NL8802833A - Werkwijze voor kavel-georienteerde route-planning, alsmede navigatiesysteem met een route-planner voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Werkwijze voor kavel-georiënteerde route-planning, alsmede navigatiesysteem met een route-planner voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

BESCHRIJVINGSINLEIDING

Voor toepassing in de auto worden elektronische navigatie-en informatiesystemen ontwikkeld. Deze kunnen de bestuurder van een auto of zijn passagiers van de taak ontheffen om de beste route naar een bestemming te bepalen. Vooral voor politie, brandweer, ambulances en dergelijke is het van groot belang geen tijd te verliezen met het zoeken van de juiste weg, maar ook de doorsnee-automobilist kan veel ergernis bespaard blijven door het gebruik van zo’n systeem. Niet alleen kan het systeem op onbekend terrein van nut zijn, maar ook in een vertrouwde omgeving door het uitstippelen van een route die verkeersopstoppingen vermijdt.

Een van de grootste problemen bij de ontwikkeling van een navigatie- en informatiesysteem voor de auto is de grote hoeveelheid topografische en verkeerstechnische informatie die nodig is voor de routeplanning. Deze informatie dient te worden opgeslagen en tijdig toegankelijk te zijn, om in een processor te worden verwerkt.

Een bijzonder efficiënt medium voor het opslaan van digitale data is de Compact Disc: één CD kan 4800 Mbit bevatten. Dit is meer dan het duizendvoudige van de opslagcapaciteit van het huidige grootste RAM-halfgeleidergeheugen. De toegangstijd van een CD is veel korter dan die van een magneetband-cassette, maar langer dan die van een halfgeleidergeheugen en zeker niet verwaarloosbaar klein.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een optimale route tussen een beginpositie en een eindpositie aan de hand van verkeerstechnische informatie, door herhaalde selectie van vectoren en expansie van een zoekboom, die vectoren bevat, die reeds geplande deelroutes vormen, waarbij aan elke vector een weegfactor is toegekend en voor elke deelroute een cumulatieve weegfactor wordt bepaald door optelling van de weegfactoren van de vectoren van de reeds geplande deelroute.

De uitvinding betreft verder een navigatiesysteem met een routeplanner, voorzien van: - een geheugen voor het kavelsgewijs opslaan van verkeerstechnische informatie; - een invoer/uitvoer eenheid voor in- en uitvoer van informatie over begin- en eindbestemming; - een processor die zodanig is geprogrammeerd, dat door herhaalde selectie van vectoren en expansie van een zoekboom, die vectoren bevat, die reeds geplande deelroutes vormen, een optimale route berekend wordt van een gegeven begin- naar een gegeven eindbestemming, op grond van aan elke vector toegekende weegfactoren.

Een hiervoor beschreven werkwijze is bekend uit het artikel "A formal basis for the heuristic determination of minimum cost paths“ van Hart et al., IEEE Transactions of Systems Science and Cybernetics, vol. SSC-4, no. 2, juli 1968. Aan de hand van de toegekende weegfactoren worden de criteria getoetst waarnaar de route geoptimaliseerd wordt: bijvoorbeeld minimale afstand of minimale tijd.

Een nadeel van een dergelijke werkwijze en van een navigatiesysteem werkend volgens zorn werkwijze is dat de hoeveelheid data, die continu beschikbaar moet zijn voor de route-planning, in de praktijk te groot blijkt voor een bij de werkwijze en het navigatiesysteem toe te passen werkgeheugen.

De uitvinding beoogt daarom te voorzien in een werkwijze, die optimale routes bepaalt aan de hand van successievelijk geselecteerde stukken deel-informatie, en die anticipeert welke deelinformatie in de nabije toekomst van belang zal zijn voor de berekeningen in de processor. Een werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat de informatie in kavels is verdeeld, waarbij voor de herhaalde selectie van vectoren en expansie van de zoekboom slechts vectoren in aanmerking komen uit een vantevoren vastgesteld maximaal aantal kavels, die worden geselecteerd uit een totaal van beschikbare kavels op basis van een evaluatiewaarde, die wordt bepaald door een som van de weegfactoren van de samenstellende vectoren van een reeds geplande deelroute en van een geschatte fictieve via die kavel nog af te leggen deelroute.

Hierdoor wordt telkens de momenteel benodigde informatie voor de route-planning geselecteerd.

Een navigatiesysteem volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het geheugen een achtergrondgeheugen, waarin de verkeerstechnische, kavelsgewijs georganiseerde informatie is opgeslagen, en een werkgeheugen bevat, waarin slechts die kavels vanuit het achtergrondgeheugen worden overgebracht, die zijn geselecteerd op basis van een evaluatiewaarde, die wordt bepaald door een som van de weegfactoren van de samenstellende vectoren van een reeds geplande deelroute en van een geschatte fictieve via die kavel nog af te leggen deelroute, waarbij voor de herhaalde selectie van vectoren en expansie van de zoekboom slechts vectoren in aanmerking komen uit kavels in het werkgeheugen.

Hierdoor wordt bereikt dat telkens de momenteel benodigde informatie in het werkgeheugen aanwezig is.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Figuur 1 geeft een navigatiesysteem voor een auto weer; figuur 2 geeft een stroomdiagram van het bekende zoekalgoritme weer; figuur 3 geeft een gedeelte van het zoekalgoritme meer in detail weer; figuur 4 geeft een stroomdiagram van het gemodificeerde zoekalgoritme weer; figuur 5 illustreert de bepaling van een evaluatiewaarde voor een buurkavel van een kandidaatkavel in het werkgeheugen; figuur 6 geeft een schematische voorstelling van een kaartsegment waarin een vector een kavelgrens raakt.

BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Een navigatie- en informatiesysteem voor automobielen als bijvoorbeeld CARIN (Car Information and Navigation System) bepaalt de beste route, begeleidt de bestuurder met behulp van een spraaksynthesizer of een symbolen-weergavepaneel, bepaalt periodiek de plaats van het voertuig, selecteert een alternatieve route als door gecodeerde digitale radiosignalen verkeersbelemmeringen worden gesignaleerd en kan ook nog toeristische informatie verschaffen.

Voor de opslag van de digitale data die de benodigde topografische en verkeerstechnische informatie representeren wordt bij CARIN de Compact Disc gebruikt.

In figuur 1 is het navigatiesysteem voor een auto weergegeven. Via bus 1 staan met elkaar in verbinding een microprocessor 2, een werkgeheugen 3 met bijvoorbeeld een capaciteit van 1 Mbyte en een CD-speler 4. Een radio 5 ontvangt behalve de op zich bekende radiosignalen ook gecodeerde digitale radiosignalen 8 die informatie over het verkeer bevatten. Deze signalen worden in decoder 6 gedecodeerd, die via een interface 7 met bus 1 verbonden is. Een toetsenbord 9 staat via interface 11 in verbinding met bus 1, evenals display 10 dat een monitor en een elektronische spraak-synthesizer met luidsprekers bevat voor het weergeven van topografische, verkeerstechnische en navigatie-gegevens. Via een interface 12 bepaalt de microprocessor 2 met behulp van een kompas 13 (bijvoorbeeld een optische fiber gyroscoop), een kilometerteller 14 en wielsensoren 15 de actuele positie van het voertuig.

De topografische en verkeerstechnische informatie kan op verschillende manieren gedigitaliseerd worden. De raster scanning methode bijvoorbeeld werkt als volgt. Een wegenkaart (bijvoorbeeld schaal 1:100.000) wordt verdeeld in beeldelementen (pixels) van bijvoorbeeld 0,1 mm bij 0,1 mm. De kleur van elke pixel wordt gerepresenteerd door een digitale code. Een andere methode die veel minder opslag capaciteit vergt is de vector methode. Hierbij worden de wegassen benaderd door rechte lijnstukken, die elk een vector representeren. Een eindpunt van een vector dat aan bepaalde eisen voldoet, heet knoop of 0-cel. Een vector of reeks vectoren die twee knopen verbindt heet keten of 1-cel. Een oppervlak omsloten door ketens heet 2-cel. De begrippen 0-, 1- en 2-cel zijn bekend uit de topologie; zie S. Lefschetz, "Introduction to topology", Princeton University Press, Princeton, N.J., 1949. Bij de te bespreken zoekalgoritmen wordt ervan uitgegaan dat de digitalisering is geschied met de vector methode. In het vervolg geldt gemakshalve dat elke 1-cel een vector is en elke vector een 1-cel.

Als opslagmedium voor het systeem wordt zoals gezegd gebruik gemaakt van de Compact Disc, in het bijzonder van Compact Disc Interactive, waarvoor een internationale standaard wordt voorbereid. Behalve de benodigde digitale data zal de CD-I disk programmatuur bevatten. De opslag capaciteit van een CD is 4800 Mbit. Het halfgeleider werkgeheugen van de computer heeft slechts een capaciteit van rond de 8 Mbit. Het duurt ongeveer een uur om alle informatie van een CD te lezen, en ongeveer 6 seconden om het werkgeheugen geheel met door een CD geleverde informatie te vullen. De toegangstijd voor de CD tot de informatie is niet verwaarloosbaar, zodat de data niet onmiddellijk op het moment dat deze voor de navigatie nodig zijn kunnen worden gelezen. Volgens de uitvinding wordt geanticipeerd op die deel-informatie die in de nabije toekomst relevant zal zijn voor de navigatie. Daartoe moeten de data op de CD zo handig mogelijk opgeslagen worden: de informatie wordt verdeeld in kavels, bij voorkeur maar niet noodzakelijkerwijs rechthoekig. Om de toegangstijd zo kort mogelijk te houden is het voordelig om ervoor te zorgen dat de kavels ongeveer dezelfde hoeveelheid data bevatten, en dat bovendien kavels die topografisch dicht bij elkaar liggen ook op de CD dicht bij elkaar liggen.

Het verdelen van een kaart in kavels kan volgens verschillende algoritmen gebeuren, bijvoorbeeld met het “region quad tree" algoritme, waarbij een rechthoekige kaart herhaaldelijk in vier rechthoeken wordt verdeeld, net zo lang tot per rechthoek de hoeveelheid informatie onder een bepaalde grens ligt.

Het rangschikken van de kavels, die gevormd worden door de zo gevonden rechthoeken, op de CD is te vergelijken met het vertalen van een twee-dimensionale structuur naar een één-dimensionale; zie E.A. Patrick, D.R. Anderson and F.K. Bechtel, "Mapping multidimensional space to one dimension for computer output display", IEEE Transactions C-17, 949-953, 1968. Dit kan worden gedaan met behulp van space-filling curves, bekend uit de literatuur; zie G. Peano, "Sur une courbe, qui remplit toute une aire plane", Math. Annalen 36, 157-160, 1890. Zo'n space-filling curve is geschikt voor het rangschikken van kavels die ontstaan door partitionering met het "region quad tree" algoritme. Nabijgelegen kavels liggen namelijk vaak dicht bij elkaar op de curve, waardoor het ophalen van informatie over zo'n nabijgelegen gebied weinig tijd kost.

Verder is een efficiënte structuur binnen elke kavel nodig voor efficiënte behandeling van de informatie die van de CD wordt gelezen. De adressen in het geheugen met de data voor de 0-, 1- en 2-cellen zijn door middel van lijsten verbonden, die gebruik maken van pointers om de verschillende geheugenlocaties te koppelen.

Figuur 2 geeft een stroomdiagram van het zoekalgoritme zoals dat bekend is uit het artikel "A formal basis for the heuristic determination of minimum cost paths" van Hart et al.f IEEE Transactions of Systems Science and Cybernetics, vol. SSC-4, no. 2, juli 1968. De informatie wordt betrokken uit het gehele geheugen. Het algoritme werkt met herhaalde selectie van vectoren uit een kandidatenlijst C en expansie van een zoekboom S, die vectoren v bevat, die reeds geplande deelroutes vormen. Aan elke vector v wordt een weegfactor R(v) >= 0 toegekend, bijvoorbeeld de corresponderende afstand of de geschatte benodigde tijdsduur voor het afleggen van die afstand. Hiermee wordt voor elke vector een cumulatieve weegfactor g(v) van het reeds geplande pad naar vector v bepaald, alsmede een schatting h(v) voor de totale weegfactor van het optimale pad tussen vector v en het gezochte doel. De som van deze g(v) en h(v), genaamd f(v), is een evaluatiewaarde van vector v. De evaluatiewaarde f(b) van een kavel b wordt gedefinieerd als de gunstigste evaluatiewaarde van de vectoren in kavel b die op kandidatenlijst C staan. Noem een vector waarvoor deze beste waarde wordt aangenomen: v^. Gegeven een lijst BV bron- of beginvectoren met corresponderende f, g, en h waarden, en een lijst DV doel- of eindvectoren, vindt het algoritme voor elk doel een optimaal pad naar een van de bronnen, mits zorn optimaal pad bestaat. Er wordt gebruik gemaakt van drie data-strukturen: kandidatenlijst C, lijst T met nog niet gevonden doelen, lijst S met vectoren die in kandidatenlijst C zitten of hebben gezeten (de zoekboom).

Bij het uitvoeren van het algoritme worden eerst in blok 1 de kandidatenlijst C en de zoekboom S geinitialiseerd: C wordt gevuld met alle bronvectoren en S wordt gevuld met alle bronvectoren met hun bijbehorende f, g en h-waarden en een nog leeg veld voor het registreren van een pointer waarmee de samenhang met andere vectoren die tesamen een geplande deelroute vormen zal worden aangegeven. In blok 2 wordt de lijst T met nog niet gevonden doelen geinitialiseerd: T wordt doellijst DV. Hierbij is ervan uitgegaan dat BV en DV een lege doorsnede hebben. In het vervolg zal lijst T kortweg zoeklijst genoemd worden. In blok 3 wordt onderzocht of ten minste één van beide lijsten C en T leeg is. Indien dit het geval is, houdt het zoeken op: als kandidatenlijst C leeg is en zoeklijst T niet dan zijn sommige doelen onbereikbaar; als zoeklijst T leeg is dan is een optimaal pad naar alle doelvectoren gevonden. In blok 12 wordt de doellijst DV veranderd in zoeklijst T met niet gevonden doelen (die eventueel leeg is). In blok 13 wordt als uitvoer zoekboom S gegeven, die nodig is voor het door middel van pointers volgen van het optimale pad. Zolang de kandidatenlijst C en de zoeklijst T niet leeg zijn, wordt de lus gevormd door de blokken 3-11 doorlopen. In blok 4 wordt de vector v uit kandidatenlijst C geselecteerd die de gunstigste evaluatiewaarde heeft. In blok 5 wordt onderzocht of deze vector v in zoeklijst T zit. Indien dit het geval is wordt in blok 6 vector v uit zoeklijst T verwijderd omdat het doel is gevonden. Vervolgens wordt in blok 7 onderzocht of zoeklijst T leeg is. Zo ja, dan is een optimaal pad naar alle doelen gevonden, wordt het zoeken gestopt en het programma voortgezet in blok 12. Zo nee, dan wordt in blok 8 de vector v uit kandidatenlijst C verwijderd. In blok 9 worden vervolgens de opvolgers van vector v bepaald: dit zijn de vectoren v^ die verbonden zijn met vector v. In blok 11 wordt voor elke opvolger v^ bepaald of het nieuwe pad inclusief vector Vj_ beter is dan een al eerder bestaand pad inclusief vector v^, en zo ja worden zoekboom S, kandidatenlijst C, evaluatiewaarde f(v^) en cumulatieve weegfactor g(v^) aangepast, zoals verderop beschreven. Daartoe wordt in blok 10 telkens de volgende vector v^ geselecteerd. Als ze allemaal aan de beurt zijn geweest, gaat het programma verder in blok 3.

Blok 11 is meer in detail weergegeven in figuur 3. In blok 21 wordt onderzocht of de vector v^ in zoekboom S zit. Zo ja, dan wordt in blok 22 de cumulatieve weegfactor van het nieuwe pad, g(v)+R(v^), vergeleken met de cumulatieve weegfactor van het eerder gevonden pad, g(v^). Hierbij is R(v^) de weegfactor van de vector v^. Als het nieuwe pad beter is wordt in blok 23 vector v^ aan kandidatenlijst C toegevoegd, en worden de bijbehorende evaluatiewaarde f(v^) en cumulatieve weegfactor g(v^) aangepast. In blok 24 wordt dan de zoekboom S aangepast: aan vector v^ worden nieuwe waarden voor f en g toegevoegd, alsmede de pointer die door terugverwijzing in de boom het totnutoe geplande pad tussen vector v^ en de bronnen aangeeft. Als in blok 22 geen betere waarde werd gevonden, wordt blok 11 (figuur 2) verlaten. Als in blok 21 blijkt dat vector v^ niet in zoekboom S zit, wordt in blok 25 vector v^ aan kandidatenlijst C toegevoegd, en worden evaluatiewaarde f(v^) en cumulatieve weegfactor g(v^) aangepast. In blok 26 wordt dan zoekboom S aangepast: vector v^ wordt toegevoegd met zijn f-, g- en h-waarden, alsmede de pointer voor terugverwijzing. De lus gevormd door de blokken 10 en 11 wordt zolang doorlopen totdat alle opvolgers van vector v onderzocht zijn.

Het hierboven beschreven algoritme vindt een optimaal pad naar de doelen op voorwaarde dat de evaluatie-functie aan bepaalde eisen voldoet. Voor een bewijs hiervan zij verwezen naar het eerder genoemde artikel van Hart et al.

Het volgens de uitvinding voorgestelde kavel-georiënteerde zoekalgoritme onderscheidt zich van dit bekende algoritme door het volgende. Een aantal kavels wordt tijdelijk vastgezet, en alleen in deze vastgezette kavels wordt gezocht. Welke kavels worden vastgezet, wordt als volgt bepaald. De kavels die de kandidatenlijst C overlappen, vormen tesamen de kandidaatkavellijst BC. Deze kavels hebben zoals gezien een evaluatiewaarde: de gunstigste evaluatiewaarde van de vectoren in de betreffende kavel die op de kandidatenlijst C staan. Initieel kan een zo groot mogelijk aantal (beperkt door de maximaal beschikbare geheugenruimte) kandidaat-kavels die de gunstigste evaluatiewaarden hebben worden vastgezet in het werkgeheugen. Bij elke volgende bepaling van de vast te zetten kavels wordt, gegeven een aantal kandidaat-kavels die momenteel in het werkgeheugen zitten, ook voor alle hieraan grenzende kavels een evaluatiewaarde berekend (waarover later meer). De kandidaat-kavels vormen, tesamen met de buurkavels van de kandidaat-kavels in het geheugen, de kavelverzoeklijst BR, Hieruit worden, op grond van de berekende evaluatiewaarden, de kavels geselecteerd die worden vastgezet in het werkgeheugen. De bepaling van de vastgezette kavels zal in de loop van het zoekalgoritme regelmatig geschieden.

De vectoren op de kandidatenlijst C die niet in een vastgezette kavel zitten worden tijdelijk verwijderd van de lijst en op een wachtlijst geplaatst. Dit heeft tot gevolg dat de gevonden paden naar de doelen niet optimaal hoeven te zijn, want de kandidaat-vectoren werden niet in volgorde van hun evaluatiewaarde geëxpandeerd, hetgeen volgens Hart et al. nodig is voor de optimaliteit. Wanneer een doel is bereikt is het dus nog mogelijk dat er een nog niet gevonden beter pad is. Daarom moet, voor het garanderen van de optimaliteit, nog verder Wt>rden gezocht.

Tijdens het zoeken is op elk moment alleen het pad behorend bij de kandidaatvector met de op dat moment gunstigste evaluatiewaarde gegarandeerd optimaal, omdat alle vectoren die een gunstigere evaluatiewaarde hebben gehad zijn onderzocht en hebben geleid tot paden met een minder gunstige evaluatiewaarde. Een doelvector op de kandidatenlijst kan dus alleen ervan verwijderd worden wanneer alle andere vectoren op de kandidatenlijst een ongunstigere evaluatiewaarde hebben. Er moet dus worden doorgezocht totdat alle vectoren op de kandidatenlijst een ongunstigere evaluatiewaarde hebben dan alle doelvectoren. Vectoren op de kandidatenlijst met een ongunstigere evaluatiewaarde dan alle doelvectoren kunnen nooit een beter pad opleveren en kunnen dus verwijderd worden; de evaluatiewaarde f is immers monotoon niet-dalend tijdens het zoeken (zie Hart et al.).

Een stroomdiagram van het gemodificeerde zoekalgoritme is weergegeven in figuur 4. Dit algoritme onderzoekt zoals gezegd alleen de kandidaatvectoren die in de vastgezette kavels zitten (lijst L). De met het algoritme van figuur 2 overeenkomende stappen zijn aangeduid met stippellijn, de nieuwe stappen met doorgetrokken lijn. De nieuwe stappen zullen nu worden toegelicht.

In blok 31 worden de lijst L met vastgezette kavels en de kavelverzoeklijst BR leeg geïnitialiseerd, alsmede de gunstigste f-waarde over kandidatenlijst C, genaamd f^, en de ongunstigste f-waarde over zoeklijst T, genaamd fu, bepaald. In blok 32 worden ófwel foutmeldingen gelezen, waarna alle vectoren die in een "foute" (bijvoorbeeld onleesbare) kavel zitten van kandidatenlijst C worden verwijderd, ófwel meldingen van het inlezen van een kavel in het geheugen. Als in dit laatste geval een beschikbare kavel b niet in lijst L met vastgezette kavels zit, wordt zijn evaluatiewaarde f(b) vergeleken met de beste evaluatiewaarde van de rij boodschappen tot dan toe, vlu genaamd. Indien nodig wordt vlu aangepast. In blok 33 wordt onderzocht of kandidatenlijst C leeg is. Is de kandidatenlijst C leeg door foutmeldingen in blok 32, dan worden in blok 39 de niet bereikte doelvectoren van doellijst DV verwijderd, worden de juiste cumulatieve evaluatiewaarden toegekend aan de wel bereikte doelvectoren en worden de vastgezette kavels vrijgegeven. Is de kandidatenlijst C niet leeg, dan wordt in blok 34 een gefilterde kandidatenlijst CL gevormd door te testen welke elementen van kandidatenlijst C in lijst L met vastgezette kavels zitten. In blok 35 wordt vervolgens onderzocht of gefilterde kandidatenlijst CL leeg is of dat genoemde evaluatiewaarde vlu in blok 32 een gunstigere waarde heeft gekregen dan de mediaan van de evaluatiewaarden van de kavels op lijst L van vastgezette kavels, dat wil zeggen dat er een belangrijke nieuwe kavel is gelezen. Indien aan tenminste één van deze beide voorwaarden is voldaan gebeurt in blok 36 het volgende. Alle vastgezette kavels worden vrijgegeven, en kandidaatkavellijst BC, kavelverzoeklijst BR, lijst van vastgezette kavels L en gefilterde kandidatenlijst CL worden opnieuw bepaald, waarna, als de gefilterde kandidatenlijst CL leeg is geworden, wordt gewacht op het in het geheugen inlezen van een kavel, dit alles herhaald totdat CL niet leeg is of C leeg. Vervolgens wordt in blok 37 onderzocht of kandidatenlijst C leeg is. Zo ja verder naar blok 39, zo nee verder naar blok 4. Enkele blokken hebben slechts kleine wijzigingen ondergaan; zij zullen worden aangeduid met hun nummer van figuur 2 met de toevoeging "A". In blok 5A wordt onderzocht of vector v in zoeklijst T zit en tevens de gunstigste evaluatiewaarde van alle vectoren op de kandidatenlijst C heeft. Is aan beide voorwaarden voldaan, dan kan vector v van de zoeklijst T af. In blok 8A wordt vector v niet alleen uit kandidatenlijst C maar ook uit gefilterde kandidatenlijst CL verwijderd. In blok 9A worden de opvolgers van vector v die binnen een bepaalde kavel liggen bepaald. Blok 11A verschilt in zoverre van blok 11, dat indien de kavel van vector v^ in L zit, vector v^ ook wordt toegevoegd aan gefilterde kandidatenlijst CL, alvorens te worden toegevoegd aan kandidatenlijst C (op twee plaatsen in blok 11). In blok 38 worden f·^ en fu aangepast aan de nieuwe kandidatenlijst C respektievelijk zoeklijst T, en worden vectoren uit kandidatenlijst C of gefilterde kandidatenlijst CL met slechtere evaluatiewaarde dan fu en doelvectoren met betere evaluatiewaarde dan f^ verwijderd. Ze blijven uiteraard wel in zoekboom S bewaard. In blok 39 tenslotte worden de niet bereikte doelvectoren van doellijst DV verwijderd, worden de juiste cumulatieve evaluatiewaarden toegekend aan de wel bereikte doelvectoren en worden de vastgezette kavels vrijgegeven.

Omdat het voertuig constant in beweging is, verandert tijdens het zoeken de bronvector voortdurend. Het is daarom handig om achterwaarts te, zoeken, dat wil zeggen dat er een route bepaald wordt van het vaste doel naar de actuele plaats van het voertuig.

Nu zal de bepaling van de vast te zetten kavels volgens een uitvoeringsvorm beschreven worden. Zoals gezien vormen de kavels die de kandidatenlijst C overlappen tesamen de kandidaatkavellijst BC. Voor alle aangrenzende kavels van de kandidaatkavels die momenteel in het werkgeheugen vastgezet zijn wordt als volgt een evaluatiewaarde bepaald. Zie figuur 5. De verbindingslijn van de middens van de actuele kavel b en de betreffende buurkavel b’ snijdt de gemeenschappelijke grens, of het verlengde hiervan, in punt z. De evaluatiewaarde f(b') van buurkavel b' wordt nu gedefinieerd als: f(b') = g(vb) + h(vb,z) + h(z) , waarbij vb de vector in kavel b op de kandidatenlijst is die de gunstigste evaluatiewaarde heeft (gesteld dat er maar één zo'n vector is): f(vb) = f(b), g(vb) de cumulatieve weegfactor van een reeds geplande deelroute van vector vb naar het doel d, h(vb,z) de weegfactor van een geïdealiseerd rechtlijnig pad tussen het eindpunt van vector vb en punt z, en h(z) de weegfactor van een geïdealiseerd rechtlijnig pad tussen punt z en de actuele positie s van het voertuig.

Indien er verschillende vectoren zijn met de beste evaluatiewaarde van kavel b, kan bijvoorbeeld diegene gekozen worden die het dichtst bij punt z ligt.

Wanneer een kavel b' aan verschillende vastgezette kavels grenst, wordt de gunstigste waarde voor f(b') gekozen.

Bij het bepalen van de opvolgers van een vector v kan zich bij het kavel-georiënteerde algoritme het volgende probleem voordoen. Als vector v de grens van een kavel raakt, kunnen één of meer opvolgers in een buurkavel liggen, die misschien niet is vastgezet in het werkgeheugen. Dit kan zoals aan de hand van figuur 6 wordt beschreven worden opgelost.

Vector v^ van kavel b^ raakt de grens van kavels b^ en b2- Bij het bepalen van de opvolgers van v^ (aangeduid door zogenaamde thread pointers) wordt, zodra een opvolger v3 in een niet vastgezette buurkavel b2 ligt, vector v^ met een pointer naar v3 aan de kandidatenlijst C toegevoegd. Deze pointer geeft aan dat bij de onderbroken bepaling van de opvolgers van v^ verder moet worden gegaan vanaf v3, zodra kavel b2 is gelezen en vastgezet. Wanneer dit het geval is moet het bepalen van de opvolgers van v1 opnieuw worden opgeschort bij v^ indien b^ niet meer zou zijn vastgezet.

Door bij elke onderbreking aan de aan kandidatenlijst C toegevoegde vector met pointer een "oneindig gunstige" evaluatiewaarde toe te kennen wordt bewerkstelligd dat zodra de buurkavel gelezen is, hij wordt vastgezet en de bepaling van de opvolgers verder gaat, tot ze allemaal gegenereerd en onderzocht zijn.

Wanneer het voertuig in beweging is correspondeert de actuele positie niet met de opgegeven beginpositie waarnaartoe een optimale route wordt gezocht. Indien tijdens dit zoeken op een gegeven moment de actuele positie door de zoekboom bereikt wordt, kan het zoeken worden gestopt. In het geval dat na het bepalen van de optimale route naar de opgegeven beginpositie de actuele positie buiten de gegenereerde zoekboom ligt, moet worden doorgegaan met zoeken totdat de zoekboom de actuele positie bereikt heeft.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het bepalen van een optimale route tussen een beginpositie en een eindpositie aan de hand van verkeerstechnische informatie, door herhaalde selectie van vectoren en expansie van een zoekboom, die vectoren bevat, die reeds geplande deelroutes vormen, waarbij aan elke vector een weegfactor is toegekend en voor elke deelroute een cumulatieve weegfactor wordt bepaald door optelling van de weegfactoren van de vectoren van de reeds geplande deelroute, met het kenmerk, dat de informatie in kavels is verdeeld, waarbij voor de herhaalde selectie van vectoren en expansie van de zoekboom slechts vectoren in aanmerking komen uit een vantevoren vastgesteld maximaal aantal kavels, die worden geselecteerd uit een totaal van beschikbare kavels op basis van een evaluatiewaarde, die wordt bepaald door een som van de weegfactoren van de samenstellende vectoren van een reeds geplande deelroute en van een geschatte fictieve via die kavel nog af te leggen deelroute.

2. Navigatiesysteem met een routeplanner, voorzien van: - een geheugen voor het kavelsgewijs opslaan van verkeerstechnische informatie; - een invoer/uitvoer eenheid voor in- en uitvoer van informatie over begin- en eindbestemming; - een processor die zodanig is geprogrammeerd, dat door herhaalde selectie van vectoren en expansie van een zoekboom, die vectoren bevat, die reeds geplande deelroutes vormen, een optimale route berekend wordt van een gegeven begin- naar een gegeven eindbestemming, op grond van aan elke vector toegekende weegfactoren; met het kenmerk, dat het geheugen een achtergrondgeheugen, waarin de verkeerstechnische, kavelsgewijs georganiseerde informatie is opgeslagen, en een werkgeheugen bevat, waarin slechts die kavels vanuit het achtergrondgeheugen worden overgebracht, die zijn geselecteerd op basis van een evaluatiewaarde, die wordt bepaald door een som van de weegfactoren van de samenstellende vectoren van een reeds geplande deelroute en van een geschatte fictieve via die kavel nog af te leggen deelroute, waarbij voor de herhaalde selectie van vectoren en expansie van de zoekboom slechts vectoren in aanmerking komen uit kavels in het werkgeheugen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde evaluatiewaarde voor een kavel in het werkgeheugen wordt bepaald door de gunstigste evaluatiewaarde van alle vectoren in die kavel die op een kandidatenlijst staan, en voor een buurkavel van een kavel in het werkgeheugen wordt bepaald door optelling van de weegfactor van een geïdealiseerd rechtlijnig pad tussen een actuele positie en een punt z, dat een snijpunt is van een verbindingslijn van middens van genoemde kavel en genoemde buurkavel met een gemeenschappelijke grens (of het verlengde daarvan) van genoemde kavel en genoemde buurkavel, en van de weegfactor van een geïdealiseerd rechtlijnig pad tussen genoemd punt z en een eindpunt van een vector v^ in genoemde kavel, en van de cumulatieve weegfactor van een reeds geplande deelroute van genoemde vector Vjj naar een doel vector.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat vector Vjj van alle vectoren in genoemde kavel die op de kandidatenlijst staan de gunstigste evaluatiewaarde heeft.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat wanneer er verschillende vectoren in een kavel die op de kandidatenlijst staan de gunstigste evaluatiewaarde hebben, genoemde vector Vjj die vector is, die de kleinste afstand tot genoemd punt z heeft.

6. Werkwijze volgens conclusie 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat wanneer een buurkavel aan verschillende kavels in het werkgeheugen grenst, de evaluatiewaarde van deze buurkavel de gunstigste van de gevonden evaluatiewaarden is.

7. Navigatiesysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het navigatiesysteem voorzien is van middelen voor het bepalen van een actuele positie en dat de route-planner voorzien is van middelen ter vergelijking van de actuele positie met posities op gevonden routes, waarbij de route-planner bij geconstateerde ongelijkheid verder zoekt en bij geconstateerde gelijkheid stopt.

8. Navigatiesysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in het werkgeheugen geheugenruimte is gereserveerd voor een kandidatenlijst met voor expansie te selecteren vectoren, een zoekboomlijst met totnutoe onderzochte vectoren met hun evaluatiewaarden en verwijzingspointers, een zoeklijst met nog niet gevonden doelvectoren, een kandidaatkavellijst met kavels die de kandidatenlijst overlappen, een kavelverzoeklijst met kandidaatkavels en buurkavels van de kandidaatkavels in het werkgeheugen, een lijst van vastgezette kavels met kavels in het werkgeheugen, en een gefilterde kandidatenlijst met vectoren van de kandidatenlijst die in een kavel in het werkgeheugen zitten.