KR20070061015A - Method for searching the shortest route based on traffic prediction and apparatus thereof - Google Patents

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KR20070061015A
KR20070061015A KR1020060030953A KR20060030953A KR20070061015A KR 20070061015 A KR20070061015 A KR 20070061015A KR 1020060030953 A KR1020060030953 A KR 1020060030953A KR 20060030953 A KR20060030953 A KR 20060030953A KR 20070061015 A KR20070061015 A KR 20070061015A
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Abstract

A method and an apparatus for searching the shortest route based on traffic prediction are provided to enhance user convenience through speed prediction based on an accumulated speed pattern and a prediction method based on a kalman filter scheme. A first directed graph is generated based on road traffic network data and a linear dual graph corresponding to the first directed graph is generated(S110). A future traffic speed according to the current traffic condition variation is predicted(S120). A cost function of an edge in the linear dual graph is generated based on the predicted traffic speed and a traffic topology(S130). The shortest path is obtained based on the cost function(S140).

Description

교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법 및 그 장치{Method for searching the shortest route based on traffic prediction and apparatus thereof}Method for searching the shortest route based on traffic prediction and apparatus

도 1은 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법의 개괄적인 과정을 보여주는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating an outline process of a shortest route searching method based on traffic prediction according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법을 보다 상세하게 보여주는 흐름도이다.2 is a flow chart showing in more detail the shortest route search method based on traffic prediction according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the shortest route search apparatus based on traffic prediction according to the present invention.

도 4a는 본 발명에 의한 최단경로 탐색을 위한 듀얼 그래프를 생성하기 위한 기본 그래프를 보여주는 도면이다.4A is a diagram illustrating a basic graph for generating a dual graph for shortest path search according to the present invention.

도 4b는 도 4a를 기초로 생성되는 듀얼 그래프를 보여주는 도면이다.4B is a diagram illustrating a dual graph generated based on FIG. 4A.

도 5는 본 발명에 의한 최단 경로 방법 및 그 장치에서 현재 속도가 결측된 경우 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.5 is a view showing a process of correcting when a current speed is missing in the shortest path method and apparatus according to the present invention.

도 6a는 교통예측 수행중에 교통체증이 발생한 경우 적용하는 칼만필터에 대한 처리 방법의 개념을 보여주는 도면이다.FIG. 6A is a view illustrating a concept of a Kalman filter applied when a traffic jam occurs during a traffic prediction.

도 6b는 도 6a의 개념이 구체화되어 칼만필터 로직의 실제 수행과정을 보여주 는 도면이다.FIG. 6B is a diagram illustrating the actual implementation of the Kalman filter logic by embodying the concept of FIG. 6A.

본 발명은 최단 경로를 검색하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단순히 과거의 교통망의 속도 정보만을 이용하는 것이 아니라 현재의 교통정보를 부가하여 그 정확도를 높일 수 있도록 교통 예측 방법을 기반으로 하여 최단 경로를 검색하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for searching for the shortest route. More specifically, the present invention is based on a traffic prediction method so that the accuracy of the current traffic information can be increased by not only using speed information of a past traffic network. The present invention relates to a method and apparatus for searching for the shortest path.

최근 들어 LBS는 위치측위기술, 무선 통신기술 및 차량산업의 발전과 함께 실생활에 유용한 서비스를 제공하고 있다 또한, 차량의 위치정보와 밀접한 관련이 있는 텔레메틱스 분야에서 LBS는 필수적인 기술로 각광받고 있다. 특히, LBS 기술의 중요한 기능 중 하나인 네비게이션 서비스는 GIS와 ITS 기술이 융합된, 보다 더 지능화된 교통예측 정보를 제공하여 운전자의 편의성과 안전을 지원해야 한다. 이러한 지능형 교통 시스템은 전체적인 교통상황을 감지하고 적절하게 제어하는 것을 통해 교통의 흐름을 원활히 하여 운전자에게 실제적인 도움을 줄 수 있어야 한다. 예를 들어, 도로의 지체구간, 혼잡상태, 인접지역 교통상황과 같은 현재의 흐름정보를 알려주고 목적지까지 지체구간을 피해갈 수 있는 가장 빠른 경로를 실시간으로 안내해 줄 수 있어야 한다. 이를 위해서는 실시간 교통정보를 반영하여 미래시간에 대한 속도예측이 가능해야 하며, 이를 바탕으로 가장 빠른 경로를 제공하는 시스템이 요구된다. 기존의 교통예측시스템들은 대부분 누적된 경험치 데이터만을 이용하여 최단경로 서비스를 제공하기 때문에 실시간 교통상황을 반영하지 못하고 있다. 그 이유는 교통망에서 최단경로를 찾기란 매우 어려운 문제이며, 흔히, 휴리스틱(heuristic)한 방법들이 많이 제시되어 왔다.Recently, LBS has provided services useful in real life with the development of location technology, wireless communication technology and vehicle industry. Also, LBS has been spotlighted as an essential technology in the field of telematics which is closely related to vehicle location information. In particular, the navigation service, one of the important functions of the LBS technology, should support the driver's convenience and safety by providing more intelligent traffic prediction information that combines GIS and ITS technology. Such intelligent traffic systems should be able to provide real help to the driver by smoothing the flow of traffic by detecting and appropriately controlling the overall traffic situation. For example, it should be able to inform the current flow information such as road delays, congestion, and traffic conditions in neighboring areas, and provide the fastest route to avoid the delays to the destination in real time. To this end, speed prediction for future time should be possible by reflecting real-time traffic information, and a system that provides the fastest route based on this is required. Most existing traffic prediction systems do not reflect real-time traffic conditions because they provide the shortest route service using only accumulated experience data. The reason is that it is very difficult to find the shortest path in the network, and many heuristic methods have been suggested.

최근의 한 연구에서는 실시간으로 도로 혼잡정보를 모니터하고 그 정보에 따라 이동객체의 경로를 재배정하는 방법이 제안되었다. 이 연구결과에 의하면 도로혼잡을 고려한 동적인 경로배정이 정적인 경로배정에 비해 전체 이동객체의 평균이동시간을 감소하는 결과로 이어진다. 따라서, 현재 교통상황을 바탕으로 동적인 미래의 교통예측정보의 측정과 이를 고려한 교통안내서비스는 교통망에서는 매우 중요한 관심분야로 대두되었다.A recent study has proposed a method for monitoring road congestion information in real time and reassigning a moving object based on the information. According to the results of this study, the dynamic route allocation considering the road congestion reduces the average travel time of all moving objects compared to the static route allocation. Therefore, based on the current traffic situation, the measurement of dynamic traffic prediction information of the future and the traffic guidance service considering this have become a very important area of interest in the transportation network.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 탐색 비용을 줄이고 교차로에서 발생할 수 있는 회전 문제를 해결하기 위한 듀얼 그래프를 생성하고 현재의 교통 상황에 따라 누적된 교통 정보 혹은 칼만 필터를 적용하여 속도 예측을 수행한 후 최단 거리를 탐색하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, to generate a dual graph for reducing the search cost and to solve the rotation problems that may occur at the intersection and to accumulate the traffic information or The present invention provides a method and apparatus for searching a shortest distance after performing velocity prediction by applying a Kalman filter.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법은 도로 교통망 데이터를 기초로 제1그래프(Directed graph)를 생성하고 상기 제1그래프에 대응되는 선형 듀얼 그래프(Linear Dual Graph)를 생성하는 단계; 현재의 교통 상황 변화에 따라 장래의 교통 속도를 예측 하는 단계; 상기 선형 듀얼 그래프에서 각 에지의 비용함수를 상기 예측된 교통 속도와 교통 토폴로지를 기초로 생성하는 단계; 및 상기 비용 함수를 기초로 최단 경로를 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the shortest route searching method based on the traffic prediction according to the present invention generates a first graph based on road traffic network data and a linear dual graph corresponding to the first graph. Generating a dual graph; Predicting future traffic speeds based on current traffic conditions; Generating a cost function of each edge in the linear dual graph based on the predicted traffic speed and traffic topology; And obtaining a shortest path based on the cost function.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 장치는 도로 교통망 데이터를 기초로 선형 듀얼 그래프(Linear Dual Graph)를 생성하는 생성부; 현재의 교통 상황 변화를 입력으로 하여 그 변화에 따라 장래의 교통 속도를 보정하면서 예측하여 출력하는 예측부; 상기 예측된 교통 속도와 교통 토폴로지를 입력으로 하여 상기 선형 듀얼 그래프의 에지의 비용함수를 생성하는 비용함수생성부; 및 상기 비용 함수를 기초로 최단 경로를 구하는 탐색부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the shortest route retrieval apparatus based on traffic prediction according to the present invention includes a generation unit for generating a linear dual graph based on road traffic network data; A prediction unit for inputting a current traffic situation change and predicting and outputting a future traffic speed according to the change; A cost function generator for generating a cost function of an edge of the linear dual graph by inputting the predicted traffic speed and traffic topology; And a searcher for obtaining a shortest path based on the cost function.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법의 개괄적인 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법을 보다 상세하게 보여주는 흐름도이다. 그리고 도 3은 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 4a는 본 발명에 의한 최단경로 탐색을 위한 듀얼 그래프를 생성하기 위한 기본 그래프를 보여주는 도면이며,도 4b는 도 4a를 기초로 생성되는 듀얼 그래프를 보여주는 도면이다. 그리고 도 5는 본 발명에 의한 최단 경로 방법 및 그 장치에서 현재 속도가 결측된 경우 보정하는 과정을 보여주는 도면이다. 또한 도 6a는 교통예측 수행중에 교통체증이 발생한 경우 적용하는 칼만필터에 대한 처리 방법의 개념을 보여주는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 개념이 구체화되어 칼만필터 로직의 실제 수행과정을 보여주는 도면이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a flowchart showing an overview process of a shortest route searching method based on traffic prediction according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a shortest route searching method based on traffic prediction according to the present invention in more detail. . 3 is a block diagram showing the configuration of the shortest route search apparatus based on traffic prediction according to the present invention. FIG. 4A is a diagram illustrating a basic graph for generating a dual graph for shortest path search according to the present invention, and FIG. 4B is a diagram showing a dual graph generated based on FIG. 4A. FIG. 5 is a diagram illustrating a process of correcting when a current speed is missing in the shortest path method and apparatus according to the present invention. 6A is a diagram illustrating a concept of a Kalman filter applied when a traffic jam occurs during a traffic prediction, and FIG. 6B is a diagram illustrating an actual process of performing the Kalman filter logic by embodying the concept of FIG. 6A.

도 1을 먼저 참조하면서 개괄적으로 설명한 뒤에 도 2를 참조하면서 보다 구체적으로 살펴보도록 한다. 먼저, 노드를 원소로 하는 노드 집합과 이 노드들을 연결하는 에지들로 이루어지는 에지 집합으로 도 4a와 같은 그래프를 생성한다. 그리고 이 그래프를 기초로 하여 선형 듀얼 그래프를 도 4b와 같이 생성한다(S110). 다음으로 현재의 교통 속도를 포함하는 교통 상황에 따라 교통 속도를 예측하게 된다. 이때 후술하겠지만 정상적인 상황인 경우와 이상 상황의 두 가지 경우로 나누어 전자의 경우에는 누적 교통 정보를 이용하고 후자의 경우에는 칼만 필터를 적용하여 장래의 교통 속도를 예측한다(S120). 이제, 예측된 교통 속도와 차선의 수나 도로의 종류와 같은 교통 토폴로지(Topology)를 기초로 하여 비용 함수를 생성한다(S130). 마지막으로 이렇게 생성된 비용함수를 이미 생성해 놓은 선형 듀얼 그래프에 적용하여 최단 경로를 탐색하여 결정하게 된다(S140).A general description will be made with reference to FIG. 1 and then with reference to FIG. First, a graph as shown in FIG. 4A is generated from a node set having a node as an element and an edge set composed of edges connecting the nodes. Based on this graph, a linear dual graph is generated as shown in FIG. 4B (S110). Next, the traffic speed is predicted according to the traffic situation including the current traffic speed. In this case, as will be described later, it is divided into two cases of a normal situation and an abnormal situation, and the future traffic speed is predicted by using cumulative traffic information in the former case and Kalman filter in the latter case (S120). Now, a cost function is generated based on the predicted traffic speed and the traffic topology such as the number of lanes or the type of road (S130). Finally, the generated cost function is applied to the linear dual graph that has already been generated to search for and determine the shortest path (S140).

도 2를 참조하면서 보다 상세하게 살펴보도록 한다. 교통 속도를 예측하기 위하여 현재, 즉 측정위치와 측정시간에서의 이동 속도를 포함하는 현재의 교통 정보를 실시간으로 측정하며 듀얼 그래프를 생성한다(S210). 한편 위에서 언급한 것처럼 듀얼 그래프를 구성하는데, 도 4a의 그래프를

Figure 112006023829857-PAT00001
라고 하고, 도 4b의 듀얼 그래프를
Figure 112006023829857-PAT00002
라고 하였을 때, 아래와 같이 생성된다.This will be described in more detail with reference to FIG. 2. In order to predict the traffic speed, the current traffic information including the current, that is, the measurement position and the moving speed at the measurement time is measured in real time and a dual graph is generated (S210). Meanwhile, as mentioned above, the dual graph is constructed.
Figure 112006023829857-PAT00001
And the dual graph of FIG.
Figure 112006023829857-PAT00002
Is generated as follows.

그래프

Figure 112006023829857-PAT00003
는 노드집합
Figure 112006023829857-PAT00004
과 에지집합
Figure 112006023829857-PAT00005
로 구성된다. 에지는 노드들 사이의 이진관계,
Figure 112006023829857-PAT00006
를 나타낸다. 출발노드는
Figure 112006023829857-PAT00007
으로, 목적노드는
Figure 112006023829857-PAT00008
로 표기한다.graph
Figure 112006023829857-PAT00003
Is a set of nodes
Figure 112006023829857-PAT00004
And edge sets
Figure 112006023829857-PAT00005
It consists of. Edges are binary relationships between nodes,
Figure 112006023829857-PAT00006
Indicates. Departure node
Figure 112006023829857-PAT00007
The destination node
Figure 112006023829857-PAT00008
It is written as.

그래프

Figure 112006023829857-PAT00009
에 대하여, 듀얼그래프
Figure 112006023829857-PAT00010
Figure 112006023829857-PAT00011
인 정점집합을 가지며, 에지집합
Figure 112006023829857-PAT00012
을 갖도록 이루어진다.graph
Figure 112006023829857-PAT00009
About, dualgraph
Figure 112006023829857-PAT00010
Is
Figure 112006023829857-PAT00011
Have a set of vertices
Figure 112006023829857-PAT00012
It is made to have.

이를 위하여 교통망 데이터를 노드와 링크로 표시하고, 그 데이터로부터 이와 같은 도 4b의 듀얼그래프를 생성한다. To this end, traffic network data is displayed as nodes and links, and the dual graph of FIG. 4B is generated from the data.

그리고 도시의 도로망에는 다수의 좌회전 금지와 함께 유-턴이 존재한다. 이는 교차로에서 좌회전하고자 하는 차량의 대기행렬로 인한 주 교통류의 소통 저해를 최소화하기 위해 시행되고 있다. 이러한 상황에서 최적경로 탐색을 위하여는 다음과 같은 조건을 부과하는 것이 바람직하다.U-turns exist in the city's road network with a number of left-turn prohibitions. This is being done to minimize the disturbance of the main traffic flow due to the waiting queue of vehicles to turn left at the intersection. In this situation, it is desirable to impose the following conditions to find the optimal path.

주어진

Figure 112006023829857-PAT00013
를 에지
Figure 112006023829857-PAT00014
의 가중치로 갖는 그래프
Figure 112006023829857-PAT00015
상의 연속된 에지
Figure 112006023829857-PAT00016
Figure 112006023829857-PAT00017
에 대해
Figure 112006023829857-PAT00018
에서
Figure 112006023829857-PAT00019
로 가는 패널티(penalty)
Figure 112006023829857-PAT00020
이 존재한다고 할 때, 다음과 같은 통행 조건을 가진다.given
Figure 112006023829857-PAT00013
Edge
Figure 112006023829857-PAT00014
Graph with weights of
Figure 112006023829857-PAT00015
Edges on top
Figure 112006023829857-PAT00016
Wow
Figure 112006023829857-PAT00017
About
Figure 112006023829857-PAT00018
in
Figure 112006023829857-PAT00019
Penalty to
Figure 112006023829857-PAT00020
When it exists, it has the following conditions of passage.

Figure 112006023829857-PAT00021
Figure 112006023829857-PAT00021

Figure 112006023829857-PAT00022
Figure 112006023829857-PAT00022

도 4 b의 듀얼 그래프를 이용할 경우 그래프의 크기를 조사해 보면, 듀얼 그래프

Figure 112006023829857-PAT00023
의 노드 수 /
Figure 112006023829857-PAT00024
/는 주어진 그래프
Figure 112006023829857-PAT00025
의 에지 수 /
Figure 112006023829857-PAT00026
/ 와 같으며,
Figure 112006023829857-PAT00027
에서 에지 수는
Figure 112006023829857-PAT00028
에서 경로길이가 2인 경로의 수와 같다.
Figure 112006023829857-PAT00029
의 노드의 차수(degree)
Figure 112006023829857-PAT00030
에 대해 Cauchy-Schwarz 부등식을 기반으로 상한수(upper estimation)를 구하면 다음의 수학식 1처럼 된다.In the case of using the dual graph of FIG.
Figure 112006023829857-PAT00023
Number of nodes in /
Figure 112006023829857-PAT00024
/ Is a given graph
Figure 112006023829857-PAT00025
Number of edges of /
Figure 112006023829857-PAT00026
Is the same as /
Figure 112006023829857-PAT00027
Edge number
Figure 112006023829857-PAT00028
Is equal to the number of paths with path length equal to 2.
Figure 112006023829857-PAT00029
The degree of the node
Figure 112006023829857-PAT00030
The upper estimation is obtained based on the Cauchy-Schwarz inequality for.

Figure 112006023829857-PAT00031
Figure 112006023829857-PAT00031

한편 S210 단계에서 측정된 현재의 교통 정보를 기초로 듀얼 그래프를 형성하며, 현재의 실시간 속도에 기초하여 보다 정확한 교통 예측을 수행하기 위하여 결측 구간의 보정을 수행한다(S220). 즉 정확한 교통예측을 위해서, 주기적으로 실시간 속도를 입력 받아 현재의 교통흐름을 측정하지만 측정된 데이터에는 속도 측정이 이루어지지 않은 결측 링크가 존재할 수 있다. 이는 도 5를 보면 노드 a와 노드 b사이가 결측구간으로 예시되어 있다. 이때는 보다 정확한 측정을 위해 보정하 는 과정이 필요하다. 이러한 경우는 유턴을 제외한 인접 링크의 평균 속도를 구하여 결측 구간의 속도를 보정한다. 도 5를 보면

Figure 112006023829857-PAT00032
를 노드
Figure 112006023829857-PAT00033
Figure 112006023829857-PAT00034
사이의 속도라고 가정할 때, 링크
Figure 112006023829857-PAT00035
의 보정은 링크
Figure 112006023829857-PAT00036
,
Figure 112006023829857-PAT00037
,
Figure 112006023829857-PAT00038
의 평균값으로 이루어진다.Meanwhile, a dual graph is formed based on the current traffic information measured in step S210, and correction of the missing section is performed to perform more accurate traffic prediction based on the current real-time speed (S220). That is, for accurate traffic prediction, a missing link whose speed is input in real time to measure the current traffic flow but whose speed is not measured may exist in the measured data. This is illustrated in FIG. 5 as a missing section between node a and node b. This requires a calibration process for more accurate measurements. In this case, the speed of the missing section is corrected by calculating the average speed of the adjacent links except the U-turn. Look at Figure 5
Figure 112006023829857-PAT00032
Node
Figure 112006023829857-PAT00033
Wow
Figure 112006023829857-PAT00034
Assuming the speed between
Figure 112006023829857-PAT00035
Correction of link
Figure 112006023829857-PAT00036
,
Figure 112006023829857-PAT00037
,
Figure 112006023829857-PAT00038
It consists of an average value of.

이제 보정된 현재의 교통 정보와 누적 교통 정보가 비교되어(S230), 현재의 교통 상황이 정상인지의 여부에 따라(S240) 어느 방식으로 예측할 것인지가 결정된다. 왜냐하면 교통정체나 돌발상황(도로공사, 교통사고, 행사 등)이 발생하는 도로에 대해서는 운전자에게 특별한 주의를 기울여야 하기 때문이다. 이러한 구간을 찾기 위해서, S220 단계에서 보정된 실시간 속도와, 누적평균속도를 비교하여 사전에 설정된 허용 임계오차를 벗어난 경우와 그렇지 않은 경우에 따라 칼만필터에 의한 예측방법과 누적속도의 패턴에 의한 예측을 각각 수행한다.Now, the corrected current traffic information and the cumulative traffic information are compared (S230), and according to whether or not the current traffic condition is normal (S240), it is determined in which manner. This is because special attention should be given to drivers on roads where traffic jams or accidents (roadwork, accidents, events, etc.) occur. In order to find such a section, the real-time speed corrected in step S220 and the cumulative average speed are compared to deviate from a preset allowable threshold error, and if not, the prediction method by the Kalman filter and the prediction by the pattern of the cumulative speed are performed. Do each of them.

먼저 현재의 교통 상황이 정상적인 경우로 판단되어 누적 교통 패턴에 의한 교통 속도를 예측하는 경우(S260)를 자세히 설명한다. 누적속도 패턴을 이용한 예측모델은 누적된 속도의 패턴을 분석하여 미래의 속도를 예측하는 방법이다. 앞에서 언급한 바와 같이, 이 방법은 현재속도와 누적평균속도의 차이가 허용 임계값 내에 포함된 경우 즉, 두 속도의 표준편차가 크지 않는 경우에 적용하므로 의미가 있다. 누적속도의 패턴은 도로의 유형에 따라 차이가 날수 있지만, 일반적인 경우는 동일한 요일 및 시간대별로 동일한 양상의 패턴을 보여준다. 따라서, 현재시간이

Figure 112006023829857-PAT00039
일 때, 예측시간
Figure 112006023829857-PAT00040
의 속도는
Figure 112006023829857-PAT00041
부터
Figure 112006023829857-PAT00042
시간까지의 누적평균 속도를 이용하여 구하게 된다.First, it is determined that the current traffic situation is normal and the traffic speed predicted by the cumulative traffic pattern (S260) will be described in detail. The predictive model using the cumulative speed pattern is a method of predicting future speed by analyzing the cumulative speed pattern. As mentioned earlier, this method is meaningful because it applies when the difference between the present speed and the cumulative mean speed is within the acceptable threshold, i.e. when the standard deviation of the two speeds is not large. The pattern of cumulative speed may vary depending on the type of road, but in general, the pattern shows the same pattern for the same day and time. Therefore, the current time
Figure 112006023829857-PAT00039
When is estimated time
Figure 112006023829857-PAT00040
The speed of
Figure 112006023829857-PAT00041
from
Figure 112006023829857-PAT00042
This is obtained using the cumulative average speed to time.

다른 경우로서 현재의 교통 속도가 이상 상황인 경우 칼만 필터에 의한 교통 예측을 수행하는 과정(S250)을 설명하도록 한다. 루돌프 칼만(Rudolf E. Kalman)이 발명한 칼만 필터는 최소자승법(least-square method)을 사용해서 실시간으로 잡음 운동 방정식을 가진 시간 의존 상태 벡터(time-dependent state vector)를 추적하는 효율적인 반복 계산 방법이다. 칼만 필터는 하나의 시스템이 시간에 따른 변화를 적절하게 예측할 수 있도록 잡음으로부터 신호를 찾아내기 위해 주로 사용된다. 이산 시간에서의 칼만 필터는 다음의 수학식 2로 표현된다.As another case, when the current traffic speed is abnormal, the process of performing traffic prediction by the Kalman filter will be described (S250). Invented by Rudolf E. Kalman, the Kalman filter is an efficient iterative computation method that tracks time-dependent state vectors with noise motion equations in real time using the least-square method. to be. Kalman filters are often used to find signals from noise so that a system can properly predict changes over time. The Kalman filter at discrete time is represented by the following equation.

Figure 112006023829857-PAT00043
Figure 112006023829857-PAT00043

여기서,

Figure 112006023829857-PAT00044
Figure 112006023829857-PAT00045
시간에서 상태 벡터
Figure 112006023829857-PAT00046
의 값을 나타내고,
Figure 112006023829857-PAT00047
은 시간
Figure 112006023829857-PAT00048
에서 입력으로 주어지는 제어 값을 의미한다. 그리고
Figure 112006023829857-PAT00049
은 발생 가능한 잡음을 나타내며,
Figure 112006023829857-PAT00050
Figure 112006023829857-PAT00051
는 각각의 값들을 대응시키는 상수 행렬이다. here,
Figure 112006023829857-PAT00044
Is
Figure 112006023829857-PAT00045
State vector in time
Figure 112006023829857-PAT00046
Represents the value of,
Figure 112006023829857-PAT00047
Silver time
Figure 112006023829857-PAT00048
The control value given as input to the. And
Figure 112006023829857-PAT00049
Indicates possible noise,
Figure 112006023829857-PAT00050
Wow
Figure 112006023829857-PAT00051
Is a constant matrix that maps individual values.

칼만 필터를 사용한 추정은 결국 이전의 상태

Figure 112006023829857-PAT00052
값과 제어 값
Figure 112006023829857-PAT00053
을 이용해 다음 시간에서의 상태 값
Figure 112006023829857-PAT00054
를 계산하는 것이라고 말할 수 있다. 다음 시간에서의 상태 값
Figure 112006023829857-PAT00055
를 추정하기 위해 필요한 다른 요소는 오차를 가진 측정 값이며 다음의 수학식 3처럼 표현된다. Estimation using the Kalman filter eventually results in the previous state
Figure 112006023829857-PAT00052
Values and control values
Figure 112006023829857-PAT00053
Status value at
Figure 112006023829857-PAT00054
It can be said to calculate. State value at
Figure 112006023829857-PAT00055
Another factor required for estimating is an error measured value and is expressed as Equation 3 below.

Figure 112006023829857-PAT00056
Figure 112006023829857-PAT00056

여기서,

Figure 112006023829857-PAT00057
는 상태 값
Figure 112006023829857-PAT00058
와 측정 값
Figure 112006023829857-PAT00059
의 관계를 나타내는 행렬이고,
Figure 112006023829857-PAT00060
는 측정 오차이다. here,
Figure 112006023829857-PAT00057
Is the state value
Figure 112006023829857-PAT00058
And measured value
Figure 112006023829857-PAT00059
Is a matrix representing
Figure 112006023829857-PAT00060
Is the measurement error.

칼만 필터의 기본 목표는 이상적인 상태 값과 계산된 상태 값 사이의 차이를 반복적으로 보정하면 궁극적으로 이상적인 상태 값으로 계산 값이 수렴해 간다는 것이다. 이 개념은 다음의 수학식 4a 내지 수학식 4b와 같이 표현된다.The basic goal of the Kalman filter is to repeatedly correct the difference between the ideal state value and the calculated state value, ultimately converging the calculated value to the ideal state value. This concept is expressed as in Equations 4a to 4b below.

Figure 112006023829857-PAT00061
Figure 112006023829857-PAT00061

Figure 112006023829857-PAT00062
Figure 112006023829857-PAT00062

여기에서

Figure 112006023829857-PAT00063
를 최소화하는 과정이 칼만 필터를 계산하는 과정이 되며, 결과적인 칼만 필터식은 다음의 수학식 5와 같다.From here
Figure 112006023829857-PAT00063
The process of minimizing is the process of calculating the Kalman filter, and the resulting Kalman filter equation is shown in Equation 5 below.

Figure 112006023829857-PAT00064
Figure 112006023829857-PAT00064

칼만 필터는 2개의 모듈이 반복적으로 계산되며 정확한 값을 추정해 나가는 것이다. 도 6a와 같이 “예측(predict)”와 "수정(correct)" 모듈이 반복적으로 계산된다. 각 시간 업데이트 모듈과 측정 업데이트 모듈에서 실제로 사용되는 식은 도 6b와 같다.The Kalman filter computes two modules repeatedly and estimates the correct values. As shown in FIG. 6A, the "predict" and "correct" modules are repeatedly calculated. The equation actually used in each time update module and measurement update module is shown in FIG. 6B.

다음으로 듀얼 그래프를 이용하여 최단 거리를 탐색하기 위한 비용 함수를 생성하는데(S270), 이하 설명하도록 한다. 즉 위에서 서술한 바와 같이 교통 예측과정이 수행되고 나면 다음으로 최단경로 탐색을 위한 과정을 수행하게 된다. OpenLS Route 명세서에서는 최단경로서비스를 "경로에 대한 주행시간(travel time)"이라고 정의하고 있으며, 본 발명은 이를 준수한다. 이를 위하여 비용 함수를 아래와 같이 구한다. 즉 비용함수를

Figure 112006023829857-PAT00065
,
Figure 112006023829857-PAT00066
는 k번째 에지, 도로의 종류를
Figure 112006023829857-PAT00067
, 차선의 수를
Figure 112006023829857-PAT00068
, 예측된 교통속도를
Figure 112006023829857-PAT00069
라고 할 때, 다음의 수학식 6a 내지 수학식 6b처럼 생성한다.Next, a cost function for searching for the shortest distance is generated using the dual graph (S270), which will be described below. That is, as described above, after the traffic prediction process is performed, the process for searching the shortest path is performed next. In the OpenLS Route specification, the shortest route service is defined as "travel time for a route", and the present invention complies with this. For this purpose, the cost function is obtained as follows. The cost function
Figure 112006023829857-PAT00065
,
Figure 112006023829857-PAT00066
K edge, the type of road
Figure 112006023829857-PAT00067
, The number of lanes
Figure 112006023829857-PAT00068
, The estimated traffic speed
Figure 112006023829857-PAT00069
Is generated as in Equations 6a to 6b.

Figure 112006023829857-PAT00070
Figure 112006023829857-PAT00070

Figure 112006023829857-PAT00071
Figure 112006023829857-PAT00071

이 비용함수를 선형 듀얼 그래프에 적용하여 과거와 현재의 교통정보를 기초 로 미래시간의 교통정보를 예측하고, 운전자들이 가장 빠른 시간내에 목적지까지 도달 가능한 동적인 경로탐색이 가능하게 된다(S280).The cost function is applied to a linear dual graph to predict future traffic information based on past and present traffic information, and a dynamic route search that enables drivers to reach their destination in the shortest time (S280).

이제, 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 장치의 바람직한 일 실시예에 대하여 설명한다. 다만 위에서 서술한 최단 경로 검색 방법과 중복되는 내용은 생략하거나 간단하게 언급하기로 한다.Now, a preferred embodiment of the shortest route search apparatus based on traffic prediction according to the present invention will be described. However, the content duplicated with the shortest path search method described above will be omitted or simply mentioned.

생성부(310)내의 제1생성부(미도시)는 수집되는 도로 교통망 데이터를 입력으로 받아들여 노드를 원소로 하는 노드집합과 각 노드를 연결하는 에지로 이루어지는 에지 집합을 이용하여 도 4a에 도시된 바와 같은 그래프를 생성한다. 그리고 생성부(310)내의 제2생성부(미도시)는 제1생성부에 의하여 생성된 그래프를 기초로 위에서 언급된 바와 같이 도 4b의 듀얼 그래프를 생성하여 출력한다.The first generation unit (not shown) in the generation unit 310 receives the road traffic network data collected as an input and uses an edge set composed of a node set having nodes as an element and an edge connecting each node, as illustrated in FIG. 4A. Create a graph as shown. The second generator (not shown) in the generator 310 generates and outputs the dual graph of FIG. 4B as described above based on the graph generated by the first generator.

예측부(320)는 상기 도로 교통망 데이터와 현재의 교통 상황을 입력으로 수신하여 장래의 교통 속도를 예측하되, 위에서 언급한 두 가지 조건 즉, 정상적인 상황인 경우와 이상상황인 경우를 판단하여 장래의 속도를 예측한다. 보다 정확한 결과를 얻기 위하여 결측 구간에 대한 보정을 위에서 언급한대로 수행하여 예측하게 된다. 또한 예측부(320)내의 제1예측부(미도시)는 정상상황인 경우의 예측을 위하여 위에서 언급한 것처럼 예측하고자 하는 시간만큼 이전의 시간부터 현재 시점까지의 누적 평균 속도로 예측 결과를 출력한다. 그리고 제2예측부(미도시)는 이상 상황인경우 칼만 필터를 적용하여 예측 결과를 생성하여 출력하게 된다.The prediction unit 320 receives the road traffic network data and the current traffic conditions as inputs to predict future traffic speeds, and determines the two conditions mentioned above, that is, a normal situation and an abnormal situation. Predict the speed. In order to obtain more accurate results, the correction for the missing section is performed as described above. In addition, the first prediction unit (not shown) in the prediction unit 320 outputs the prediction result at a cumulative average speed from the previous time to the present time by the time to be predicted as described above for the prediction in the normal situation. . The second predictor (not shown) generates and outputs a prediction result by applying a Kalman filter in an abnormal situation.

비용함수생성부(330)는 상기 예측부(320)가 출력하는 예측된 교통 속도와 도로의 종류, 차선의 수들을 포함하는 교통 정보를 기초로 위의 비용함수를 생성하여 출력한다.The cost function generator 330 generates and outputs the above cost function based on the traffic information including the predicted traffic speed, the type of road, and the number of lanes output by the predictor 320.

마지막으로 탐색부(340)는 생성부(310)가 출력하는 듀얼 그래프와 비용함수생성부(330)에서 출력하는 비용함수를 각각 입력받아 상기 비용함수를 듀얼 그래프에 적용하여 최종적으로 최단거리를 탐색하여 출력하게 된다.Finally, the search unit 340 receives the dual graph output from the generator 310 and the cost function output from the cost function generator 330, respectively, and applies the cost function to the dual graph to finally search for the shortest distance. Will print.

본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법 및 그 장치를 직접 테스트를 수행한 결과는 다음과 같다. 테스트에서는 한국에서 가장 복잡한 지역중 하나인 강남구에서 누적속도데이터에 의한 교통예측 모델과, 본 발명에 의한 모델을 비교 분석하였다. 이 지역은 약 2만개의 링크로 구성되어 있으며, 실험을 위해 6개월동안의 누적속도 테이블을 생성하고 4주동안 교통예측속도와 실제속도를 비교하였다. 6개월 동안의 실험결과 누적속도데이터는 요일별, 시간별로 분류하였다. 그 이유는, 실험결과 특정 링크에 대한 동일한 요일의 동일한 시간대(1시간)에 대해서 평균적으로 5km이하의 속도차이를 보여준 반면에, 서로 다른 요일별, 동일한 시간대에 대해서는 평균 15km의 속도차이를 보여 주었기 때문에, 요일별, 시간대별로 누적속도패턴이 유사함을 알게되었다. 비교분석 대상은 다음의 세가지 경우이다.Results of directly testing the shortest route search method and the apparatus based on the traffic prediction according to the present invention are as follows. In the test, the traffic prediction model based on the cumulative speed data and the model according to the present invention were compared and analyzed in Gangnam-gu, one of the most complex areas in Korea. The area consists of about 20,000 links. For the experiment, we created a six-month cumulative speed table and compared the traffic prediction and actual speed for four weeks. The cumulative speed data for 6 months were classified by day and time. The reason is that the experiment showed an average speed difference of less than 5 km for the same time zone (1 hour) on the same day for a particular link, while an average speed difference of 15 km was shown for different days and the same time zone. The cumulative speed patterns were similar for each day, day of the week, and time of day. There are three cases of comparative analysis.

(1) 누적데이터만을 사용하여 속도 예측한 경우(1) Speed prediction using only cumulative data

(2) 실시간 교통정보와 누적속도패턴을 이용한 예측방법(2) Prediction method using real-time traffic information and cumulative speed pattern

(3) "(2)번 방법" + 실시간 교통정보와 누적속도패턴이 다를 경우 칼만필터를 적용하여 예측한 경우(3) "Method (2)" + When real-time traffic information and cumulative speed pattern are different, it is estimated by applying Kalman filter

(1) 누적데이터만을 이용한 예측결과(1) Prediction results using only cumulative data

누적데이터는 요일은 월요일부터 일요일까지 구성하고, 시간은 5분단위로 실제데이터를 입력하였다. 실험결과 모든 링크에 대한 시간대별 표준평균오차는 5km이었다. 따라서, 예측결과 95% 신뢰구간내에 포함되는 링크는 전체의 85.3% 이었으므로, 누적데이터만을 이용한 예측속도는 95% 신뢰구간내에서 85.3% 예측결과가 유효하다고 할 수 있다.The cumulative data consisted of the days of the week from Monday to Sunday, and the actual data were entered in 5 minute increments. Experimental results showed that the standard mean error for each link was 5km. Therefore, since the link included in the 95% confidence interval was 85.3% of the prediction results, the prediction rate using only cumulative data is 85.3% within the 95% confidence interval.

(2) 실시간데이터와 누적속도패턴 이용한 예측결과(2) Prediction results using real time data and cumulative speed pattern

누적속도패턴은 실시간속도와 누적속도의 변화패턴을 이용하여 속도를 예측하는것이다. 본 테스트에서는 실시간속도를 현재시간을 기준으로 1시간 이전의 데이터를 유지하면서 누적속도와의 속도패턴을 비교하였다. 그 결과 95% 신뢰구간내에 포함되는 링크는 전체의 86.2%로서 누적속도만을 이용한 경우보다 향상된 결과를 가져왔다.The cumulative speed pattern predicts the speed by using the real-time speed and the change pattern of the cumulative speed. In this test, the real-time speed was compared with the speed pattern with the accumulated speed while maintaining the data one hour before the current time. As a result, the link included in the 95% confidence interval is 86.2% of the total, which is better than the cumulative speed alone.

(3)칼만 필터를 이용한 예측결과(3) Prediction results using Kalman filter

이 방법은 실시간 속도의 변화가 큰, 교통정체나 돌발상황인 경우에 칼만 필터를 이용하여 예측방법을 적용하는 것이다. 즉, 현재시간의 속도가 과거의 누적평균속도보다 2배이상 차이가 날 경우 칼만 필터를 적용하였다. 이 결과 95% 신뢰구간내에 포함되는 링크는 전체의 89.2%로서 위의 (1), (2) 방법보다 모두 향상된 결과를 가져왔다.This method applies the prediction method using Kalman filter in case of traffic congestion or sudden situation where the speed change is big. That is, the Kalman filter is applied when the speed of the current time is more than 2 times the past cumulative average speed. As a result, 89.2% of the links included in the 95% confidence interval resulted in an improvement over the above methods (1) and (2).

본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.The shortest route search method based on traffic prediction according to the present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD_ROM, magnetic tape, floppy disks, and optical data storage, and may also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet). . The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법 및 그 장치는 실시간 교통정보가 반영된 교통예측 모델을 사용하여, 가장 빠른 시간내에 목적지까지 안내할 수 있는 새로운 경로방법을 제시한다.As described above, the shortest route searching method and the apparatus based on the traffic prediction according to the present invention propose a new route method that can guide a destination to a destination in the fastest time using a traffic prediction model reflecting real-time traffic information. do.

이를 위해, 탐색비용 절감과, 교차로에서 발생할 수 있는 회전문제를 해결하기 위해 구조로서 선형 듀얼 그래프를 생성하였다.To this end, a linear dual graph was generated as a structure to reduce search cost and solve rotation problems that may occur at intersections.

또한, 누적속도만으로 교통예측을 할 경우에는 단지 속도의 평균값만을 얻을 수 있을 뿐, 실시간으로 변화는 결과를 추측하기란 어렵지만 본 발명에 의하면 교통예측을 위해 실시간 교통정보와 누적평균속도를 이용한 예측 모델 두 가지 즉, 교통속도의 변이가 허용할만한 경우에 적용 가능한 누적속도패턴을 이용한 속도예측과, 교통혼잡이나 돌발상황에 사용 가능한 칼만 필터에 의한 예측방법을 적용함으로써 도로상의 위상정보와 결합되어 신뢰할만한 최단경로 탐색을 수행할 수 있다.In addition, when predicting traffic using only the cumulative speed, only an average value of the speed can be obtained, and the change in real time is difficult to estimate the result. In other words, the speed prediction using the cumulative speed pattern applicable when the variation of the traffic speed is acceptable, and the Kalman filter prediction method which can be used in traffic congestion or sudden situation, are applied to the road information. The shortest path search can be performed.

결과적으로 가까운 미래 속도에 대해서 운전자에게 신뢰할만한 정보를 제공할 수 있고, 더 나아가 텔레매틱스의 질적인 수준을 향상시킬 수 있다.As a result, it can provide reliable information to the driver about the near future speed and further improve the quality of telematics.

Claims (11)

(a) 도로 교통망 데이터를 기초로 제1그래프(Directed graph)를 생성하고 상기 제1그래프에 대응되는 선형 듀얼 그래프(Linear Dual Graph)를 생성하는 단계;(a) generating a first graph based on road traffic network data and generating a linear dual graph corresponding to the first graph; (b) 현재의 교통 상황 변화에 따라 장래의 교통 속도를 예측하는 단계;(b) predicting future traffic speeds in accordance with changes in current traffic conditions; (c) 상기 선형 듀얼 그래프에서 에지의 비용함수를 상기 예측된 교통 속도와 교통 토폴로지를 기초로 생성하는 단계; 및(c) generating a cost function of an edge in the linear dual graph based on the predicted traffic speed and traffic topology; And (d) 상기 비용 함수를 기초로 최단 경로를 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법.(d) obtaining a shortest route based on the cost function; and a shortest route searching method based on traffic prediction. 제1항에 있어서, 상기 (a)단계는The method of claim 1, wherein step (a) (a1) 노드를 원소로 하는 노드집합과 상기 노드를 연결하는 에지를 원소로 하는 에지집합으로 상기 제1그래프를 생성하는 단계; 및(a1) generating the first graph using a node set having a node as an element and an edge set having an edge as an element connecting the nodes; And (a2) 상기 선형 듀얼 그래프는 상기 노드집합과 에지집합이 동일한 정점집합을 가지며, 에지집합의 임의의 두 원소중 어느 하나의 원소의 시작과 다른 하나의 원소의 끝이 일치하도록 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법.(a2) the linear dual graph includes generating the node set and the edge set having the same vertex set, such that the start of one element of any two elements of the edge set and the end of the other element coincide; The shortest route search method based on traffic prediction. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는The method of claim 1, wherein step (b) (b1) 현재 교통 상황이 정상적인 상황에서는 예측하고자 하는 시간만큼 이전 의 시간부터 현재 시점까지의 누적 평균 속도로 장래의 속도를 예측하는 단계; 및(b1) predicting a future speed at a cumulative average speed from a previous time to a current time by a time to be predicted when the current traffic situation is normal; And (b2) 현재 교통 상황이 비정상적인 상황으로 판단되는 경우에는 칼만 필터를 적용하여 장래의 속도를 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법.(b2) if it is determined that the current traffic situation is abnormal, applying a Kalman filter to predict a future speed; the shortest path searching method based on the traffic prediction, comprising: a. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는The method of claim 1, wherein step (b) 실시간 속도를 기준으로 현재의 교통 흐름을 측정하며, 결측 구간의 속도를 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법.Measuring the current traffic flow based on the real-time speed, and correcting the speed of the missing section; Shortest path search method based on the traffic prediction, characterized in that it further comprises. 제4항에 있어서, 상기 보정은The method of claim 4, wherein the correction is 유턴(U-turn)을 제외한 현재 위치와 인접한 링크(link)들의 평균 속도를 구함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법.A shortest route searching method based on traffic prediction, which is performed by obtaining an average speed of links adjacent to a current location except a U-turn. 제1항에 있어서, 상기 비용함수는The method of claim 1, wherein the cost function 비용함수를
Figure 112006023829857-PAT00072
,
Figure 112006023829857-PAT00073
는 k번째 에지, 도로의 종류를
Figure 112006023829857-PAT00074
, 차선의 수를
Figure 112006023829857-PAT00075
, 예측된 교통속도를
Figure 112006023829857-PAT00076
라고 할 때, 다음의 수학식 7과 같이 생성되는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법.
Cost function
Figure 112006023829857-PAT00072
,
Figure 112006023829857-PAT00073
K edge, the type of road
Figure 112006023829857-PAT00074
, The number of lanes
Figure 112006023829857-PAT00075
, The estimated traffic speed
Figure 112006023829857-PAT00076
In this case, the shortest route searching method based on traffic prediction, which is generated as in Equation 7 below.
Figure 112006023829857-PAT00077
Figure 112006023829857-PAT00077
Figure 112006023829857-PAT00078
Figure 112006023829857-PAT00078
제1항에 있어서, 상기 (d)단계는The method of claim 1, wherein step (d) Dijkstra 알고리즘을 상기 선형 듀얼 그래프에 적용하여 최단 경로를 구하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 방법.The shortest path search method based on traffic prediction, wherein the shortest path is obtained by applying a Dijkstra algorithm to the linear dual graph. 도로 교통망 데이터를 기초로 선형 듀얼 그래프를 생성하는 생성부;A generation unit generating a linear dual graph based on the road traffic network data; 현재의 교통 상황 변화를 입력으로 하여 그 변화에 따라 장래의 교통 속도를 보정하면서 예측하여 출력하는 예측부;A prediction unit for inputting a current traffic situation change and predicting and outputting a future traffic speed according to the change; 상기 예측된 교통 속도와 교통 토폴로지를 입력으로 하여 상기 선형 듀얼 그래프의 에지의 비용함수를 생성하는 비용함수생성부; 및A cost function generator for generating a cost function of an edge of the linear dual graph by inputting the predicted traffic speed and traffic topology; And 상기 비용 함수를 기초로 최단 경로를 구하는 탐색부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 장치.And a searcher for obtaining the shortest path based on the cost function. 제8항에 있어서, 상기 생성부는The method of claim 8, wherein the generation unit 상기 도로 교통망 데이터의 노드를 원소로 하는 노드집합과 상기 노드를 연 결하는 에지를 원소로 하는 에지집합으로 제1그래프를 생성하는 제1생성부; 및A first generation unit generating a first graph by using a node set having an element as a node of the road traffic network data and an edge set having an element as an edge connecting the nodes; And 상기 노드집합과 에지집합이 동일한 정점집합을 가지며, 에지집합의 임의의 두 원소중 어느 하나의 원소의 시작과 다른 하나의 원소의 끝이 일치하도록 상기 선형 듀얼 그래프를 생성하는 제2생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 장치.And a second generator configured to generate the linear dual graph such that the node set and the edge set have the same vertex set, and the start of any one of the two elements of the edge set and the end of the other element coincide with each other. Shortest route retrieval device based on traffic prediction, characterized in that. 제8항에 있어서, 상기 예측부는The method of claim 8, wherein the prediction unit 현재의 교통상황이 정상적인 상황에서는 예측하고자 하는 시간만큼 이전의 시간부터 현재 시점까지의 누적 평균 속도로 장래의 속도를 예측하여 출력하는 제1예측부; 및A first prediction unit for predicting and outputting a future speed at a cumulative average speed from a previous time to a current time by a time to be predicted when the current traffic situation is normal; And 현재의 교통상황이 비정상적인 상황으로 판단되는 경우에는 칼만 필터를 적용하여 장래의 속도를 예측하여 출력하는 제2예측부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 예측을 기반으로 하는 최단 경로 검색 장치.And a second prediction unit for predicting and outputting a future speed by applying a Kalman filter, when the current traffic situation is determined to be an abnormal situation. (a) 도로 교통망 데이터를 기초로 제1그래프를 생성하고 상기 제1그래프에 대응되는 선형 듀얼 그래프를 생성하는 단계;(a) generating a first graph based on road traffic network data and generating a linear dual graph corresponding to the first graph; (b) 현재의 교통 상황 변화에 따라 장래의 교통 속도를 예측하는 단계;(b) predicting future traffic speeds in accordance with changes in current traffic conditions; (c) 상기 선형 듀얼 그래프에서 각 에지의 비용함수를 상기 예측된 교통 속도와 교통 토폴로지를 기초로 생성하는 단계; 및(c) generating a cost function of each edge in the linear dual graph based on the predicted traffic speed and traffic topology; And (d) 상기 비용 함수를 기초로 최단 경로를 구하는 단계;를 포함하는 것을 특 징으로 하는 방법을 컴퓨터에서 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체. (d) obtaining a shortest path based on the cost function; a computer-readable recording medium having recorded thereon a program capable of executing a method on a computer.
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