1、Technique and Method 基于多属性优先级的动态路径规划方法 李彤 一，李德敏 一，张光林1,2，吴思畏 ，z (1东华大学信息科学技术学院，上海201620； 2教育部数字化纺织服装技术工程研究中心上海200000) 摘 要：针对现存大多数动态路径规划算法目标单一问题进行研究，提出基于理想点的多属性 决策方法解决该问题，属性的选取融合时间、路程及现代最为重视的安全因素，使得动态路径规划的 结果更加均衡 同时在多属性决策过程中引入优先级这一概念使得驾驶员可以根据自身的需求及 驾驶技术对交通信息的重要度进行排序，得到匹配度最高的驾驶方案。仿真结果表明基于多属性优 先级的动态路径规
2、划算法既能够起到多目标均衡的路径规划效果同时又能够实现个性化驾驶 关键词：动态路径规划：多属性决策；逼近理想点；优先级 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：16747720(2015)18008203 引用格式：李彤，李德敏，张光林，等基于多属性优先级的动态路径规划方法J1微型机与应用，2015，34(18)：8284 88 Dynamic route planning method based on multi-attribute and priority Li Tong 一，Li Detain 一，Zhang Guanglin 一，Wu Siwei (1College of
3、Information Science and Technology，Donghua University，Shanghai 201620，China； 2Engineering Research Center of Digitized Textile&Fashion Technology，Ministry of Education，Shanghai 200000，China) Abstract：Most dynamic route planning methods now existed only have a single targetIn view of this circumstanc
4、e，a method called MADM based on the ideal point is proposed to solve this problemThe attributes merge time，distance and safety together to make a balance routing resultIt also introduces an idea of priority to sort the traffic information according to their requirement and road sense，and finally the
5、 traveler could get the best route navigationThe result of simulation shows the dynamic route planning method based on multiattribute and priority can make multi-objective of route planning equilibrium，as well as can realize a personalized driven Key words：dynamic route planning；multi-attribute deci
6、sion making；gain on ideal point；priority 0引言 车辆的动态路径规划是指车辆在不同地理位置根 据当前时刻的道路交通信息选择驾驶路线的方法。根据 实时交通信息作出的动态路径规划可以有效地避免拥 堵路段、事故路段。提高行驶效率，在城市车辆规划中有 较大的应用【 。 近年来。随着传感网络、通信技术等信息科技的发 展国内外学者已对车辆的动态路径规划进行了大量的 研究高峰、王明哲针对已有路径选择模型缺乏选择决 十基金项目：国家自然科学基金(7117104561301118)；上海市教科委创新 项目(14YZ130)；中央高校基本科研业务费专项基金资助和东华大学“励
7、 志计划”基金 82 策过程的问题提出了一种基于决策场理论的车辆路径 选择过程框架建立一种面向过程的车辆动态路径选择 模型l 2l 宋久元等人充分利用启发式搜索具有方向性的 启发信息对A 算法进行了改进采用双向的A 算法 来避免过多的节点搜索和搜索过界的问题31。CHEN C L P、Zhou Jin和Zhao Wei利用基于三角模糊集的多属 性决策方法进行动态导航避免了大型传感网络中传统 的交通信息中心不能及时传递全球实时交通信息这一 问题【41 朱东杰、崔刚等人设计了基于动态路径规划的 车载自组网的车辆移动模型并提出了一种基于Diik stra的动态路径规划算法l51 然而上述研究中，仍存
8、在一些问题：(1)现存动态路 微型机与应用2015年第34卷第18期 Technique and Method 径规划算法大部分还是基于最短时间或者最短路径，不 能达到较好的平衡效果；(2)路径规划算法对信息的处 理方式较单一驾驶员不能进行个性化设置。为了解决 上述问题本文将城市道路划分为交叉路151集合和路段 集合将从出发点到目的地的长距离路径规划问题拆分 成车辆在各个交叉路1：3时的路段选择问题简化了路径 规划过程中对全局路网的信息计算。路段选择过程综合 考虑车辆速度、安全系数、预期路程3种较为重要的交 通信息利用多属性决策法分析该问题，使得车辆的动 态路径规划结果较为均衡。在多属性决策过
9、程中引入信 息优先级设置概念按照个人偏好设置计算各交通信息 的权重向量，以达到个性化驾驶的目的。 1车辆移动模型 传统的动态路径规划算法基于最短距离算法或最 短时间算法进行路径规划当车辆每次到达一个交叉路 13时通过收集到的实时交通信息检测当前的路径规划 是否为最优，若非最优路径则重新规划车辆从当前位 置到目的地的最优路径 该方法对当前位置到目的地的 全局路网进行规划时产生较大计算量当车辆移动速度 较快时，很难起到良好的路径规划效果。 本文将城市路网看作交叉路口只与两个相邻交叉 路El间连接路段 的集合。即G=fP，Rl，其中 为有 向路段即同一路径的不同方向为不同路段 当车辆每 次行驶到交叉
10、路口只时，车辆向交叉路El通信设备发 送路径规划请求，只处的路I=I设备接收到请求信息后， 发送反馈信息，将与只毗邻路段的车辆速度、预期成 本、安全系数等信息反馈给车载设备，车载设备根据道 路属性信息进行多属性决策将最佳下一行驶方向反馈 给驾驶员重复该过程直到车辆到达目的位置 2道路信息分类 假设交叉路I=I节点都建设有可以进行无线通信、有 线通信和信息存储的路旁设备路网中的每辆车都安装 通信设备、GPS和电子地图。为了实现车辆在交叉路I=I 的路段选择，需要搜集3种道路交通信息：车辆速度、预 期成本、安全系数 21车辆速度 车辆速度 表示路段上正在行驶的全部车辆的速 度。由于路段上同时行驶的
11、车辆速度不同因此可以用 区间数来表示该路段的车辆速度，即 = ， u1。车辆速 度越快，表明道路越畅通，因此该信息为效益型信息。 22预期路程 预期路程s表示车辆从当前位置到达目的地的预 期路程，实际问题中该信息在一定范围内取值因此用 区间数表示s=l s，s l。车辆行驶到交叉路口时由于可 能选择不同路段导致不同预期路程显然预期路程 越大，车辆行驶的开销越大，因此该信息为成本型信 息 微型机与应用2015年第34卷第18期 23道路安全系数 道路安全系数b表示路段交通环境的安全程度不 同的路段宽度、路段坡度、路面行驶质量、路面视认性会 对其数值产生较大影响I6】 路段的道路安全系数越高 发生
12、交通事故的可能性就越小因此该信息为效益型 信息。 3多属性优先级路径决策 车辆行驶过程中与前方交叉路口设备建立通信获 取到了其连接的不同路段的3种道路交通信息但是其 在决策中所占的权重并不清楚因此本文采用逼近理想 点法来解决权重模糊的多属性决策问题 与传统算法不 同的是本文所提出的算法中加入了优先级的概念即 驾驶员可以根据个人驾驶需求、习惯等对道路交通信息 设置不同的优先级选择不同的决策模型进行路径规 划从而达到个性化的动态路径规划目的 具体计算步 骤如下： (1)确定备选道路的信息集A=【 。其中i表示前 方路口所连接的道路编号。ln4； 表示同一路段不 同道路信息1m3 (2)标准化信息集
13、R= 】 。 为了消除不同物理量纲对路径选择的影响将已知 的信息数据标准化，标准化公式如下71： ( L， U)= ( L， U)= ，嘞为效益型(1) ， 为成本型(2) (3)设置路段交通信息优先级。 依据驾驶员的个人偏好确定3种交通信息重要度 的优先级，其中1为最高级，3为最低级根据信息的优 先级将集合 中的数据重新排列为 ， (4)确定正理想点r+和负理想点r-_8j。 L ， max j (3) L。m i n r 7，lm i n r J (4) (5)计算不同优先级的交通信息与正负理想点偏差。 若交通信息优先级为1，偏差计算公式为： ， d(r -， )= 一 ) +( 一 )
14、) (5) 若交通信息优先级为2，偏差计算公式为： d(r， ， )= ) +( ) ) (6) 若交通信息优先级为3，偏差计算公式为： d(rrf3， )=( 一 )。+( 一 “) (7) 欢迎网上投稿WWWpcachinacom 83 Technique and Method (6)计算属性信息的权重向量。 为了使所有路径选择方案在所有路段交通信息作用 下与正理想点偏差最小与负理想点偏差最大，需满足【8： ( ， 一) m&x L_ ( ， )+ ( ， ) l j=l i=1 j=l f0n，l sL主 L =1 (8) d(r ， )、d(r ，r广)均为已知量，易根据式(8)计算得
15、出 精确的权重向量 =1， ，3。 (7)代人权重向量= ， ， 】计算每个方案与 区间型理想点的相对贴近度didi值越大表示相应的方 案越优 3 ( ， ) d _ _ (9) ( ， )+ ( ， ) j=l j=l 4仿真比较 为了证明本文提出算法的适用性及有效性构建一 个79的路网对其进行仿真将本文提出的基于多属性 优先级路径规划算法与最短距离路径规划法9_、最短时 间路径规划法Ilo进行对比。 仿真过程中车辆从位置0出发，行驶目的地为位 置9假设09路段车辆速度较慢，1019、2029、30 39路段车辆速度中等，5059路段车辆速度非常快，其 他路段车辆速度较快：09路段安全级别为
16、较差，10 19、5059路段安全级别为一般3O39、4049路段安 全级别为非常好其他路段安全级别为较好。详细参数 设置如表1所示 表1 仿真参数设置 按照上述设置对最短距离算法、最短时间算法、非 个性化多属性决策算法进行仿真，得到3种算法的路径 规划如图1所示 根据路径图，可以通过加权平均的方 式计算出不同路径规划算法下车辆的行驶路程、平均速 度、行驶时间、平均安全系数等参数，如表2所示。 从表2可以看到多属性决策算法规划的动态路径 各项指标比较均衡兼顾了多重交通信息。能够使驾驶 员得到更良好的驾驶体验。 依据驾驶员的需求和驾驶技术，可以选择多属性优 先级的方法进行路径规划。本文以下述3种
17、优先级方案 为例仿真得到路径规划结果如图2所示。 l 0最短路径算法 l 0最短时间算法 j 多属性决策算法 图I不同路径规划算法的仿真路径图 表2 不同路径规划算法的仿真结果 路径规划算法行驶路程m平均速度(kmh)行驶时间s平均安全系数 l爱 霍 I 路程蔓耐间两安全 U ZuU 4uU 600 800l U【)UI ZoUl 400loUUl 800 图2不同优先级设置的多属性决策方案路径图 方案1安全路程时间。 方案2时间安全路程。 方案3路程时间安全。 根据图2路径图同样可以计算得出车辆在多属性 决策算法的不同个性化设置下车辆的行驶路程、平均 速度、行驶时间、平均安全系数等参数，如表
18、3所示。 表3 不同优先级设置的多属性决策方案对比结果 路径规划算法行驶路程，m平均速度(kinh)行驶时间s平均安全系数 仿真结果表明使用多属性优先级的动态路径规划方 法既综合考虑各项交通信息对驾驶的影响同时又能够让 驾驶需求、驾驶技术不同的驾驶员有个性化的驾驶体验。 5结论 本文提出了一种基于多属性优先级的车辆动态路 径规划方法该算法改善了最短路径算法、最短时间算 法追求单一指标最优化的情况得到均衡了时间、路程 及道路安全状况等因素的路径规划结果。同时在多属性 决策进行路径规划的过程中。引入了优先级设置方法， 能够区分不同交通信息的重要程度方便驾驶员根据其 需求设置。完成个性化驾驶的目的。
19、 参考文献 l1邓向林基于动态规划算法的出租车合乘模式研究J (下转第88页) 微型机与应用2015年第34卷第18期 以在不改变原有系统设计的情况下增加其他整形电路 使其产生三角波等波形，因此它具备很好的扩展性。 参考文献 f11张华峰，李涛，赵涛某型导弹雷达波形信号发生器的 设计与实现fJ1国外电子测量技术，2012，31(1)：5255 【2】吴征，苏淑靖基于FPGA+PWM的多路信号发生器设计【j1 电子技术应用2014，40(3)：384O，44 31董亚男，马俊，周泉，等基于单片机的智能信号发生器 设计与仿真J】电子测量技术，2014，37(1)：6265，75 41意法半导体(中
20、国)投资有限公司STM32F10xxx参考手 册Z】2010：268269 f51朱小斌电子测量仪器【M】北京：电子工业出版社， 】996 【6】董伟波，王茜蓓，韩旭基于虚拟仪器技术的APD噪声 等效功率测量系统【J】仪器仪表学报，2011，32(11)： 26352640 71赛尔吉欧佛朗哥基于运算放大器和模拟集成电路的 电路设计【M】刘树棠，朱茂林，荣玫，译西安：西安交通 大学出版社2009 8】王建校51系列单片机及C51程序设计【M】北京：科学 出版社2002 (收稿日期：20150319) 作者简介： 陈松(1973一)，男，硕士，讲师，主要研究方向：无线通信 与仪器仪表技术。 (上
21、接第81页) 发 动 机 隔离传感器1 低压转速检测电路 隔离传感器2 高压转速检测电路 l集I 1器 控制器1 信号灯1 信号灯2 信号灯3 信号灯4 信号灯5 信号灯6 图4转速测试模块设计图 究探究该型航空发动机综合性能测试的新途径，并对 方案进行优化设计，分别设计了电气附件测试模块、压 力测试模块和转速测试模块，实现了对该型航空发动机 性能的综合测试提高了维修保障效率。 参考文献 11任瑞冬，李国鸿，范小明，等航空发动机转速调理模块 设计研究J机械研究与应用，2014，27(1)：125128 f2赵鹏，蔡忠春，谢斌航空发动机主要参数检测电路设 计思路fJ1科技视界，2014(9)：5
22、，30 31鲁风莲通信电缆端子压接质量精密检测方法与电路设 计【J】微型机与应用，2014，33(24)：2830 f4王晶模块化测控软件的集成设计方法及其应用研究D1 北京：北京化工大学，2006 f51刘圣宇某型飞机发动机性能检测系统的设计与实现D1 长春：吉林大学，2012 【6】华江，黄寅基于Si4432的无线射频模块研发与设计J】 微型机与应用，2014，33(21)：6062 (收稿日期：20l5一O425) 作者简介： 李晓明(1982一)，通信作者，男，硕士，讲师，主要研究方 向：航空发动机检测技术。Email：zhishu_ng163tom。 赵鹏(1991一)，男，硕士研究
23、生，主要研究方向：航空发 动机故障诊断 冯志书(1984一)，女，博士，讲师，主要研究方向：航空发 动机检测技术 (上接第84页) 微型机与应用，2013，32(8)：7981，84 2】高峰，王明哲面向决策过程的动态路径选择模型J】交 通运输系统工程与信息，2009，9(5)：96102 f31宋久元，滕国库，胡丽霞路径规划算法的改进及在车 载导航中的应用J计算机与数字工程，2010，35(8)： 9598 41 CHEN C L P，Zhou Jin，Zhao WeiA realtime vehicle navigation algorithm in sensor network envi
24、ronmentsJ】 IEEE Transaction on Intelligent Transportation Systems， 2012，13(4)：16571666 f51朱东杰，崔刚，傅忠传基于动态路径规划的VANET车 辆移动模型研究J】高技术通讯，2014，24(6)：573 580 【6魏朗，高丽敏，余强，等驾驶员道路安全感受模糊评判 模型【J交通运输工程学报，2004，4(1)：102105 71达庆利，徐泽水，不确定多属性决策的单目标最优化模 型J】系统工程学报，2002，17(1)：5055 88 81和嫒嫒。周德群区间数多属性决策问题的逼近理想点 方法J】统计与决策，2
25、009(24)：9一l1 【9】乐阳，龚健雅Dijkstra最短路径算法的一种高效率实现【J1 武汉测绘科技大学学报1999，24(3)：209212 10】CHABINI I，LAN SAdaptations of the A algorithm for the computation of fastest paths in deterministic discrete time dynamic networksJ】IEEE Transaction on Intelligent Transportation Systems，2002，5(3)：6074 (收稿日期：20150518) 作者简介： 李彤(1990一)，女，硕士研究生，主要研究方向：车辆自 组织网络与应用 李德敏(1963一)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究 方向：移动计算网络与应用、自组织网络与应用。 张光林(1981一)，通信作者，男，博士，副教授，主要研究 方向：无线网络、车辆自组网。Email：glzhangdhueducn。 微型机与应用2015年第34卷第18期
