的方法，能夠幫助車主在行車時通過微調車速，避免紅綠燈等待時間過長，達到優化駕駛體驗，綠色低碳出行的目的。

附圖說明

圖1為本發明的根據導航路徑規劃車速的方法的流程圖；

圖2為本發明的根據導航路徑規劃車速的裝置的結構圖。

具體實施方式

下面，結合附圖以及具體實施方式，對本發明做進一步描述：

現有技術路徑規划算法沒有考慮交叉口的處理，缺乏結合各路口的交通信號燈轉換周期、通過路口需要等候的時間、車主的駕駛速度、車流情況，綜合計算規劃路徑、到達目的地時間，同時也沒有實時提示車主以最優車速行駛避免等候或減少等候時間來通過有信號燈的交叉路口的導航方式。

如圖1所示，本發明提供了一種根據導航路徑規劃車速的方法，包括以下步驟：

S1：獲取起點至目的地之間的導航道路信息，該導航道路信息包括導航路徑、紅綠燈信號和道路狀況信息；所述步驟S1具體包括以下子步驟：

S11：獲取起點與目的地之間的導航路徑；

S12：識別導航路徑上所有的紅綠燈信號，所述紅綠燈信號包括紅綠燈位置、紅綠燈狀態和紅綠燈轉換規則；紅綠燈信號轉換周期在交管部門都有公開的時刻表提供具體的數據查詢，在本發明中，將相關的數據都存儲於一數據伺服器中來進行數據支持；

S13：根據紅綠燈位置將導航路徑切分成多個路段以得到導航路段，並保存各路段的開始和結束位置的信息；

S14：獲取各個導航路段的道路狀況信息，該道路狀況信息包括平均車速和限速信息；根據平均車速和限速信息都是作為調優車速的參考計算信息，比如調優車速的範圍不能夠高於相應路段的道路限速。

S2：獲取車輛當前的行駛狀態，該車輛當前的行駛狀態包括車輛的當前位置信息和車輛的行駛速度；通過GPS定位以及其他輔助的定位功能來定位車輛的當前位置，並通過檢測車輛在單位時間內的行駛距離來測量得到車輛的當前行駛速度。

S3：根據車輛的當前行駛狀態和導航道路信息得到浮動車速組；該浮動車速組以當前車速為基礎上下浮動一個範圍，得到一組浮動車速；該浮動車速組可以是一個連續的閾值範圍，也可以是所有的速度值形成一個等差數列，然後組成浮動車速組。本發明的方法中採用的浮動車速組是基於用戶實際車速來進行設定的，而不是通過系統來幫用戶決定，使得實現起來更人性化，更方便，也更易於推廣；

S4：根據浮動車速組中的各車速得到行駛完全程所需時間，將行駛時間最短所對應的車速作為調優車速；用浮動車速組來分別計算到達目的地的總體時間，通過比較結果得出最短總體到達時間，對應最短總體到達時間的行駛車速則為調優車速的結果數據；總體到達時間為通過紅綠燈之間各導航路段行駛時間和各路口紅綠燈切換等待時間的總和；所述步驟S4具體包括以下子步驟：

S41：根據浮動車速組、車輛的當前位置和道路狀況信息以計算浮動車速組中各車速通過各導航路段所需要的時間；分別計算浮動車速組中各車速通過各個導航分段路徑所需要的時間。在計算時間時，同時考慮在各個路口停車起步加速因為車速不同所需要的時間、道路車輛平均車速、道路限速數據等情況對整體通過時間的影響；

S42：以浮動車速組中各車速計算通過各導航路段、紅綠燈以及紅綠燈等待的時間之和；

S43：通過調優計算公式計算得到浮動車速組中到達目的地的總體時間最短的對應車速，即為調優車速；在步驟S45中採用的調優車速計算公式為：

其中，tvi表示以速度v前進，到達第i個紅綠燈所需時間，通過距離除以速度計算出來，twi表示在第i個紅綠燈所需的等待時間，通過計算到達紅綠燈時對應的紅綠燈狀態確定需等待時間；tci表示橫穿第i個紅綠燈路口所需時間；f(v)表示求得使累計總時間最短的速度v的函數。

S5：判斷車輛的行駛速度與調優車速是否適應，如果否，則提醒車主調整車速，行駛速度與調優車速適應指的是當行駛速度與調優車速的差值處於一個設定的範圍的時候，不會進行提醒，如果相差1km/h則不進行提醒，如果超過1km/h則進行相應的提醒，根據實際情況來對其進行相應的設定；提醒當時可以是通過語音提醒或者通過車載屏幕顯示等不同的方式來進行調整。提醒規則的設置，預先建立的一套判斷提醒駕駛員模塊是否啟動的規則，該規則設立了一些提醒啟用的條件，如當定位到車輛到達不同的路口停車等待時、車速發生變換較大時、車輛行駛進入不同的導航路徑時和道路限速等條件，以上過程為完成一次本發明的調優車速測算提醒的過程，測算監控過程為實時獲取車輛位置，並進行調優車速計算，同時對比提醒條件作出提醒判斷。或者是用戶可以根據實際情況來對導航路徑進行選擇，當導航路徑上有擁堵的情況或者有些道路比較方便而沒能通過地圖顯示的，用戶可以自主選擇相應路徑來進行行車，並重新規劃導航路徑。

本發明的導航路徑規劃車速的方法還可以適用於到達下一個路口時，該交通燈的情況，通過計算當前車速到下一個路口的距離，並根據紅綠燈信號的狀態來得到調優速度，使得當到下一個路口的時候紅綠燈的狀態為綠燈，從而可以順利通過路口，該行車路徑還可以是導航至紅綠燈路口前的任意位置。當更多的車輛採用基於本發明根據導航路徑規劃車速的方法的系統時，可以通過獲取其他車輛的信息，如車輛在各導航路段的行駛速度來作為本發明方法的規劃車速的參考信息，能夠更優估計各個路段通過時間。

本發明的根據導航路徑規劃車速的方法，依託現有導航系統的道路地圖和GPS定位及其他輔助定位功能，根據紅綠燈信號轉換周期數據、結合當前行車速度計算通過各個路口時需要等候信號燈的時間，綜合各路段車流情況等因素進行計算行車時間、規劃線路導航和提示最優車速，幫助車主在出行時更精確估計行駛時間、選擇導航線路。並在行車時通過微調車速，避免紅綠燈等待時間過長，達到優化駕駛體驗，綠色低碳出行的目的，甚至可以達到從起點到終點通過各個路口一路綠燈的狀態。

如圖2所示，本發明提供了一種根據導航路徑規劃車速的裝置，包括以下模塊：

導航信息獲取模塊：用於獲取起點至目的地之間的導航道路信息，該導航道路信息包括導航路徑、紅綠燈信號和道路狀況信息；所述導航信息獲取模塊具體包括以下子模塊：

導航路徑獲取模塊：用於獲取起點與目的地之間的導航路徑；

紅綠燈識別模塊：用於識別導航路徑上所有的紅綠燈信號，所述紅綠燈信號包括紅綠燈位置、紅綠燈狀態和紅綠燈轉換規則；

導航路段切分模塊：用於根據紅綠燈位置將導航路徑切分成多個路段以得到導航路段；

道路信息獲取模塊：用於獲取各個導航路段的道路狀況信息，該道路狀況信息包括平均車速和限速信息；

車輛狀態獲取模塊：用於獲取車輛當前的行駛狀態，該車輛當前的行駛狀態包括車輛的當前位置信息和車輛的行駛速度；

浮動車速計算模塊：用於根據車輛的當前行駛狀態和導航道路信息得到浮動車速組；

調優車速模塊：用於根據車輛的當前行駛狀態和導航道路信息得到浮動車速組；所述調優車速模塊具體包括以下子模塊：

導航路段時間模塊：用於根據浮動車速組、車輛的當前位置和道路狀況信息以計算浮動車速組中各車速通過各導航路段所需要的時間；

時間計算模塊：用於以浮動車速組中各車速計算通過各導航路段、紅綠燈以及紅綠燈等待的時間之和；

調優車速計算模塊：用於通過調優計算公式計算得到浮動車速組中到達目的地的總體時間最短的對應車速，即為調優車速；在調優車速計算模塊中採用的調優車速計算公式為：

其中，tvi表示以速度v前進，到達第i個紅綠燈所需時間，twi表示在第i個紅綠燈所需的等待時間，tci表示橫穿第i個紅綠燈路口所需時間；f(v)表示求得使累計總時間最短的速度v的函數；

提醒模塊：用於判斷車輛的行駛速度與調優車速是否一致，如果否，則提醒車主調整車速。

對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬於本發明權利要求的保護範圍之內。