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实时交通信息下的车辆动态导航服务是一个多学科交叉的前沿研究与应用课题。除了空间特征,复杂、时变是城市道路系统的基本特征。传统的静态、离线式车辆导航应用已经越来越不能适应交通管理者和出行者的要求。实时交通信息下车辆动态导航服务存在如下薄弱的理论与技术问题:1)车辆导航服务与交通管理控制高效集成的系统整体架构问题;2)实时交通信息获取的可靠性和准确性问题;3)实时交通信息的高效数据组织问题;4)实时交通信息下的动态路阻建模问题;5)面向出行特征的高实时性动态路径寻优问题等。
针对这些关键问题,本文进行下述研究与实践工作:
1)整体架构。以实时交通信息为线索,从多输入闭环反馈控制结构、车辆导航服务与交通控制管理高效集成、多层次系统信息融合三个层面初步讨论了适合我国交通管理情况的车辆导航服务与交通控制集成架构。
2)信息融合。采用Fuzzy理论和泛函方法初步研究了针对单路段多类检测传感器的实时交通信息特征级融合建模理论,并基于此提出了多路口(段)交通流动态模型框架。
3)数据建模。根据实时交通信息各组分的差异性特征,初步提出了面向车辆导航服务的混杂时空数据建模方法,以面向特征的建模方法为基础,将一般在栅格时空数据建模中应用的基于事件的建模方法引入,并将移动对象数据建模作为实时交通信息数据建模的一部分。为了便于检索,引入了时态索引机制。将交通事件细化为点事件、线事件、面事件和关系事件,完善了交通事件数据建模。
4)动态路阻。研究了实时交通信息下道路网络的广义路阻模型,提出了动态广义路阻模型的框架,认为动态广义路阻的动态主要体现在物理路阻上。对于动态物理路阻则主要研究了实时交通信息不完备条件下的反应型路阻,主要针对交叉口延误,提出了适用性更强、更准确的改进有度排队模型。
5)动态路径寻优。系统分析了动态路径寻优算法,将FIFO约束道路网络中的动态路径寻优算法实时性问题作为研究的重点。将一般在无权网络中应用的燃烧算法引入动态道路网络,设计了燃烧算法的改进算法,实现了一种综合考虑了路径交叉口数量少和实时路阻变化的高实时性路径寻优算法,它是一种面向用户路径选择行为特征的算法。
6)原型与验证。作者基于J2ME/J2EE三层结构,采用对象关系数据管理系统PostSQL+PostGIS对时空数据进行管理,基于JAVA手机模拟器对本研究的主要内容进行了开发验证。