本发明涉及车辆路径规划，尤其涉及一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法、系统及介质。
背景技术：
1、当前，车辆路径规划是智能交通系统中的关键问题之一。在日常驾驶中，太阳炫光可能对驾驶员的视线产生负面影响，尤其是在特定路段。当太阳方位角较低时，由于阳光直射人眼，驾驶员辨认车辆前方细节的能力将显著下降，使得驾驶员很难察觉到另一辆车的刹车、速限变化或行人的存在，导致事故的发生。此外，在城市中由于建筑物对阳光的遮挡或者玻璃幕墙反光，驾驶员在部分路段将面临频繁且高强度的光照强度变化，使得驾驶员短暂致盲，大大增加了出现道路事故的风险。传统的路径规划大多利用a*算法、d*算法、动态规划等算法，考虑距离、速度限制、交通流状态、天气因素等为车辆规划最佳路径。但是以上的规划过程中大多聚焦在传统交通环境信息，对于驾驶过程中出现的炫光问题以及光照强度变化问题并没有予以考虑。一方面是因为炫光数据和光照数据难以采集，另一方面则是采集到的数据难以在利用时保证时效性，因此大多数的路径规划方案中都忽略了这类问题。
2、统计数据指出，特定路段和时间下道路上的太阳眩光通常是造成交通堵塞甚至事故的直接原因。交通拥堵或仅仅由太阳眩光引起的速度降低同样会对道路运输公司产生负面影响，从而影响到城市范围内的交通效率。
3、为了尽可能降低炫光和光照强度快速变化对驾驶员的影响，需要利用合理的手段采集城市道路中的炫光现象，同时对特定时段下城市路网中存在炫光和光照强度快速变化现象的路段进行分析和识别，并将炫光数据和光照强度变化数据作为后期路径规划的考虑因素之一，通过路径规划为驾驶员减轻或规避炫光和光强快速变化对驾驶安全的影响。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法、系统及介质。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明第一方面提供：一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
3、s1：使用建模软件和城市建筑特征文件生成城市数据模型和路网模型，将太阳位置、建筑物及地形遮挡关系和车辆行驶方向输入路网模型计算得到路网级静态太阳炫光地图；
4、s2：使用数据采集车辆的车载传感器获取道路图像，通过语义分割算法和图像识别计算车道级阴影覆盖比率，使用道路图像曝光参数和道路图像位置信息计算光照突变场景，使用车道级阴影覆盖比率和光照突变场景生成车道级动态太阳炫光地图；
5、s3：使用路网级静态太阳炫光地图和车道级动态太阳炫光地图构建太阳炫光地图数据库，使用太阳炫光地图数据库为道路分配道路权重，根据道路权重进行路径规划和太阳炫光警示。
6、优选的，所述的s1还包括以下步骤：
7、首先计算太阳相对于行驶路段上每个单位点的太阳位置；再计算太阳位置和每个单位点的连线之间是否存在建筑物及地形遮挡关系；接着使用道路方向地图和道路坡度地图对建筑物及地形遮挡关系进行二次验证；最后根据车辆行驶方向计算每个单位点是否存在太阳炫光并生成路网级静态太阳炫光地图；
8、太阳位置的计算过程包括：
9、计算儒略日：
10、其中， y是年份的整数部分；是月份；是月中的天数； ut是世界协调时间的小时数；是符号函数，返回值为-1、0或1；
11、计算儒略世纪数：；
12、计算太阳平黄经：；
13、计算太阳平近点角：；
14、计算黄道经度：；
15、计算黄道倾角：；
16、计算太阳右升角：；
17、计算太阳赤纬：；
18、计算太阳地平坐标包括：计算小时角，其中 lst为当前位置的地方恒星时；计算太阳高度角其中ϕ是当前单位点的纬度；计算太阳方位角如果h大于0°，则进行转换：其中latitude表示当前位置的纬度信息。
19、优选的，计算是否存在建筑物及地形遮挡关系包括以下步骤：提取太阳位置与每个单位点构成的直线所在的平面，所述平面的纵向为高度信息，横向为水平距离，将该平面栅格化后使用布雷森纳姆直线算法计算太阳位置到每个单位点的路径中是否存在建筑物及地形遮挡关系。
20、优选的，所述的计算每个单位点是否存在太阳炫光还包括太阳炫光过滤：
21、若当前单位点和太阳的连线与当前道路水平线的夹角大于了驾驶员的最大纵向视场角，则认定当前单位点不存在太阳炫光。
22、优选的，所述的语义分割算法包括车道线检测算法、道路语义分割算法和阴影分割，所述的车道级阴影覆盖比率通过以下步骤得到：
23、首先使用阴影分割对道路图像进行阴影检测得到阴影数据，然后使用车道线检测算法和道路语义分割算法对阴影数据进行筛选得到同向车道阴影数据，最后根据同向车道阴影数据计算车道级阴影覆盖比率。
24、优选的，对阴影数据进行筛选包括以下步骤：
25、使用道路语义分割算法对道路画面中的车辆要素、天空要素、绿植要素、建筑要素、路面要素进行标记；然后将路面要素作为初级roi，使用车道检测算法进行同向车道标记得到同向车道图像；最后保留同向车道图像的阴影数据得到同向车道阴影数据；
26、所述的阴影检测包括以下步骤：使用道路图像的原色彩空间与归一化色彩空间的差异表征第一阴影特征 f1：其中r、g、b分别是道路图像的红、绿、蓝图像色彩信息， r表示红色的归一化色彩空间亮度， g表示绿色的归一化色彩空间亮度；
27、使用道路图像的亮度作为第二阴影特征 f2：；
28、使用道路图像的绿光波段减去红光波段和蓝光波段的最小值作为第三阴影特征 f3：其中表示 f3为非负数，通过上式计算，当 f3小于0的时取0进行计算；
29、然后将第一阴影特征 f1、第二阴影特征 f2和第三阴影特征 f3归化到[0，1]，再使用大津阈值分割算法进行阴影提取得到阴影数据：其中α1、β1、λ1分别为第一阴影特征 f1、第二阴影特征 f2和第三阴影特征 f3的相关权重系数， f表示道路图像的最终决策阴影特征， shadow表示阴影的判断， t表示阴影区分的特征强度量。
30、优选的，所述的道路图像曝光参数包括车载传感器数据采集频率和感光度iso；光照突变场景通过一下步骤得到：
31、将车载传感器数据采集频率和感光度iso线性组合得到道路图像的曝光度；然后使用滑动窗口算法在道路图像的连续图像帧中以第一预设大小的时间窗口计算每个时间窗口内每一帧道路图像曝光度的平均值作为当前时间窗口的基线；接着比较每个时间窗口内每一帧道路图像的曝光度与基线的差值；当连续第一预设帧数的道路图像的曝光度超出了第一预设阈值，则判断当前道路图像在当前时间发生了光照突变，将当前道路图像位置信息和道路图像曝光参数上传至太阳炫光地图数据库并标记当前道路图像在当前时间为光照突变场景。
32、优选的，所述的路径规划和太阳炫光警示还包括以下步骤：使用a*路径规划算法进行动态路径调整，当行驶路径上存在光照突变场景时发出太阳炫光警示，并规划光照突变场景少于当前行驶路径的避光行驶路径。
33、本发明第二方面提供：一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划系统，用于实现上述任一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法包括：
34、路网级静态太阳炫光地图生成模块，用于使用建模软件和城市建筑特征文件生成城市数据模型和路网模型，将太阳位置、建筑物及地形遮挡关系和车辆行驶方向输入路网模型计算得到路网级静态太阳炫光地图；
35、车道级动态太阳炫光地图生成模块，用于使用数据采集车辆的车载传感器获取道路图像，通过语义分割算法和图像识别计算车道级阴影覆盖比率，使用道路图像曝光参数和道路图像位置信息计算光照突变场景，使用车道级阴影覆盖比率和光照突变场景生成车道级动态太阳炫光地图；
36、路径规划和太阳炫光警示模块，用于使用路网级静态太阳炫光地图和车道级动态太阳炫光地图构建太阳炫光地图数据库，使用太阳炫光地图数据库为道路分配道路权重，根据道路权重进行路径规划和太阳炫光警示。
37、本发明第三方面提供：一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现上述任一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法。
38、本发明的有益效果是：
39、1）基于太阳炫光数据，为驾驶员提供了路径推荐与眩光提醒系统。该导航系统为驾驶员提供可以选择的少眩目驾驶路线，并通过权重控制该路径规划不脱离交通实际，在保证基本导航功能的情况下，建立了更加人性化、多元化的导航系统。
40、2）采用车载传感器实时检测路面光影情况，硬件、算力要求低，信息获取简单，易于推广。动态眩目地图仅需车载摄像头和定位数据，依托车载算力即可实现；静态眩目地图信息仅需城市建筑白模数据、地形数据。
41、3）基于多模态数据实现眩目点面全覆盖。利用gis城市建筑数据搭建，结合太阳运转规律构建静态眩目地图，覆盖面广，精度高；利用与众包车辆实时检测路面阴影情况构建动态眩目地图，实时根据信息改变光照信息地图，时效性强。静态地图与动态地图相结合，完成了面的覆盖，同时保证了点的实时更新，点面结合实现路径规划与眩目提醒。
1.一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：所述的s1还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：计算是否存在建筑物及地形遮挡关系包括以下步骤：提取太阳位置与每个单位点构成的直线所在的平面，所述平面的纵向为高度信息，横向为水平距离，将该平面栅格化后使用布雷森纳姆直线算法计算太阳位置到每个单位点的路径中是否存在建筑物及地形遮挡关系。
4.根据权利要求2所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：所述的计算每个单位点是否存在太阳炫光还包括太阳炫光过滤：
5.根据权利要求1所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：所述的语义分割算法包括车道线检测算法、道路语义分割算法和阴影分割，所述的车道级阴影覆盖比率通过以下步骤得到：
6.根据权利要求5所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：对阴影数据进行筛选包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：所述的道路图像曝光参数包括车载传感器数据采集频率和感光度iso；光照突变场景通过以下步骤得到：
8.根据权利要求1所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法，其特征在于：所述的路径规划和太阳炫光警示还包括以下步骤：使用a*路径规划算法进行动态路径调整，当行驶路径上存在光照突变场景时发出太阳炫光警示，并规划光照突变场景少于当前行驶路径的避光行驶路径。
9.一种基于太阳炫光数据的车辆路径规划系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-8任一项所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的基于太阳炫光数据的车辆路径规划方法。
