KR101196084B1 - System for optimal path planning of mobile object with genetic algorithm - Google Patents

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Abstract

유전자 알고리즘을 이용한 이동객체의 최적경로 생성 시스템이 개시된다. 이동객체의 최적경로 생성 시스템은 이동지역 내에 위치하는 도로와 건물의 위치정보를 포함하는 도심지역 정보 및 이동지역 내 각 도로 별 평균 이동속도를 나타내는 실시간 도로상황 정보를 제공하는 정보 입력부; 및 도심지역 정보 및 상기 평균 이동속도를 이용하여 유전자 알고리즘을 통해 이동지역에서의 이동경로를 생성하는 경로 생성부를 포함한다.An optimal path generation system for a moving object using a genetic algorithm is disclosed. An optimal path generation system for a moving object includes: an information input unit for providing real-time road situation information indicating an average moving speed for each road in a moving area and information on an urban area including location information of roads and buildings located in a moving area; And a path generation unit generating a moving path in the moving area through a genetic algorithm using the urban area information and the average moving speed.

Description

유전자 알고리즘을 이용한 이동객체의 최적경로 생성 시스템{SYSTEM FOR OPTIMAL PATH PLANNING OF MOBILE OBJECT WITH GENETIC ALGORITHM}SYSTEM FOR OPTIMAL PATH PLANNING OF MOBILE OBJECT WITH GENETIC ALGORITHM}

본 발명의 실시예들은 복잡한 도심지역 상황을 고려하여 다양한 지역 탐색이 가능한 유전자 알고리즘을 이용하여 도심지역에서 이동객체의 최적 이동 경로를 생성하는 경로 생성 시스템에 관한 것이다.Embodiments of the present invention are directed to a path generation system for generating an optimal moving path of a moving object in a downtown area by using a genetic algorithm capable of searching various areas in consideration of a complex urban area situation.

최근에는 하드웨어의 성능 향상과 고도화에 따라 다양한 환경의 지도 서비스가 요구되고 있는 가운데, 3차원 맵을 통해 이동객체의 이동경로를 표시하는 3차원 지도 서비스가 제공되고 있다.In recent years, a map service of various environments has been required as the hardware performance has been improved and advanced, and a 3D map service displaying a moving path of a moving object through a 3D map has been provided.

한편, 동영상이나 게임과 관련된 3차원 영상을 제작하는데 있어 캐릭터에 지정된 출발점 및 목표점을 기반으로 한 소정의 길 찾기 알고리즘을 적용함으로써 캐릭터의 이동경로를 생성할 수 있다. 길 찾기 알고리즘은 사용자에 의해서 직접적으로 조종되지 않는 적 캐릭터나 인공지능 유닛들이 스스로 장애물을 피해서 특정한 목적지를 찾아가도록 하는 알고리즘을 의미한다. 예컨대, 스타 크래프트와 같은 게임 프로그램에서 아군 유닛이 막힌 지형을 피해서 길을 찾아가는 것도 길 찾기에 해당한다. 이러한 길 찾기 알고리즘은 다양한 방법들로 구현되고 있으며, 최근에는 'A 스타(A*) 알고리즘'이라는 길 찾기 알고리즘이 효율적인 길 찾기 알고리즘으로서 동영상 또는 게임 등에 적용되고 있다.Meanwhile, in producing a 3D image related to a video or a game, a moving path of a character may be generated by applying a predetermined path finding algorithm based on a starting point and a target point designated for the character. The pathfinding algorithm refers to an algorithm that allows enemy characters or AI units that are not directly controlled by the user to go to a specific destination by avoiding obstacles by themselves. For example, in a game program such as StarCraft, it is also possible to find a way for friendly units to avoid the blocked terrain. Such a path finding algorithm is implemented by various methods, and recently, a path finding algorithm called 'A * algorithm' is applied to a video or a game as an efficient path finding algorithm.

이러한 길 찾기 알고리즘은 복잡한 3차원 컴퓨터 그래픽 등이 사용되고 있는 상황에서 캐릭터의 적절한 이동경로를 생성하는 방법을 위하여 활용되고 있다. 그러나, 3차원 맵에서의 상황처럼 복잡한 지역 정보를 활용하여 최적 이동 경로를 생성해야 하는데, 광범위한 지역의 경우 지역정보의 다량화로 인해 경로 생성시간이 지연된다.Such a path finding algorithm is utilized for a method of generating a proper movement path of a character in a situation where complex 3D computer graphics is used. However, it is necessary to generate the optimum moving route by using complex area information as in the situation in the 3D map. In the case of a wide area, the path generation time is delayed due to the large amount of area information.

복잡하고 광범위한 도심지역에서 각각의 지역에 대한 건물, 도로 위치를 고려하고 도로가 포함된 지역의 실시간 정보를 활용하여 이동객체의 최적 이동경로를 생성할 수 있는 이동객체의 최적경로 생성 시스템이 제공된다.In the complex and extensive urban area, the optimal path generation system for moving objects is provided to consider the location of buildings and roads for each area and to generate the optimal moving path of moving objects by using the real-time information of the area including the road. .

유전자 알고리즘의 특징인 다양한 요소를 고려한 적합도 평가를 활용하고 광범위한 지역에서 유전자 알고리즘의 선택, 교배, 돌연변이 지역 탐색 방법으로 도심지역에서 이동객체의 최적 이동경로 생성에 발생하는 알고리즘 계산시간을 최소화할 수 있는 이동객체의 최적경로 생성 시스템이 제공된다.By using goodness-of-fit evaluation considering various factors that are characteristic of genetic algorithms, and selecting algorithms, crossing, and searching for mutant regions in a wide range of regions, algorithm computation time can be minimized in generating optimal moving paths of moving objects in urban areas. An optimal path generation system for a moving object is provided.

이동지역 내에 위치하는 도로와 건물의 위치정보를 포함하는 도심지역 정보 및 이동지역 내 각 도로 별 평균 이동속도를 나타내는 실시간 도로상황 정보를 제공하는 정보 입력부; 및 도심지역 정보 및 상기 평균 이동속도를 이용하여 유전자 알고리즘을 통해 이동지역에서의 이동경로를 생성하는 경로 생성부를 포함하는 이동객체의 최적경로 생성 시스템이 제공된다.An information input unit for providing real-time road situation information indicating an average moving speed for each road in the moving area and the downtown area information including the location information of roads and buildings located in the moving area; And a path generation unit for generating a moving path in the moving area through a genetic algorithm using the city center information and the average moving speed.

일측에 따르면, 정보 입력부는, 지도 관련 데이터를 유지 및 관리하는 지도 제공 서버와 연동하여 이동지역 내 도로와 건물의 위치 정보를 획득하는 도심지역정보 획득모듈; 및 각 도로 별 도로 상황 정보를 유지 및 관리하는 도로정보 제공 서버와 연동하여 이동지역 내 각 도로에서의 이동객체들의 평균 이동속도를 획득하는 실시간도로상황정보 획득모듈을 포함한다.According to one side, the information input unit, a downtown area information acquisition module for obtaining location information of roads and buildings in a moving area in association with a map providing server for maintaining and managing map-related data; And a real-time road situation information acquisition module for obtaining an average moving speed of moving objects on each road in a moving area by interworking with a road information providing server that maintains and manages road condition information for each road.

다른 측면에 따르면, 경로 생성부는, 정보 입력부에서 제공되는 도심지역 정보 및 평균 이동속도를 유지하는 지역정보 데이터베이스; 및 도심지역 정보 및 평균 이동속도를 이용하여 이동지역 내에서 이동 가능한 복수의 경로를 포함하는 초기 경로 집단을 생성한 후, 유전자 알고리즘의 적합도 평가를 통해 경로 별로 적합도를 평가하여 적합도에 따라 초기 경로 집단 중에서 하나의 경로를 선택하는 경로생성모듈을 포함한다.According to another aspect, the route generation unit may include: an area information database for maintaining city center information and an average moving speed provided from the information input unit; And an initial path group including a plurality of paths that can be moved within the moving area by using the information of the urban area and the average moving speed, and then evaluating the fitness for each path through the fitness evaluation of the genetic algorithm and then initial path group according to the fitness. It includes a path generation module that selects one path among the paths.

또 다른 측면에 따르면, 경로생성모듈은 적합도를 두 개의 경로씩 비교하여 적합도가 큰 하나의 경로를 선택하는 토너먼트 방식으로 초기 경로 집단에서 두 개의 경로를 선택하고, 두 개의 경로에 대하여 경로가 서로 만나는 하나의 교차점에서 다른 하나의 교차점까지의 구간을 서로 교환하여 두 개의 경로를 변경한 후, 두 개의 경로에 대하여 적합도를 재 평가하여 적합도가 큰 경로를 이동경로로 최종 선택할 수 있다.According to another aspect, the path generation module selects two paths from the initial path group in a tournament method that compares the fitness of two paths by two paths, and selects one path having a high degree of fitness, and the paths meet each other for the two paths. After changing the two paths by exchanging sections from one intersection point to another intersection point, the fitness of two paths can be re-evaluated to finally select a path having a high degree of fitness as a moving path.

복잡한 건물위치와 불규칙 도로들이 존재하는 도심지역에서 건물위치 정보 및 도로 정보와 도심지역에서 발생하는 이동객체들의 정체로 인한 실시간 평균 이동속도를 활용하여 유전자 알고리즘의 초기 경로 집단 생성, 적합도 평가, 선택, 교배, 돌연변이 방법으로 이동객체의 최적 이동경로를 생성하게 된다. 따라서, 다양한 요소를 고려한 적합도 평가를 통해 출발지점부터 목표지점까지 최적의 이동시간과 이동거리를 보장할 수 있다.Genetic algorithm's initial path group generation, suitability evaluation, selection, using building location information and road information in urban areas with complex building locations and irregular roads, and real-time average moving speeds due to congestion of moving objects in urban areas. The hybridization and mutation methods generate the optimal movement path of the moving object. Therefore, it is possible to ensure the optimum travel time and distance from the starting point to the target point through the fitness evaluation considering various factors.

경로 생성을 위한 도심지역은 광범위하고 다양한 고려요소가 존재하기 때문에 광범위한 지역에서 다양한 정보를 활용하기 위하여 유전자 알고리즘을 기반으로 선택, 교배, 돌연변이 방법을 적용함으로써 다양한 이동경로 탐색을 실시하고 경로 생성 과정에서 발생하는 불필요한 메모리 소비를 줄여서 알고리즘의 계산시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다.Since urban areas for route generation have a wide variety of considerations, various movement paths can be explored by applying selection, breeding, and mutation methods based on genetic algorithms to utilize various information in a wide range of regions. By reducing unnecessary memory consumption, the computational time of the algorithm can be effectively reduced.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전자 알고리즘을 이용한 이동객체의 최적경로 생성 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전자 알고리즘을 이용하여 이동객체의 경로를 생성하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전자 알고리즘의 토너먼트 선택을 통해 이동 경로를 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전자 알고리즘의 2점 교배를 통해 이동 경로를 교배하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram illustrating an internal configuration of a system for generating an optimal path of a moving object using a genetic algorithm according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a process of generating a path of a mobile object using a genetic algorithm according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for describing a process of selecting a movement path through tournament selection of a genetic algorithm according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a process of crossing a moving path through two-point crossing of a genetic algorithm according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전자 알고리즘을 이용한 이동객체의 최적경로 생성 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an internal configuration of a system for generating an optimal path of a moving object using a genetic algorithm according to an embodiment of the present invention.

일실시예에 따른 이동객체의 최적경로 생성 시스템은 도심지역을 일정한 간격으로 구분하고, 지역 별로 이동객체의 이동가능여부를 입력하며, 또한 실시간 도로의 평균 이동속도 정보를 입력한다. 이러한 데이터를 활용하여 초기 경로 설정을 통해 염색체 세대를 구성한다. 생성된 염색체 세대에서 수학적 공식에 따른 적합도 평가를 실시하고, 선택, 교배, 돌연변이 방법을 적용하여 염색체 세대에 구성된 이동경로를 변경하고 정지조건을 통해 최적의 이동경로를 생성할 수 있다.The optimal path generation system of a moving object according to an embodiment divides the urban area at regular intervals, inputs whether the moving object is movable for each region, and inputs average moving speed information of the real-time road. These data are then used to construct chromosome generation through initial routing. In the generated chromosome generation, the fitness evaluation according to the mathematical formula can be performed, the selection, crossing, and mutagenesis methods can be applied to change the migration route configured in the chromosome generation and generate the optimal migration path through the stop condition.

도 1에 도시한 바와 같이, 일실시예에 따른 이동객체의 최적경로 생성 시스템은 정보 입력부(100), 경로 생성부(200), 뷰어 생성부(300)로 구성된다.As illustrated in FIG. 1, an optimal path generation system of a moving object according to an embodiment includes an information input unit 100, a path generation unit 200, and a viewer generation unit 300.

정보 Information 입력부Input (100)(100)

정보 입력부(100)는 정보요청에 대한 이동객체의 도심 이동지역에 대한 정보를 실시간으로 획득하고 경로생성을 위해 획득한 정보를 경로 생성부(200)에 제공한다. 정보 입력부(100)는 도심지역에서 일정한 간격으로 구분된 지역의 도로 정보와 다양한 건물들의 위치 정보, 도로에서 이동객체들의 평균 이동속도를 획득한 정보를 실시간으로 수집하며 정보 요청이 발생되면 실시간으로 획득되고 수집된 정보를 경로 생성부(200)로 제공한다. 상술한 기능을 수행하기 위한 정보 입력부(100)의 내부 구성은 정보관리모듈(110), 도심지역정보 획득모듈(120), 실시간도로상황정보 획득모듈(130)을 포함한다.The information input unit 100 obtains the information on the moving area of the city center of the moving object in response to the information request in real time and provides the obtained path information to the path generation unit 200 for path generation. The information input unit 100 collects in real time road information of a region separated by a predetermined interval in an urban area, location information of various buildings, and information obtained from an average moving speed of moving objects on a road in real time. The collected information is provided to the path generation unit 200. An internal configuration of the information input unit 100 for performing the above-described functions includes an information management module 110, a downtown area information acquisition module 120, and a real-time road situation information acquisition module 130.

도심지역정보 획득모듈(120)은 지도 관련 데이터를 유지 및 관리하는 지도 제공 서버(미도시)와 연동하여 주기적으로 도심지역의 도로 정보, 건물들의 위치 정보를 포함한 도심지역 정보를 획득한다.The downtown area information acquisition module 120 periodically acquires downtown area information including road information and location information of buildings in association with a map providing server (not shown) that maintains and manages map-related data.

실시간도로상황정보 획득모듈(130)은 실시간 도로 상황 정보를 유지 및 관리하는 도로정보 제공 서버(미도시)와 연동하여 실시간으로 도심지역 내 각 도로에서의 이동객체들의 평균 이동속도를 포함한 실시간 도로상황 정보를 획득한다.The real-time road situation information acquisition module 130 interlocks with a road information providing server (not shown) that maintains and manages real-time road situation information in real time, including an average moving speed of moving objects on each road in an urban area in real time. Obtain information.

정보관리모듈(110)은 외부로부터 이동경로 요청이 발생하면 도심지역정보 획득모듈(120)에서 획득한 도심지역정보, 및 실시간도로상황정보 획득모듈(130)에서 획득한 실시간 도로상황 정보를 경로 생성부(200)로 제공하고, 상기 도심지역정보 및 상기 실시간 도로상황 정보를 주기적 또는 실시간으로 갱신한다.The information management module 110 generates a path by using the urban area information acquired by the urban area information acquisition module 120 and the real-time road situation information obtained by the real-time road situation information acquisition module 130 when a movement route request is generated from the outside. Provided to the unit 200, and updates the downtown area information and the real-time road situation information periodically or in real time.

경로 Route 생성부Generator (200)(200)

경로 생성부(200)는 정보 입력부(100)로부터 제공받은 도심지역에 대한 도심지역정보 및 실시간 도로상황 정보를 활용하여 유전자 알고리즘으로 최적의 경로를 생성하는 기능을 수행한다. 상술한 기능을 수행하기 위한 경로 생성부(200)의 내부 구성은 지역정보 데이터베이스(210), 경로생성모듈(220)을 포함한다.The route generation unit 200 performs a function of generating an optimal route using a genetic algorithm by utilizing the urban area information and the real-time road situation information on the urban area provided from the information input unit 100. The internal configuration of the path generation unit 200 for performing the above function includes a local information database 210 and a path generation module 220.

지역정보 데이터베이스(210)는 정보 입력부(100)로부터 도심지역에 대한 도심지역정보 및 실시간 도로상황 정보(이하, '도심지 정보'라 통칭하여 기재함)를 전달받아 해당 도심지 정보를 갱신하면서 상기 도심지 정보를 유지한다. 이때, 갱신된 도심지 정보는 경로생성모듈(220)로 전달된다.The area information database 210 receives the city area information and real-time road situation information (hereinafter, collectively referred to as 'city information') for the city area from the information input unit 100 and updates the city information while updating the city information. Keep it. In this case, the updated downtown information is transmitted to the path generation module 220.

경로생성모듈(220)은 지역정보 데이터베이스(210)로부터 도심지 정보를 받아 유전자알고리즘 적용모듈(222)을 통해 도심지 정보를 활용하여 이동객체의 최적 이동경로를 생성한다.The path generation module 220 receives the downtown information from the local information database 210 and generates an optimal moving path of the moving object by utilizing the downtown information through the genetic algorithm application module 222.

경로생성모듈(220)에서 최적경로를 생성하는 과정은 다음과 같다.The process of generating the optimum path in the path generation module 220 is as follows.

도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전자 알고리즘을 이용하여 이동객체의 경로를 생성하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process of generating a path of a mobile object using a genetic algorithm according to an embodiment of the present invention.

단계(S2)에서 경로생성모듈(220)은 지역정보 데이터베이스(210)로부터 도심지 정보를 입력 받는다. 경로생성모듈(220)은 이동객체가 이동하게 되는 도심지역을 일정한 간격으로 분할하고 분할된 각각의 지역에 지역정보 데이터베이스(210)로부터 받은 도심지 정보를 입력한다.In step S2, the route generation module 220 receives city information from the local information database 210. The route generation module 220 divides the downtown area where the moving object moves to at regular intervals and inputs the downtown information received from the regional information database 210 into each divided area.

단계(S4)에서 경로생성모듈(220)은 도심지역을 일정한 간격으로 분할하고 각 지역에 도심지 정보가 입력된 상황에서 분할된 지역의 좌표를 할당하고 유전자 알고리즘의 초기 경로 집단 생성과정을 진행한다. 초기 경로 집단 생성과정은 이동객체의 출발지점과 목표지점이 정해진 상황에서 출발지점부터 목표지점까지 무작위로 경로를 생성하여 n개의 경로로 구성된 염색체 집단을 구성하는 것을 의미한다.In step S4, the route generation module 220 divides the urban areas at regular intervals, allocates coordinates of the divided regions in the situation where the downtown information is input to each region, and proceeds to the initial path group generation process of the genetic algorithm. The initial path group generation process means that a random path is generated from a starting point to a target point at a starting point and a target point of a moving object to form a chromosome group consisting of n paths.

Figure 112010059547634-pat00001
Figure 112010059547634-pat00001

출발지점부터 목표지점까지 무작위로 생성된 경로 집단에서 각각의 경로들의 적합도 평가를 진행한다. 적합도 평가 함수는 수학식 1과 같이 정의할 수 있다. 여기서, |Pi-Pi+1|는 이동객체를 위해 생성된 경로가 i번째부터 i+1번째 지점까지 이동거리를 의미한다. 또한, S는 해당지역의 이동 가능여부를 수치 값으로 나타내는 것으로, 수치 값이 1이면 이동 가능한 지역이 되고 0이면 이동 불가능한 지역이 된다. 그리고, α는 해당지역에서 이동객체들의 평균 이동속도를 나타내고 이러한 값을 통해 Tp (i)?p(i+1)값을 도출할 수 있다. 즉, Tp (i)?p(i+1)는 i번째부터 i+1번째까지 이동객체의 평균 이동시간이 된다. Tp (i)?p(i+1)를 통해 이동경로에서 구간별 이동시간을 도출할 수 있게 된다. 마지막으로, F는 이동경로의 출발지점부터 목표지점까지 총 이동시간을 나타낸다.The fitness of each route is evaluated in a randomly generated route group from the starting point to the target point. The fitness evaluation function may be defined as in Equation 1. Here, | P i -P i + 1 | denotes a moving distance of the path generated for the moving object from the i th to i + 1 th point. In addition, S denotes whether or not the corresponding area can be moved by a numerical value. If the numerical value is 1, the area becomes a movable area. And, α represents the average moving speed of the moving objects in the region and can derive the T p (i)? P (i + 1) value through these values. That is, T p (i)? P (i + 1) is the average moving time of the moving object from the i th to i + 1 th. Through T p (i)? P (i + 1) , it is possible to derive the travel time for each section in the travel path. Finally, F represents the total travel time from the starting point of the travel route to the target point.

단계(S6)에서 경로생성모듈(220)은 수학식 1을 통해 초기 경로 집단 및 수정된 이동 경로 집단에서 각각의 경로들의 적합도 평가를 수행하게 된다.In step S6, the path generation module 220 performs fitness evaluation of the respective paths in the initial path group and the modified moving path group through Equation (1).

단계(S8)에서 경로생성모듈(220)은 이동 경로 집단에서 경로들의 적합도 평가를 통하여 이동 경로의 적합성을 수치값으로 나타내고 비교적 우수한 이동 경로를 선택하게 된다. 선택된 이동경로의 총 이동거리, 총 이동시간이 정지 조건에 만족하게 되면 최적 이동경로로 선택되며 만족하지 못하는 경우 유전자 알고리즘의 선택, 교배, 돌연변이 과정을 통해 이동경로를 변경한다. 즉, 적합도 평가에 따라 비교적 우수한 이동경로가 선택되었지만 정지 조건에서 만족하지 못하는 경우 유전자 알고리즘의 선택, 교배, 돌연변이 과정을 통하여 지역탐색을 실시하고 경로를 변경하게 된다.In step S8, the path generation module 220 indicates the suitability of the moving path as a numerical value and selects a relatively excellent moving path through the evaluation of the fitness of the paths in the moving path group. If the total travel distance and total travel time of the selected travel path satisfy the stop condition, the optimal travel path is selected. If not, the travel path is changed by selecting, crossing, and mutating the genetic algorithm. In other words, if a relatively good movement route is selected according to the fitness evaluation, but it is not satisfied under the stop condition, the area search and the route are changed through genetic algorithm selection, crossover, and mutation process.

단계(S10)에서 경로생성모듈(220)은 유전자 알고리즘의 선택 과정을 거쳐 이동 경로를 선택한다. 유전자 알고리즘에서 선택 과정은 교배 및 돌연변이 과정을 위해 확률적 또는 효율성에 따라 이동경로 집단에서 일부 경로를 선택하는 과정이 된다. 여기서, 최적 이동경로를 선택하기 위해 적합성이 비교적 우수한 이동경로를 선택하는 방법으로 진행된다. 이동경로가 비교적 효율적인 경로를 선택하는 방법으로 진행되며 선택 방법 중에 토너먼트 선택방법으로 진행하게 된다. 토너먼트 선택방법은 n개의 이동경로로 구성된 경로집단에서 2개 경로씩 비교하여 1개의 우수한 이동경로를 선택하는 방식이다. 도 3에 도시한 토너먼트 선택 과정을 통해 n개의 이동경로를 각각 비교하여 최종적으로 2개 경로를 선택할 수 있다.In step S10, the path generation module 220 selects the movement path through the selection process of the genetic algorithm. In genetic algorithms, the selection process is the process of selecting some pathways from a population of migration paths, either stoichiometrically or effec- tively for mating and mutation processes. Here, the method proceeds to a method of selecting a moving path having a relatively good suitability in order to select the optimum moving path. The movement route is a method of selecting a relatively efficient route, and a tournament selection method is selected among the selection methods. The tournament selection method is to select one excellent moving path by comparing two paths in a path group consisting of n moving paths. Through the tournament selection process shown in FIG. 3, two paths may be finally selected by comparing n movement paths.

단계(S12)에서 경로생성모듈(220)은 유전자 알고리즘의 교배 과정을 거쳐 이동 경로를 선택한다. 유전자 알고리즘에서 교배 과정은 선택 과정을 통해 선택된 2개 경로에 적용하게 되는 것으로, uniform 교배, 1점 교배, 2점 교배, 다(n)점 교배 등의 방식이 있으며, 여기서는 효율성이 높은 2점 교배 방법으로 진행하게 된다. 도 4에 도시한 2점 교배 과정은 2개의 이동경로에서 2개의 교차점에 따라 각각의 경로가 분할되고 첫 번째 교차점부터 두 번째 교차점까지 부분경로를 서로 교환하여 교배가 완료된다. In step S12, the path generation module 220 selects a moving path through a crossing process of the genetic algorithm. In the genetic algorithm, the breeding process is applied to the two paths selected through the selection process, such as uniform breeding, one-point crossing, two-point crossing, multi-point crossing, and so on. How to proceed. In the two-point hybridization process shown in FIG. 4, each path is divided according to two intersections in two moving paths, and the mating is completed by exchanging partial paths from the first intersection point to the second intersection point.

단계(S14)에서 경로생성모듈(220)은 교배 과정을 통해 변경된 2개 경로에 대하여 적합도를 재 평가하여 상기 2개 경로에서 적합도가 우수한 1개의 이동경로를 선택하여 돌연변이 과정을 진행한다. 돌연변이 과정은 교배를 통해 변경된 1개 경로에 적용되며, 이동경로에서 임의지점을 선택하여 목표지점까지 무작위로 경로를 생성하게 된다. 무작위로 생성되는 과정에서 반복되는 경로와 순환되는 경로가 발생하면 이를 제거하여 이동경로를 생성하게 된다.In step S14, the path generation module 220 re-evaluates the fitness of the two paths changed through the crossing process, selects one migration path having excellent fitness in the two paths, and proceeds with the mutation process. The mutation process is applied to one path that has been altered through crosses, and randomly generates random paths to the target points by selecting random points from the movement path. If a path that is repeated and a path that is repeated in the randomly generated process is generated, the movement path is generated by removing it.

경로생성모듈(220)에서 유전자알고리즘 적용모듈(222)을 통해 생성된 최적 이동경로를 뷰어 생성부(300)로 전달하게 된다.The path generation module 220 transmits the optimal movement path generated through the gene algorithm application module 222 to the viewer generator 300.

뷰어viewer 생성부Generator (300)(300)

뷰어 생성부(300)는 경로 생성부(200)에서 전달 받은 이동객체의 최적 이동경로를 통하여 도심지역에 대한 맵에서 이동경로 상황을 사용자에게 제공하는 역할을 하게 된다. 상술한 기능을 수행하기 위한 뷰어 생성부(300)의 내부 구성은 경로관리모듈(310) 및 최적이동경로 뷰어모듈(320)을 포함한다.The viewer generating unit 300 serves to provide a user with a moving path situation in a map of a downtown area through an optimum moving path of the moving object received from the path generating unit 200. The internal configuration of the viewer generator 300 for performing the above-described functions includes a path management module 310 and an optimal movement path viewer module 320.

경로관리모듈(310)는 경로생성모듈(220)로부터 전달받은 최적 이동경로를 통해 도심지역에서 해당되는 지역을 갱신하여 최적이동경로 뷰어모듈(320)로 전달하게 된다.The route management module 310 updates the corresponding region in the downtown area through the optimal movement route received from the route generation module 220 and transmits the corresponding region to the optimal movement route viewer module 320.

최적이동경로 뷰어모듈(320)은 사용자의 요청에 따른 도심지역에 대한 맵에 이동객체의 최적 이동경로를 표시하여 나타내게 된다.The optimal movement route viewer module 320 displays the optimal movement route of the moving object on the map of the downtown area according to the user's request.

이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 도심지에서 건물 위치, 도로 정보, 차량 정체 상황 등의 다양한 정보를 고려한 유전자 알고리즘을 활용함으로써 이동객체의 이동경로를 탐색하고 최적의 이동경로를 생성할 수 있다. 유전자 알고리즘을 통한 경로 생성과정은 일정한 지역으로 구분된 도심지역 데이터를 활용하여 초기 경로 집단을 생성하고 생성된 각 경로에 대한 적합도 평가를 한다. 경로들의 적합도에 따라 선택, 교배, 돌연변이 방법으로 다양한 지역을 탐색하여 경로를 수정하면서 정지 조건에 따라 최적의 경로를 생성할 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, by using a genetic algorithm considering various information such as building location, road information, and traffic congestion in a downtown area, it is possible to search for a moving path of a moving object and generate an optimal moving path. have. In the path generation process through genetic algorithm, the initial path group is generated by using the urban area data divided into a certain area, and the fitness of each generated path is evaluated. Depending on the suitability of the pathways, selection, crossover, and mutation methods can be used to explore the various regions and modify the pathways to create optimal pathways based on stationary conditions.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

100: 정보 입력부
110: 정보관리모듈
120: 도심지역정보 획득모듈
130: 실시간도로상황정보 획득모듈
200: 경로 생성부
210: 지역정보 데이터베이스
220: 경로생성모듈
222: 유전자알고리즘 적용모듈
100: information input unit
110: information management module
120: urban area information acquisition module
130: real time road situation information acquisition module
200: path generation unit
210: Places database
220: path generation module
222: gene algorithm application module

Claims (5)

이동객체의 이동지역에 대한 경로를 생성하는 최적경로 생성 시스템에 있어서,
상기 이동지역 내에 위치하는 도로와 건물의 위치정보를 포함하는 도심지역 정보 및 상기 이동지역 내 각 도로 별 평균 이동속도를 나타내는 실시간 도로상황 정보를 제공하는 정보 입력부; 및
상기 도심지역 정보 및 상기 평균 이동속도를 이용하여 유전자 알고리즘을 통해 상기 이동지역에서의 이동경로를 생성하는 경로 생성부
를 포함하고,
상기 경로 생성부는,
상기 정보 입력부에서 제공되는 상기 도심지역 정보 및 상기 평균 이동속도를 유지하는 지역정보 데이터베이스; 및
상기 도심지역 정보 및 상기 평균 이동속도를 이용하여 상기 이동지역 내에서 이동 가능한 복수의 경로를 포함하는 초기 경로 집단을 생성한 후, 상기 유전자 알고리즘의 적합도 평가를 통해 상기 경로 별로 적합도를 평가하여 상기 적합도에 따라 상기 초기 경로 집단 중에서 하나의 경로를 선택하는 경로생성모듈
을 포함하며,
상기 경로생성모듈은,
상기 복수의 경로 중 두 개의 경로씩 상기 적합도를 비교하여 상기 적합도가 큰 하나의 경로를 선택해 가는 토너먼트 방식으로 상기 초기 경로 집단에서 두 개의 경로를 선택하고,
상기 두 개의 경로에 대하여 경로가 서로 만나는 교차점 중 어느 하나의 교차점부터 다른 하나의 교차점까지의 구간을 서로 교환하는 2점 교배 방식을 통해 상기 두 개의 경로를 변경하고,
상기 변경된 두 개의 경로에 대하여 상기 적합도를 재 평가하여 상기 적합도가 큰 경로를 상기 이동경로로 선택하는 것
을 특징으로 하는 이동객체의 최적경로 생성 시스템.
In the optimal path generation system for generating a path to the moving area of the moving object,
An information input unit for providing urban area information including location information of roads and buildings located in the moving area and real-time road situation information indicating an average moving speed of each road in the moving area; And
A route generation unit for generating a movement route in the moving area through a genetic algorithm using the city area information and the average moving speed.
Including,
The path-
A regional information database for maintaining the downtown area information and the average moving speed provided by the information input unit; And
After generating an initial path group including a plurality of paths that can be moved within the moving area by using the urban area information and the average moving speed, the fitness is evaluated for each path through the fitness evaluation of the genetic algorithm. Path generation module for selecting one path from the initial path group according to
/ RTI >
The path generation module,
Selecting two paths from the initial path group in a tournament manner in which one of the plurality of paths is compared and the one of the plurality of paths is selected.
The two paths are changed through a two-point crossing method in which sections from one intersection point to another intersection point are exchanged with respect to the two paths.
Reassessing the goodness of fit of the two changed paths to select a path having the high goodness of fit as the movement path
Optimal path generation system of a moving object, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 정보 입력부는,
지도 관련 데이터를 유지 및 관리하는 지도 제공 서버와 연동하여 상기 이동지역 내 도로와 건물의 위치 정보를 획득하는 도심지역정보 획득모듈; 및
각 도로 별 도로 상황 정보를 유지 및 관리하는 도로정보 제공 서버와 연동하여 상기 이동지역 내 각 도로에서의 이동객체들의 평균 이동속도를 획득하는 실시간도로상황정보 획득모듈
을 포함하는 이동객체의 최적경로 생성 시스템.
The method of claim 1,
The information input unit,
An urban area information acquisition module for obtaining location information of roads and buildings in the moving area by interworking with a map providing server for maintaining and managing map related data; And
Real-time road situation information acquisition module for acquiring an average moving speed of moving objects on each road in the moving area by linking with a road information providing server that maintains and manages road situation information for each road
Optimal path generation system of a moving object comprising a.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 경로생성모듈은,
상기 이동지역을 일정 간격의 구간으로 분할하여 상기 구간의 조합을 통해 상기 초기 경로 집단을 생성한 후, 상기 구간 별 이동시간을 이용하여 상기 적합도를 평가하는 것
을 특징으로 하는 이동객체의 최적경로 생성 시스템.
The method of claim 1,
The path generation module,
Dividing the moving area into intervals of a predetermined interval to generate the initial route group by combining the intervals, and then evaluating the fitness using the movement time of each interval.
Optimal path generation system of a moving object, characterized in that.
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