论文总字数：24260字

摘 要

近几年共享单车在国内流行起来，它不仅解决了很多社会问题，也让不同出行方式更紧密的结合。随着这种趋势的发展，很多地图公司也在自己的应用中增加了骑行路径规划功能，比如：国内有百度地图、高德地图，国外有Google地图和必应地图。然而，专门服务于骑行者的App目前还很少。

为了更好的服务于骑行者，本课题开发了一款面向定制化需求的自行车出行服务APP，APP有这几个模块组成：用户登录模块、地图显示模块、定位模块、路径规划模块、热力图展示模块、拍照模块，主要功能自行车路径规划功能和交通事故热点展示功能。针对路径规划功能，我们首先利用百度地图SDK提供的骑行路径规划接口进行路径规划，然后将蚁群算法应用到路径规划中，提出兼顾出行距离与安全性的路径规划算法。接着对蚁群算法的几个参数进行实验标定，对蚁群算法的启发函数进行了安全性修正，并且为了提高算法收敛速度，在计算初始信息素时考虑了路径长度等因素，最后选取昆山市的某个路段对优化算法的路径选择结果进行了仿真展示。

论文对自行车路径规划App进行了系统架构与界面设计，并使用改进蚁群算法实现了多目标的骑行路径规划。因为蚁群算法的兼容性较好，在今后的研究中可以进一步把蚁群算法和其他算法进行融合，进而提高算法的搜索性能。

关键词：路径规划，App，蚁群算法

Abstract

In recent years, sharing bicycles have become popular in China. It not only solves many social problems, but also enables different travel modes to be integrated. With the development of this trend, many map companies have also added riding path planning functions in their own applications. For example, there are Baidu maps and Gaode maps in China, and Google Maps and Bing Maps in foreign countries. However, there are currently few apps that specifically serve cyclists.

In order to serve the cyclist better, this project has developed a bicycle travel service APP that is customized to meet the needs. The APP has these modules: map display module, positioning module, path planning module, heat map display module, and photographing The main function of the module is the bicycle path planning function and the display of traffic accident heat map function. For the path planning function, we use the riding path planning interface provided by the Baidu map SDK to carry out path planning at first, and then apply the ant colony algorithm to the shortest path planning. In the following, the ant colony algorithm was calibrated for several parameters, and the heuristic function of the ant colony algorithm was revised. In order to improve the convergence speed of the algorithm, the length of the path was taken into account when calculating the initial pheromone. A section of the road in Kunshan shows the results of the path selection of the ant colony algorithm.

The paper designs the interface of the bicycle route planning app, and improves the ant colony algorithm. Then it was applied to the actual road network and proved the feasibility of the improved algorithm. Because the ant colony algorithm has better compatibility, the ant colony algorithm and other algorithms can be merged later to improve the search performance of the algorithm.

KEY WORDS: Path finding, App, Ant Colony Algorithm

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外对路径规划问题的研究 1

1.2.1 路径规划问题概述 1

1.2.2 国内外研究综述 1

1.3 选用平台介绍 2

1.3.1 百度地图 2

1.3.2 Android系统 3

1.4 本文主要内容及章节安排 3

第二章 系统需求分析与系统总体设计 4

2.1 系统需求分析 4

2.2 系统总体设计 4

2.2.1 系统用例分析 4

2.2.2 系统架构分析 5

2.3 本章小结 7

第三章 最优骑行路径规划算法设计 8

3.1 最优路径的评价标准 8

3.2 路径规划算法 8

3.2.1 蚁群算法 8

3.2.2 多目标遗传算法 10

3.3 自行车路径规划与TSP问题的区别 11

3.4 初始信息素的设计 11

3.5 启发函数的设计 12

3.6 蚁群算法最优参数的选取 12

3.7 蚁群算法的编程实现 17

3.8 本章小结 17

第四章 系统开发与功能展示 19

4.1 Android平台搭建与配置工程 19

4.2 开始界面的展示与实现 19

4.2.1 开始界面的展示 20

4.2.2 开始界面的实现 20

4.2.3 开始界面的功能实现 22

4.3 路径规划模块的展示与实现 22

4.3.1 路径规划模块的展示 22

4.3.2 路径规划模块的实现 23

4.4 热力图模块的展示与实现 24

4.4.1 热力图模块的展示 24

4.4.2 热力图模块的实现 24

4.5 蚁群算法界面设计 24

4.6 本章小结 24

第五章 总结与展望 26

5.1 总结 26

5.2 展望 26

致谢 28

参考文献 29

绪论

研究背景与意义

自2016年以来，国内共享单车在一夜之间流行了起来，在街头共享单车已经到了泛滥的地步，各大城市的路边排满各种各样颜色的共享单车。摩拜单车联合创始人兼 CEO 王晓峰在在“网络传播与社会责任——新时代、新机遇、新担当”分论坛上发表演讲指出共享单车已成为交通基础设施之一，“新出行”时代已经到来。

共享单车从诞生到成长，解决了很多社会问题，例如：居民出行更加绿色减小了尾气排放污染问题，缓解了交通的拥堵还有“黑车”泛滥等社会治理上的难题。王晓峰举出这样一个例子，根据高德地图的数据，摩拜单车在北京国贸 CBD 投放后，该区域的平均行车时速从 21 公里提升至 24 公里以上；另据广州市交通规划研究院的数据，摩拜单车出现后，82% 市民放弃乘坐“黑车”，近四成地铁站再无“黑车”踪迹。根据现在的状况看来，共享单车已经成为了联接各种出行方式的必要交通基础设施之一。共享单车将公交、地铁、私家车等有机联接，不仅满足“最后一公里”需求，更让不同的出行方式融会贯通。

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