[发明专利]一种基于智能体的应急车辆路径动态优化方法

说明书

本发明涉及地理信息系统技术领域，本发明公开了一种基于智能体的应急车辆路径动态优化方法。在自然灾害、环境应急等应急场景中，道路交通环境条件和车辆状况都在动态变化，需要协同决策以优化车辆调度。该方法运用多智能体技术模拟应急车辆实时路径的动态优化，将应急场景中的对象抽象成普通车辆智能体模型VO、应急车辆智能体模型VE及路段智能体模型R，且各个智能体在复杂应急场景中是可交互的地理实体。其中车辆智能体基于Dijkstra算法构成转移函数及规则，通过各类智能体之间的交互构建应急车辆路径实时动态优化的多智能体系统，实现应急车辆调度动态优化，为科学决策奠定基础。

技术领域

本发明涉及地理信息系统技术领域，具体是一种基于智能体的应急车辆路径动态优化方法。

背景技术

目前应急车辆路径优化主要是利用历史的通行条件数据，获得应急情景中人员疏散或应急车辆调度的最佳路径。该方法适用于短距离的应急交通情景中，而对于长距离的应急交通情景，在极端天气(台风、暴雨等)、车祸及各路段拥挤度时刻变化等情况下，可行的路径网络是不断变化的，在不同的时间段从某个点到另外一个点最优路径是不同。因此，需要动态更新应急车辆行驶的最优路线，使得应急车辆能够在最短时间到达应急处置点，目前静态最短路径算法已远远无法满足实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智能体的应急车辆路径动态优化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明针对路径网络通行条件时刻变化的情况下，解决应急车辆行驶的实时最优路线问题，建立普通车辆智能体(集合VO)、应急车辆智能体(集合VE)、路段智能体(集合R)等智能体模型，这些智能体的协同，计算输出应急车辆实时的最优路径，总体技术路线如图1所示。

针对上述情景，对路段智能体、普通车辆智能体及应急车辆智能体进行抽象：

路段智能体R是对应急空间环境中路网的抽象建模，路段智能体的主要作用有：(1)存储该路段固有属性(道路等级、道路宽度等)以及其他附属的属性变化情况，如洪涝灾害中的淹没水深、该路段上正在行驶的车辆智能体数目等；(2)向应急决策者提供应急空间环境中各道路通行系数；(3)向应急车辆智能体提供整个路网的交通信息；(4)车辆智能体可获取行驶路段的所有状态数据。

车辆智能体是对应急空间环境中车辆进行抽象建模，车辆智能体分为普通车辆智能体VO和应急车辆智能体VE，普通车辆智能体指与应急过程无关的并在应急空间环境中行驶，且有可能影响应急车辆智能体的车辆；应急车辆智能体是指承担应急任务的车辆。普通车辆智能体的主要作用有：(1)与路段智能体、地理背景等共同组成应急空间环境；(2)普通车辆智能体获取路段智能体信息，根据该信息获得普通车辆智能体的速度；(3)普通车辆智能体与路段智能体进行交互，向路段智能体提供信息。应急车辆智能体的主要作用有：(1)应急车辆智能体能以最快的时间将应急资源配送至指定的目标位置；(2)应急车辆智能体与路段智能体和普通车辆智能体进行交互，获取规划路段智能体车辆信息以及周围普通车辆智能体的信息，以便及时动态修正最优的行驶路线。

本发明所提出的基于智能体的应急车辆动态优化方法，主要包括以下步骤：

S1、输入各普通车辆智能体VO的起始位置和目标位置的，在给定道路网络空间分布图条件下，根据Dijkstra算法获得各普通车辆智能体的移动路径SO；

S2、根据道路拓扑结构，得到道路路段，可以抽取出其中一些关键路段并用智能体来表达，在道路分布图上，根据一些预知的动态情景，如洪涝淹没的路段分布或拥堵的路段，获得路段智能体的通行条件系数，将通行系数作为路段智能体R的属性；

S3、输入应急车辆智能体VE的起始位置和目标位置，根据Dijkstra算法获得应急车辆智能体在某一时间步长T内的最优路径SE；