車輛導航裝置及采用該裝置的經濟性道路獲取方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種智能交通中車輛定位導航技術，尤其涉及一種導航裝置以及車輛經濟性道路的獲取方法。本發明專利技術的車輛導航裝置，包括微控制器、語音模塊、電源模塊、LCD顯示器、GPRS通信模塊、GPS模塊、輸入接口，微控制器分別與語音模塊、電源模塊、LCD顯示器、GPRS通信模塊、GPS模塊、輸入接口連接。本發明專利技術車輛導航裝置以及采用該裝置的經濟性道路獲取方法，該裝置可以引導車輛行駛在最經濟的道路上，用于對車輛行駛路徑的優化與導航，該方法根據車輛運行燃油經濟性與道路距離及坡度的關系，將獲得的K則最短道路通過計算各道路的高度變化綜合道路的距離獲得車輛運行的最經濟道路。

Vehicle navigation device and economic road acquisition method using the same

The invention relates to a vehicle positioning and navigation technique in intelligent transportation, in particular to a navigation device and a method for acquiring a vehicle economical road. The vehicle navigation device of the invention, including microcontroller, voice module, power module, LCD display, GPRS communication module, GPS module, input interface, micro controller is respectively connected with the voice module, power module, LCD display, GPRS communication module, GPS module, input interface. The invention relates to a vehicle navigation device and method for obtaining the economic path of the device, the device can lead to traffic in the most economical way, for vehicle navigation and path optimization, the method based on the relationship between vehicle fuel economy and road distance and slope, the K shortest path through comprehensive road height change calculation of the road distance to obtain the most economic operation of road vehicles.

【技術實現步驟摘要】
車輛導航裝置及采用該裝置的經濟性道路獲取方法
本專利技術涉及一種智能交通中車輛定位導航技術，尤其涉及一種導航裝置以及車輛經濟性道路的獲取方法。
技術介紹
近年來，隨著國民經濟的快速發展，國內汽車的保有量逐年遞增，交通量的不斷增加給交通管理部門帶來了很大的困難。在城市道路建設的同時，公路網絡不斷的建設和延伸，已經與城市的交通網絡很好的結合在一起。道路交通網由片連成了面，已形成了全國性的交通網絡，這使得道路交通網絡日益復雜。道路網絡的發展某種程度上使得以前無路可走的問題被該怎么走的問題所取代。車輛定位導航系統可以根據駕駛員的要求給出最優的行駛路徑，并在車輛行駛過程中給出引導。該系統當前已經獲得廣泛的應用，且市場對其需求正在迅速增加。交通運輸的發展極大地提高了人們的生活水平，促進了社會的進步，但卻消耗了大量的石油資源。根據我國能源發展報告，人口眾多、人均資源嚴重不足是我國的基本國情，在面臨能源瓶頸制約和環境破壞的條件下，中國經濟發展中的各項建設項目都必須堅持節能、高效、可持續發展的原則。節能已經成為一項基本國策，而交通節能已經成為交通中的需要解決的一個重要問題。隨著計算機、通信、電子等技術發展，車輛定位導航系統可以為駕駛員提供最優的行駛路徑并可以進行引導及可以實現監控等功能而獲取廣泛的應用和迅速發展。但當前的車輛定位導航系統雖然具備了基本的路徑規劃功能，然而有關車輛節能的燃油消耗情況的路徑規劃卻不能給出該方面的指導。在當前能源如此緊張的情況下，如能夠在車輛行駛的路網上給出汽車燃油消耗最小的道路，無疑具有重要的意義和作用。此外，在當前交通事故頻發的境況下，交通安全成為駕駛員和交通管理部門時刻關心的問題。而隨著我國經濟的發展，汽車擁有量持續增加，非熟練駕駛員不斷增加，在道路坡度變化較多的道路上，特別是坡度變化較大的道路上，非熟練駕駛員經常不能很好的控制車輛行駛，交通安全問題尤為突出。如果在駕駛員的駕駛過程如果能夠加入道路坡度變化的提示信息，無疑有助于駕駛員的駕駛，促進交通安全。
技術實現思路
本專利技術的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種車輛導航裝置，其可以引導車輛行駛在最經濟的道路上。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：其包括微控制器、語音模塊、電源模塊、LCD顯示器、GPRS通信模塊、GPS模塊、輸入接口，微控制器分別與語音模塊、電源模塊、LCD顯示器、GPRS通信模塊、GPS模塊、輸入接口連接；其中，微控制器為嵌入式系統或微型計算機系統，其負責整個裝置的工作；語音模塊包括語音箱、語音合成模塊及語音信號傳輸模塊，語音信號傳輸模塊連接語音箱和控制器，語音合成模塊與語音箱連接，語音模塊負責車輛行駛過程中的語音引導，微控制器根據車輛行駛的路徑、實時位置，將當前道路坡度信息實時向駕駛員進行提示；LCD顯示器負責顯示道路網絡、選擇的最經濟路徑及車輛的實時位置；GPRS通信模塊將整個裝置與無線通信網絡連接起來，進行無線信息的交互，為實現車輛監控提供接口；GPS模塊實時獲取車輛的位置信息，并將數據傳給微處理器。微控制器的型號為S3C2410A。上述的三維路網電子地圖指路網上的道路除了經度和緯度外，還具有高程數據，電子地圖以數據庫的形式存放。本專利技術的另一個目的是提供一種采用該裝置的經濟性道路獲取方法，包括如下步驟：（1）根據K則最短路徑算法獲得起點到終點的K則道路；（2）基于三維道路電子地圖數據庫，獲得K則道路的節點高度；（3）根據所得到的道路節點高度，計算道路的高度變化，得出道路的坡度變化情況；（4）根據所得到的K則道路及計算的道路坡度變化情況，綜合得到最經濟道路。其中，步驟（1）中的K則最短路徑算法采用標號設定算法。步驟（2）中的三維道路電子地圖數據庫中的路網具有二維坐標、道路高度信息，道路高度由道路節點的高度組成。步驟（2）中的道路的節點取為道路所經過的城市、鄉鎮、村莊、高速公路收費站、橋梁、隧道。步驟（3）中，根據道路網絡的高程數據則得到節點的高程，進而計算得到K則道路的坡度變化情況，具體過程為：（1）首先根據所存儲的道路網絡節點高程數據，獲得K則最短道路節點的高程H={H1,H2,…,Hk}，H1={h1,h2,…,hn1}，H2={h1,h2,…,hn2}，Hk={h1,h2,…,hnk}，其中H表示K則最短道路節點的所有節點集合，H1表示道路L1的節點集合，H2表示道路L2的節點集合，Hk表示道路Lk的節點集合，n1,n2,…,nk分別表示道路L1,L2,…,LK的節點個數，hi表示節點i的高程；（2）計算所有K則最短道路節點高程的相對值ht，具體如下：①計算每條道路的最小高程：hmin，i=minHi其中，hmin,i表示道路Li的節點最小高程，minHi表示從道路Li的節點高程集合中獲得最小高程；②計算K則道路所有節點的相對高程：hri,j=hi,j-hmin,i其中，hri,j表示Li道路上的節點j的相對高程，i=1,j=1,2,…,n1i=2,j=1,2,…,n2i=k,j=1,2,…,nk；（3）計算道路相對高程的平均值均方誤差的平方和S、最大值hrmax和最小值hrmin：①K則最短道路相對高程的平均值計算公式為：（i=1,2,...,k），②K則最短道路相對高程的均方誤差的平方和的計算公式為：（i=1,2,...,k），③K則最短道路相對高程的最大值hrmax和最小值hrmin：（4）計算K則道路的坡度變化情況：用道路相對高程的均方誤差的平方和S、最大值hrmax和最小值hrmin三個參數的加權平均值綜合表達道路的坡度變化情況，K則道路的坡度分別以PL1，PL2，…，PLK表示，計算公式為：PLi=a1Si+a2hmax，i+a3hmin，j其中，i=1，2，…，K，a1、a2和a3為權值，且a1+a2+a3=1。根據計算的結果PLi值越小則表示道路坡度值小，即變化越小，該條道路較為平坦，車輛在該道路行駛在同等交通條件下車輛的燃油消耗少。步驟（4）中，根據步驟（1）的計算可以得到用戶所要求的出發點O與目的地D的K則最短路徑L1,L2,…,LK，并得到其相應的距離，設為DL1，DL2，…，DLK；根據步驟（3）所述的方法則可以計算得到K則最短道路L1,L2,…,LK的坡度，分別為PL1，PL2，…，PLK；計算得到車輛行駛路徑的經濟性值，計算公式為：ELi=b1DLi+b2PLi其中，i=1，2，…，K，b1和b2為權值，且b1+b2=1；則可以得到車輛行駛的最經濟道路，即路徑經濟性值最小的道路，計算公式為：其中i=1，2，…，K。車輛經濟性即車輛的燃油消耗，車輛的燃油消耗少則經濟性好，反之則差。影響車輛行駛燃油消耗的因素很多，除了車輛自身的設計性能及交通狀況外，道路的距離及坡度是影響車輛油耗的重要因素。在同等級道路及相同交通條件下，車輛行駛在距離短比距離長的道路車輛的燃油消耗少。在同等級道路及相同交通條件下，車輛行駛在距離短且路面平坦比距離長且有坡度路面的道路車輛的燃油消耗少，即車輛的經濟性好。根據車載路網的三維電子地圖數據可以計算出道路的高度變化，道路高度的變化可以表示道路的坡度情況。在車輛行駛開始，根據駕駛員輸入的起始位置和終點位置，根據路網數據可以計算出K則最短道路。針對得到的K則最本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種經濟性道路獲取方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)根據K則最短路徑算法獲得起點到終點的K則道路；(2)基于三維道路電子地圖數據庫，獲得K則道路的節點高度；(3)根據所得到的道路節點高度，計算道路的高度變化，得出道路的坡度變化情況；具體過程為：1)首先根據所存儲的道路網絡節點高程數據，獲得K則最短道路節點的高程H＝{H

【技術特征摘要】
1.一種經濟性道路獲取方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)根據K則最短路徑算法獲得起點到終點的K則道路；(2)基于三維道路電子地圖數據庫，獲得K則道路的節點高度；(3)根據所得到的道路節點高度，計算道路的高度變化，得出道路的坡度變化情況；具體過程為：1)首先根據所存儲的道路網絡節點高程數據，獲得K則最短道路節點的高程H＝{H1,H2,…,Hk}，H1＝{h1,h2,…,hn1}，H2＝{h1,h2,…,hn2}，…，Hk＝{h1,h2,…,hnk}，其中H表示K則最短道路節點的所有節點集合，H1表示道路L1的節點集合，H2表示道路L2的節點集合，Hk表示道路Lk的節點集合，n1,n2,…,nk分別表示道路L1,L2,…,Lk的節點個數，hi表示節點i的高程；2)計算所有K則最短道路節點高程的相對值hr，具體如下：①計算每條道路的最小高程：hmin，i＝minHi其中，hmin,i表示道路Li的節點最小高程，minHi表示從道路Li的節點高程集合中獲得最小高程；②計算K則道路所有節點的相對高程：hri,j＝hi,j-hmin,i其中，hri,j表示Li道路上的節點j的相對高程，i＝1,j＝1,2,…,n1i＝2,j＝1,2,…,n2…i＝k,j＝1,2,…,nk；3)計算道路相對高程的平均值均方誤差的平方和S、最大值hrmax和最小值hrmin：①K則最短道路相對高程的平均值計算公式為：②K則最短道路相對高程的均方誤差的平方和的計算公式為：③K則最短道路相對高程的最大值hrmax和最小值hrmin：

【專利技術屬性】
技術研發人員：任傳祥，劉法勝，尹唱唱，趙長江，陳允芳，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：山東,37