CN101339042B - 一种个性化的动态路况信息生成及导航系统 - Google Patents

Abstract

一种个性化的动态路况信息生成及导航系统，由请求单元和处理单元组成。处理单元具备电子地图，实时路况信息，预测路况信息，以及默认路况信息。请求单元向处理单元提交路况信息查询请求时，同时提交请求单元的约束条件，包括出发地，出发时间，目的地，以及请求单元的牌号、归属地等其他属性。然后处理单元生成一张动态路况信息表；动态路况信息表中某条道路的路况信息根据预期请求单元进入道路的时刻，以及实时路况信息，预测路况信息和默认路况信息得到。再根据动态路况信息表规划最佳路径。采用本发明的方法能够为不同的个体不同的导航任务准确地生成动态的路况信息，有效的提高路径规划的可靠性。

Description

一种个性化的动态路况信息生成及导航系统

技术领域：

本发明属于道路交通管理领域，特别的是涉及实时路况信息的导航系统。

背景技术

现在，有越来越多的人和行业使用导航系统，导航系统也在很大程度上方便了人们生活。

然而，随着车辆的增多，城市道路交通状况也逐渐变化，有些时段有些道路基本处于拥堵状态，而且道路上经常会发生许多突发事件，例如车辆挂擦、车祸、道路维护等等，致使拥堵现象变得越来越严重，为交通管理和用车人员带来了很大的不便。

单纯根据电子地图进行导航的导航系统能够引导用户按最短或费用最低的路径到达目的地，然而这样的导航系统并不能够引导用户规避当前的拥堵路段。

专利200510023223.0公布了一种能够发布及应用实时路况信息的方法，导航系统根据最新实时路况信息计算最优路径时，能够在一定程度上避免拥堵路段。

然而，城市的道路通行状况非常复杂，一方面道路通行状况是动态发展的，需要导航的车辆的时间和空间也在不断变化，另一方面有许多道路对允许通行的车辆有限制。因此，如果采用相同的路况信息计算不同类型的车或不同出发点时的导航需求，所得到的最优路径并不一定就是实际最优路径。

专利200710080198.9考虑车辆在行走过程中路况信息可能会发生变化，因此提出方案，根据预计车辆移动到某个区域所花费的时间，用历史统计的道路路况信息数据代替实时路况信息，参与最优道路的计算，能够在一定程度上提高导航的准确性。然而，许多时候引起道路拥堵的交通事故是随机发生的，由历史路况信息统计得到的路况信息并不一定准确，另外，导航个体间也存在着差异，例如其速度限制、在不同道路上的可行和禁行性等等差别，都会导致不同的导航个体到达某个区域的可选路径和到达时间都不一样，因此采用这种方法预估道路状况可能会和实际情况有较大的差别。

在本发明中，通过分析道路交通状况可以发现，严重的拥堵往往是由车祸、交通管制等突发事件引起的，而且能够相对准确地预知会在多少时间内处理突发事件，使道路恢复畅通。因此，如果在道路导航时，考虑这些可预知处理时间的突发事件，同时结合导航个体的出发地点，出发时间，以及本身速度、种类、属性等因素，采取合适的模拟计算方法，则能够准确地生成适合本导航个体本次导航任务的个性化城市路况信息，而根据此个性化的城市路况信息能够生成最接近实际的最优路径，从而对每个导航个体都能够进行有效的引导，避开拥堵路段。

发明的内容

本发明的主要目的是为不同的导航个体以及不同的导航任务提供个性化的动态路况信息，并根据此动态路况信息进行导航。

本发明的系统中，系统由请求单元和处理单元组成，所述处理单元具备道路节点线路数据，即电子地图，处理单元还具有实时路况信息，预测路况信息，默认路况信息；所述预测路况信息具备时间限制参数，例如类似“有效期为30分钟”这样的意思，这对生成准确的动态路况信息是非常有利的；所述请求单元向处理单元提交路况信息查询请求时，同时提交请求单元的约束条件，所述约束条件包括但不限定于包括出发地点(A)，出发时间(T1)；所述处理单元接收请求单元的查询请求后，会生成一张适合请求单元的动态路况信息表；所述动态路况信息表中某条道路(R)的路况信息根据预期请求单元进入道路R时的时刻，以及实时路况信息，预测路况信息和默认路况信息得到。

在请求单元提交查询请求时，还会提交请求单元其他的约束条件包括但不限定于包括以下一种或几种条件：请求单元的速度限制，请求单元车牌号类别，如单/双号，请求单元地域归属，如本地车/外地车，请求单元的载重限制，请求单元的服务性质，如公交车，出租车，私家车之类，请求单元的车种，如汽车，摩托车，公交系统等，以及按照何种标准规划最优路径，例如最短路径，最快路径，费用最低路径等；所述道路节点线路数据或者路况信息中包括但不限定于包括以下一种或几种内容：道路的养护计划，道路上分时段的禁行规定，道路上不同牌号类型车的禁行规定，道路上车载重量的限制，道路上不同车身高度的禁行规定，道路上不同行业车的禁行规定；所述动态路况信息表计算过程还考虑上述请求单元的约束条件以及上述地图或路况信息的内容。

处理单元接收查询请求后，开始生成针对请求单元的动态路况信息表，其中一种生成步骤为：。

1).以出发点A为起点，设置此时A点预期到达时刻Tai为T1，查找与A连通的道路节点集合B；

2).查找以A为起点，集合B中的任一节点Bi为终点的道路段Rbi；查找是否有对应道路Rbi的实时路况信息，如果有且时刻Tai与当前系统时间的差别在允许范围内，则设置道路Rbi的动态路况信息为此实时路况信息；如果没有，则查找是否有对应Rbi的预测路况信息，如果有则判断时刻Tai是否在预测路况信息的时间限定参数允许范围内，如果在则设置道路Rbi的动态路况信息为预测路况信息；如果没有则设置Rbi的动态路况信息为默认路况信息；根据地图数据以及Rbi的上述动态路况信息，计算请求单元预计到达节点Bi的时刻Tbi，如果A有多条路径到达节点Bi，选择最佳的到达时刻为Tbi；

3).以节点Bi为起点，设置此时预期到达时刻为Tbi，查找与Bi连通的道路节点集合C(不包括A)，进行步骤2描述的计算；计算节点集合B与集合C构成的道路的动态路况信息；

4).其他节点道路的动态路况信息参照步骤2和步骤3进行计算。

生成动态路况信息表后，所述处理单元可以进一步的按请求单元提出的目的地导航要求，根据动态路况信息表计算出发地点到目的地的一条或多条最佳路径。

进一步的，所述处理单元还根据得到的动态路况信息表，计算在出发时间从目的地出发，后延一段或几段时间后，请求单元所能够到达的范围，并以图形方式在地图上显示所述范围。因此，通过图形的方式，可以直观的看出从出发点出发后，经过类似15分钟、30分钟、1小时这样时间间隔后能够到达什么地方。

而所述请求单元在按所述最佳路径行驶时，有可能实际到达某条道路的时刻与计算最佳路径时计算到达该道路的预计时刻的偏差超出规定范围，也有可能会偏离最佳路径，或者处理单元接收了可能影响最佳路径的新的路况信息时，此时处理单元则重新计算动态路况信息表，然后根据新的动态路况信息表计算最佳路径。

本发明的功能模块可以有多种实现形式，其中一种是所述处理单元为网络服务器，所述请求单元为车载或手持移动导航终端，或者为网络应用终端，如联网的个人微机；所述处理单元计算后将所述动态路况信息表，或者根据动态路况信息表制作的图形数据发送给请求单元。其中采用图形数据方式发送给请求单元时，能够使不具备电子地图的普通请求单元，例如普通联网的家用电脑用户，也可以获知其专用的动态路况信息，既方便其出行，也有利于缓解城市交通压力。

在另一种实现形式中，所述处理单元为网络服务器，所述请求单元为车载或手持移动导航终端，或者为网络应用终端；所述请求单元具有电子地图和最佳路径运算模块，所述请求单元接收目的地导航请求；所述处理单元将所述动态路况信息表发送给请求单元，所述请求单元根据所述动态路况信息表计算出发点到目的地的最佳路径。

第三种实现形式中，所述处理单元为一至多台网络服务器，所述请求单元为车载或手持移动导航终端，或者为网络应用终端；所述处理单元将计算得到的最佳路径以图形或数据的方式发送给请求单元。第四种实现形式中，所述处理单元为车载或手持移动导航终端，处理单元包含请求单元功能；同时系统还包括服务中心，处理单元能够从服务中心获得实时路况信息以及预测路况信息。然后进行前述的动态路况信息表计算和最佳路径规划。所述请求单元按所述最佳路径行驶时，如果实际到达某条道路的时刻与计算最佳路径时计算到达该道路的预计时刻的偏差超出规定范围，或者实际行驶路径偏离最佳路径，或者接收了与最佳路径上的动态路况信息有显著差别的实时路况信息或预测路况信息，则会重新计算动态路况信息表，然后再计算最佳路径。

附图说明：

图1为本发明所述系统的一个优选例的整体结构，其中处理单元为一台网络服务器11，有三种类型的请求单元，分别为移动电话12，联网微机13，车载导航仪14。

图2为实时路况信息表的结构图。

图3为预测路况信息表的结构图。

图4为默认路况信息表的结构图。

图5为道路节点的局部结构图。

图6为本发明所述系统的一个优选例的整体结构，包括网络服务器61，移动导航仪62。

具体实施方式

在本发明的一个具体实施例中，系统的结构如图1所示。系统的处理单元是网络服务器11，显然，按照现有技术，也可以用多台服务器组成处理单元。处理单元存储有实时路况信息，预测的路况信息，默认的路况信息，以及电子地图。

处理单元可以从多种渠道收集路况信息，例如道路监控装置，外勤人员，路况信息采集车，交管部门等等。这些路况信息采集后，经分析后，描述道路当前实时路况的存贮在一张实时路况信息表中。其中一种优选实时路况信息表结构如图2所示，每条实时路况信息具有两个参数，参数1为该条路况信息对应哪个道路段，参数2为该道路段的速度，即该道路的路况。当然，也可以用通过该道路段所花的时间来描述该段道路的路况。

有些路况信息可以预测其有效时间，例如道路上发生的车辆挂擦等小意外可能只要15分钟就能够处理，而重大交通事故可能需要1个小时或2个小时才能处理完毕，这都可以通过现场勘察后比较准确的判断出。也有些路况信息，例如道路的暂时养护计划，暂时的交通管制也都有明确的开始时间和结束时间。对于其他类型的拥堵，例如车流量太大引起的拥堵，通过了解现场后也可以基本估计出大概什么时候会缓解。象这些路况信息可以估计其有效期，称之为预测的路况信息。这类预测的路况信息往往会对交通状况产生比较重大的影响，因此实时导航时，应考虑其作用，否则可能会使导航不准确。在本发明的一个优选例中，预测的路况信息的结构如图3所示，预测的路况信息共同构成一张二维表，每一条都有开始生效时间和失效时间。当然，如果某条道路具有多条预测路况信息，也可以一并列在预测路况信息表中。

默认的路况信息是道路规律性的路况信息，例如大多数时候道路都是畅通的，如果以速度表示路况则此时道路的默认路况信息为道路允许的行驶速度。但是道路的通行状况往往还具有天和周的周期特点。例如往往早上8～9点和下午5～6点为拥堵高峰期，而周末则是畅通的。所以默认的路况信息最好由图4所示，对不同时段的默认路况信息分别描述。

处理单元还具有电子地图和导航软件，这都是现有技术，在此不多述及。

另外，道路管理部门往往会对道路的通行许可加以限制，例如有些道路不允许外地车辆通行，有些道路不允许载重车辆通行，有些道路对车高和车长有限制，有些道路则单双号的车辆只能隔天行驶，有些道路则是公交专用道路，有些道路禁行出租车。对于这些规定，有些是长期的规定，有些是暂时的管制措施。对于长期的规定，可以在电子地图上加以整合，而短期的规定则可以编码成一条预测的路况信息，用一个枚举类型描述此条道路对哪些车是禁行的。

在图1的优选例中，系统的请求单元有联网微机13，也有车载导航系统14及手持导航设备12。

在一个优选例中，微机13是普通的个人电脑，当用户需要了解路况信息时，通过微机13上的客户端软件提交查询请求，包括出发时间和出发地点，当然也可以包括其他的特有属性信息，例如车牌的单双号，本地/外地，载重量，车高，车长，是否是公交车、出租车、特种车辆等信息。

处理单元接收查询请求后，开始生成针对本用户的动态路况信息。显然，在考虑上诉三种路况信息以及查询者的属性等约束条件下，可以设计多种算法计算动态路况信息表。在本发明的一个优选例中，动态路况信息以速度表示，采用以下的过程进行计算：

1).如图5所示，设出发点为A，则预计请求单元达到A的时刻为出发时刻T1。然后查找与A连通的道路节点集合B，图5中具体包括节点B1，B2，B3，B4；

2).以其中的任意一点B1为例，在电子地图中查找以A为起点，B1为终点的道路段Rb1；然后在实时路况信息表中查找是否有对应道路Bb1的实时路况信息，如果有且时刻T1与当前系统时间的差别在允许范围内，则设置道路Rb1的动态路况信息为此实时路况信息；如果没有，则查找预测路况信息表中是否有对应Rb1的预测路况信息，如果有则判断时刻T1是否在预测路况信息的时间限定参数允许范围内，如果在则设置道路Rb1的动态路况信息为预测路况信息；如果没有则在默认路况信息表中查找Rb1在T1时刻的默认路况信息为动态路况信息。当然，在上述判断之前也可以先查找道路Rb1是否有禁行标志，如果按禁行标志规定不允许请求单元在T1时刻通过，则可直接设置Rb1的动态路况信息的通行速度为0，或者通过时间为无限大。

如果请求单元可以在Rb1通过，则可以根据动态路况信息中的速度以及Rb1的长度计算请求单元到达节点B1的时刻TB1。

如果有些节点有多条到达路径，例如图5中的节点C3，则选择最佳到达路径的时刻为本节点的到达时刻。根据现有技术，所述最佳路径的判断标准可以有多种，例如按照最短时间，或最短距离，或费用最低等标准。

3).对于节点B2，B3，B4也按类似B1的方法计算。计算完后，从待计算的节点集合中删除节点A。

4).其他节点道路的动态路况信息参照步骤2和步骤3进行计算。计算好动态路况信息表后，处理单元可以以不同的方式将动态路况信息表的内容发送给微机13。在一个优选例中，处理单元根据动态路况信息表生成一张路况图，然后将图形数据发送给微机13，微机13可以将图形显示或重画，直观的了解各处道路的通行状况。

在另一个优选例中微机13中存贮有电子地图，处理单元将计算好的动态路况信息表发送给微机13，微机13根据电子地图以及动态路况信息表以图形的方式在屏幕上显示道路通行状况。

在一个优选例中，处理单元或微机13还会根据动态路况信息表，或者还包括生成动态路况信息表时各个节点的到达时刻对对节点和道路进行分类，比如15分钟内能够到达的归为一组，15～30分钟能够到达归为另一组……然后以不同颜色显示不同组中的道路，这样，用户能够非常直观的了解在不同的时间能够到达哪些区域，为出行规划带来方便。

在本发明的一个优选例中，微机13还提交目的地最佳路径规划请求，此时处理单元在生成动态路况信息表后，根据表中内容和电子地图以及规划的条件生成一条或几条最佳路径。然后以图形或数据的方式发送给微机13。显然，根据现有技术，也可以微机13中存贮电子地图，然后根据处理单元传送来的动态路况信息表计算最佳路径。

在本发明的一个优选例中，请求单元是一部普通的移动电话12，当用户从移动电话12提交查询请求时，提交查询的出发地，出发时间，目的地，如果还有车牌类别，本/外地类别等附加信息则也一并提交。按照现有技术，信息提交可以有多种形式，例如运行于移动电话上的一个用户交互程序，或者通过短信息方式，或者以语音电话方式。

处理单元接收移动电话12提交的查询请求后，按前述方法生成针对本次请求的动态路况信息表，然后按动态路况信息表生成最佳路径，并将最佳路径以图形或数据的方式发送回移动电话12。显然，随着技术的发展，移动电话的功能会越来越强大，例如象现在的智能手机，因此，处理单元也可以将更多的信息发送给移动电话12，例如动态路况信息表，或根据动态路况信息表生成的图形等。

在本发明的另一个优选例中，请求单元是一部手持或车载导航仪14，具有电子地图和路径规划模块，车载导航仪通过无线通讯网络与处理单元11连接，用户从导航仪14提交查询请求，包括提交查询的出发地，出发时间，目的地，如果还有车牌类别，本/外地类别等附加信息则也一并提交。

处理单元接收导航仪提交的查询请求后，按前述方法生成针对本次请求的动态路况信息表，然后将动态路况信息表发送给导航仪14，导航仪14再就此规划最佳路径。

在本发明的另一个具体实施例如图6所示，包括网络服务器61和移动导航仪62。移动导航仪62可以是车载导航仪，手持导航仪，带导航功能的智能电话等形式。导航仪62具备本发明所述的处理单元和请求单元的功能，具备电子地图，以及实时路况信息，预测路况信息，默认路况信息，用户交互界面。对于导航仪62其他的功能模块例如路径规划模块，GPS模块，语音模块，图形界面等等因为在现有技术中被充分公示，在此不多述及。

服务器61能够汇集并分析各种渠道来的路况信息，区分为实时路况信息、预测的路况信息，如果有必要，也可以对历史路况信息进行统计，生成分时间段的默认路况信息。服务器将路况信息发布给导航仪62。

在一个优选例中，服务器61与导航仪62间通过无线通讯方式传送信息。

其中一种方案是通过各种移动通讯网络，例如GPRS/CDMA等信道，与此相应，导航仪62也具备相应的通讯模块。按照已有技术，服务器61可以将各种路况信息通过短信，或者彩信，或者网络连接，或者是以广播信息等方式发送给导航仪62。

而在另一种方案中，服务器61通过无线广播方式，如FM的数据广播频道发送路况信息。导航仪62具有相应的收听接收模块，接收上述路况信息。

在另一种方案中，服务器61通过无线寻呼方式发送路况信息。导航仪62具有相应的寻呼接收模块，接收上述路况信息。

在另一种方案中，服务器61通过移动电视专用发送频道发送路况信息。导航仪62具有相应的电视接收模块，接收上述路况信息。

上述路况信息发送可以采取逐条方式，也可以用多条打包方式发送，对此已有公知技术描述，在此也不多述及。信息可以采用多种格式编码。

然后导航仪62分析接收的路况信息，再整合到相应的实时路况信息表，预测路况信息表以及默认路况信息表中。

在需要导航时，用户在导航仪62的用户交互界面输入导航的各种要求，如出发地，出发时间，目的地，本车的其他特性如本/外地，单/双牌号，载重量，车高，车所属行业(如出租车、公交车、私家车、特殊行业等)等等。当然，象本车特性这样的信息也可以预先存储在导航仪62的数据存贮单元中，在导航时自动读取相应的信息。另外，如果用户是从当前时刻当前位置出发，则也可以直接读取当前GPS仪的地理位置以及系统时间作为出发地点和出发时间。

接收输入后，参照前述方法，导航仪62开始生成适合本次导航任务的动态路况信息表，然后根据动态路况信息表生成最佳路径，指引用户行驶。

当然，导航仪62也可以将动态路况信息表以图形方式在屏幕上显示，或者更进一步的根据动态路况信息表计算，或者直接采用计算动态路况信息表时得到的每条道路的预计到达时间，以图形和着色的方式在屏幕上显示。

而在导航过程中，可能导航仪62会接收新的路况信息，而新的路况信息可能会影响最佳路径，也可能导航个体会偏离最佳路径，或者实际到达某条道路的时刻与计算最佳路径时应该到达该道路的预计时刻的偏差超出规定范围。则导航仪会重新计算动态路况信息表，然后再计算最佳路径。

以上所描述的仅是本发明的具体实施例，任何根据本发明所记载的技术要素所做的等同变换，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于生成个性化动态路况信息的导航系统，其特征在于：所述的导航系统由请求单元和处理单元组成，所述处理单元具备道路节点线路数据，实时路况信息，预测路况信息，默认路况信息；所述预测路况信息具备时间限制参数；所述请求单元向处理单元提交路况信息查询请求时，同时提交请求单元的约束条件，所述约束条件包括出发地点A，出发时间T1；所述处理单元接收查询请求后，生成一张动态路况信息表；所述动态路况信息表中包含道路段(R)以及道路段(R)的动态路况信息，并且根据请求单元预期进入道路段(R)的时刻选择实时路况信息，预测路况信息和默认路况信息之一作为道路段(R)的动态路况信息。

2.根据权利要求1的导航系统，所述请求单元的约束条件还包括以下至少一种条件：请求单元的速度限制，请求单元车牌号类别，请求单元地域归属，请求单元的载重限制，请求单元的服务性质，请求单元的车种，以及按照何种标准规划最优路径；所述道路节点线路数据，或者实时路况信息，或者预测路况信息，或者默认路况信息中包括以下至少一种内容：道路的养护计划，道路上分时段的禁行规定，道路上不同牌号类型车的禁行规定，道路上车载重量的限制，道路上不同车身高度的禁行规定，道路上不同行业车的禁行规定。

3.根据权利要求2的导航系统，所述动态路况信息表的生成步骤为：

1).以A为起点，设置此时A点预期到达时刻Tai为T1，查找与A连通的道路节点集合B；

2).查找以A为起点，集合B中的任一节点Bi为终点的道路段Rbi；查找是否有对应道路段Rbi的实时路况信息，如果有且时刻Tai与当前系统时间的差别在允许范围内，则设置道路段Rbi的动态路况信息为此实时路况信息；如果没有实时路况信息或时刻Tai与当前系统时间的差别不在允许范围内，则查找是否有对应道路段Rbi的预测路况信息，如果有则判断时刻Tai是否在预测路况信息的时间限定参数允许范围内，如果在则设置道路段Rbi的动态路况信息为预测路况信息；如果没有预测路况信息或时刻Tai不在预测路况信息的时间限定参数允许范围内，则设置道路段Rbi的动态路况信息为默认路况信息；根据地图数据以及道路段Rbi的上述动态路况信息，计算请求单元预计到达节点Bi的时刻Tbi，如果A有多条路径到达节点Bi，选择最佳的到达时刻为Tbi；

3).以节点Bi为起点，设置此时预期到达时刻为Tbi，查找与Bi连通的不包括A的道路节点集合C，进行步骤2描述的计算；计算节点集合B与集合C构成的道路的动态路况信息；

4).其他节点道路的动态路况信息参照步骤2和步骤3进行计算。

4.根据权利要求1或2或3的导航系统，所述处理单元还接收请求单元提出的目的地导航请求，所述处理单元根据所述动态路况信息表计算出发地点到目的地的一条或多条最佳路径。

5.根据权利要求1或2或3的导航系统，所述处理单元进一步根据得到的动态路况信息表，计算在出发时间从目的地出发，后延一段或几段时间后，请求单元所能够到达的范围，并以图形方式在地图上显示所述范围。

6.根据权利要求4的导航系统，所述请求单元按所述最佳路径行驶时，如果实际到达某条道路的时刻与计算最佳路径时计算到达该道路的预计时刻的偏差超出规定范围，或者实际行驶路径偏离最佳路径，或者处理单元接收了可能影响最佳路径的新的实时路况信息、或者预测路况信息、或者默认路况信息时，则会重新计算动态路况信息表，然后再计算最佳路径。

7.根据权利要求1或2或3的导航系统，所述处理单元为网络服务器，所述请求单元为车载或手持移动导航终端，或者为网络应用终端；所述处理单元将所述动态路况信息表，或者根据动态路况信息表制作的图形数据发送给请求单元。

8.根据权利要求1或2或3的导航系统，所述处理单元为网络服务器，所述请求单元为车载或手持移动导航终端，或者为网络应用终端；所述请求单元具有电子地图和最佳路径运算模块，所述请求单元接收目的地导航请求；所述处理单元将所述动态路况信息表发送给请求单元，所述请求单元根据所述动态路况信息表计算出发点到目的地的最佳路径。

9.根据权利要求4的导航系统，所述处理单元为一至多台网络服务器，所述请求单元为车载或手持移动导航终端，或者为网络应用终端；所述处理单元将计算得到的最佳路径以图形或数据的方式发送给请求单元。

10.根据权利要求6的导航系统，所述处理单元为车载或手持移动导航终端，处理单元包含请求单元功能；同时系统还包括服务中心，处理单元能够从服务中心获得实时路况信息以及预测路况信息。

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