CN102607582A - 用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于导航领域，提供一种用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法及系统，所述方法包括：路径规划单元根据起点位置所在城市的多个出入口点和终点位置所在城市的多个出入口点，规划起点位置和终点位置之间的城际道路；路径规划单元分别进行起点位置与第一节点、第二节点与终点位置之间的路径规划；路径规划单元根据上述路径规划结果，确定行驶路径，传至储存器中备份，并传给显示单元；显示单元将所得的行驶路径显示给用户。实施本发明的技术方案，很好地解决了现有的逐个遍历的路径规划方法对于在城市与城市之间的远距离路径规划上，准确、实用性欠佳的问题，提供了一种更为可靠、高效的路径规划方法和系统。

Description

用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法及系统

技术领域

本发明涉及GPS导航领域，尤其涉及一种用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法及系统。

背景技术

在现有的GPS导航领域，对于从A地到B地的路径规划，通常采用的各种路径规划(最短路径)算法，其核心思想都是要找出从节点A到节点B的累积权值最小的路径。即从A点出发，以“逐个遍历”的方式计算以A为起点的每条路径通往下一节点的“权值”，在分别以下一节点作为起点，重复上述步骤，直至B点结束，选取节点A与节点B之间雷击权值最小者，最为最优路径。此算法最大的缺陷在于，随着终点位置与起点之间的距离的增加，该算法的运算量呈数量级倍的增加，尤其是对于城跨越城市之间的路径规划，其运算量相当大，系统出错率也较高。

而目前，本领域相关学者对于地标(Landmark)的相关研究越来越多，成为了一个研究热点，它与普通的路径描述一样，都是起到路径引导的效果，但其引导方式更直观、更符合人们的驾驶习惯。

同时学者们论述的地标(Landmark)都是基于城市小范围内的路径引导方式，而对于城市间的交通，人们缺少一种宏观上的路径引导方式。用户在进行从一个城市到达另一个城市远途出行时，往往首先想到的是从哪个出口进入高速，哪个入口下高速并进入到终点位置城市，这种由宏观到微观的思维方式更符合人们的认知习惯。而城市的出入口点恰好可以作为一种地标，起到这种引导作用。

目前的研究和现有的各种导航地图产品中，都忽略了城市出入口点这一重要远距离路径引导的地图标识。而在进行城市与城市之间的远距离路径规划时，仍然采用逐个遍历的方法进行计算，结果往往导致规划路径的结果不合理，甚至未包含较为优选的高速公路路径，导致错误的规划线路，用户更多情况下只好选择缩小路径规划范围，进行分段式的路径规划查询服务。若在现有的路径规划算法中，将城市地标这一特殊的地理位置点独立出来，特殊对待，将其应用于路径规划算法中，将有望达到意想不到的优化现有算法的效果。

综上所述，现有技术通过传统的逐个遍历法规划路径的方法，在城市与城市之间的导航过程中，要么可用性不足，要么错误率较高，所以需要一种新的车辆导航方法及系统，同时解决上述多方面的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中忽略了城市出入口点这一重要远距离路径引导的地图标识，从而人们缺少一种宏观上的，更为可靠、高效的路径引导方式的问题，提供一种用城市出入口点作为路标指引路径规划方法及系统。

为了实现发明的目的，所述方法包括以下步骤：

S1、路径规划单元接收来自GPS单元的起点位置的信息以及用户输入的终点位置的信息，进行三段式路径规划，所述三段式路径规划的步骤进一步包括：

S11)所述路径规划单元根据起点位置所在城市的多个出入口点和终点位置所在城市的多个出入口点，规划起点位置和终点位置之间的城际道路，所述路径规划的城际道路以起点位置所在城市的一个出入口点为第一节点，以终点位置所在城市的一个出入口点作为第二节点；

S12)所述路径规划单元分别进行起点位置与第一节点、第二节点与终点位置之间的路径规划；

S2、所述路径规划单元(20)根据步骤S1的路径规划结果，确定从起点位置到第一节点、再由第一节点到第二节点、最后由第二节点到达终点位置的行驶路径；

S3、所述路径规划单元将步骤S2中所确定的行驶路径传至储存器中备份，并传给显示单元；

S4、所述显示单元将所述S3步骤中所得的行驶路径显示给用户。

优选地，在本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法中，所述来自GPS单元的起点位置为GPS单元通过实时接收卫星信号而确定的车辆的当前位置。

优选地，在本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法中，在所述方法的S1步骤之前还包括建立包含各个城市出入口点信息的出入口点数据库，以提供给每一次路径规划查询请求时使用的步骤：

S0、城市出入口点采集单元对城市道路与城际道路求交集，找出所有交点作为城市的多个出入口点，并通过出入口点数据库储存所述城市的所有出入口点的坐标信息和城市的出入口点总数量的信息。

优选地，在本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法中，在所述方法的S0步骤之前还包括建立上层道路网数据库的步骤，所述上层道路网数据库包含高速、国道、省道组成的完整拓扑路网数据。

为了更好地实现发明的目的，所述用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统包括，GPS单元、路径规划单元、储存器和显示单元，其中：

所述路径规划单元用于，接收来自GPS单元的起点位置的信息以及用户输入的终点位置信息，根据起点位置所在城市的多个出入口点和终点位置所在城市的多个出入口点，规划起点位置和终点位置之间的城际道路，所述路径规划的城际道路以起点位置所在城市的一个出入口点为第一节点，以终点位置所在城市的一个出入口点作为第二节点；

所述路径规划单元进一步用于，进行起点位置和第一节点、第二节点和终点位置之间的路径规划；

所述路径规划单元还用于，根据路径规划的结果，确定从起点位置到第一节点、再由第一节点到第二节点、最后由第二节点到达终点位置的行驶路径；并将所确定的行驶路径传至储存器中备份，并传给显示单元；

所述显示单元用于，将所述行驶路径显示给用户。

优选地，在本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统中，所述来自GPS单元的起点位置为GPS单元通过实时接收卫星信号而确定的车辆的当前位置。

优选地，在本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统中，还包括用于储存所述城市出入口点信息的出入口点数据库和用于建立所述出入口点数据库以提供给每一次路径规划查询请求时使用的城市出入口点采集单元，其中，

所述城市出入口点采集单元通过对城市道路与城际道路求交集，找出所有交点作为城市的多个出入口点；所述出入口点数据库还进一步用于储存城市出入口点的坐标信息和城市出入口点总数量的信息。

优选地，在本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统中，还包括上层道路网数据库，所述上层道路网数据库包含高速、国道、省道组成的完整拓扑路网数据。

本发明通过用城市出入口点作为路标指引路径规划方法及系统，很好地提供了一种从宏观上规划路径，尤其适用于程式与城市之间的路径规划的方法及系统，给用户提供了更快捷、方便且可靠的导航服务。

附图说明

图1是本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法的流程图；

图2是本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统的结构示意图；

图3是本发明的一个实施例中湖北省所有出入口点分布情况；

图4是本发明的一个实施例中路径规划单元20进行路径规划步骤的示意图。

具体实施方式

实施本发明的技术方案，很好地解决了现有的逐个遍历的路径规划技术中，对于在城市与城市之间的远距离路径规划上，准确、实用性欠佳的问题，是一种更为可靠、高效的的路径规划方法和系统。

如图1所示，本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法的流程图，该方法运用于如图2所示的位于车载终端的一个用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统里。该系统包括GPS单元10、路径规划单元20、储存器30和显示单元40出入口点数据库50、城市出入口点采集单元60、上层道路网数据库80以及与各个单元相连接控制器运行的中心处理器70。

如图3所示，是本发明的一个实施例中湖北省所有出入口点分布情况，图中加粗的线圈部分是武汉市行政区边界，图中的小圆点即是目前采集到的城市出入口点分布状况。该图中的所有有关城市出入口点的坐标信息和城市出入口点总数量的信息均存储在事先创建好的出入口点数据库50中，供每一次路径规划查询请求时使用。

由于创建出入口点数据库50时，查找每一个现有的城市出入口点的方法是用过城市出入口点采集单元60对城市道路与求交集而找出的，所以对于一些还未开通高速公路(即城际道路)的地区，则无法找到城市出入口点，暂时也无法实施本发明的路径规划方法。如图中所示，有部分城市的边界线所包含的区域内是空白的，没有任何黑点，表明这些城市目前还未开通城际道路以及与其相关的城市出入口点。所有交点都通过出入口点数据库50储存，该出入口点数据库50还进一步储存城市出入口点的坐标信息和城市出入口点总数量的信息。

下面，将结合图4的具体实施例，以及图1的方法流程和图2的系统结构，对本发明做进一步解释：

图4是本发明的一个实施例中路径规划单元20进行路径规划步骤的示意图。如图所示，用户在位于起始位置处发出路径查询请求，于是GPS单元10通过实时接收卫星信号而确定的车辆的当前位置，并将此时的起点位置A的信息发送给路径规划单元20。路径规划单元20接收来自GPS单元10的起点位置A的信息以及用户输入的终点位置D信息，规划车辆行驶路径。

在本发明的技术方案中，并非像现有技术那样，利用“逐个遍历”的路径算法直接去寻找A点到D点的路径，而是将A点至D点的路径进一步细分为以下三个部分，分别再利用现有路径规划算法进行计算，具体如下：

(1)路径规划单元20首先根据起点位置A所在城市的多个出入口点和终点位置D所在城市的多个出入口点，规划起点位置A和终点位置D之间的城际道路。图中的起点城市A总共有两个出入口点，在此记为B1和B2；图中的终点城市D总共也有两个出入口点，在此记为C1和C2。

此路径规划，采用现有技术的算法，但其改进在于，由于在此步骤之前，已提前建立了一个上层道路网数据库80，包括高速、国道、省道组成的完整拓扑路网数据，该层道路主要承载了城市间的交通。在此步骤中，是以此上层道路网数据库80和城市的出入口点数据库50为基础进行的规划，有别于现有技术中以底层道路网(包括高速、国道、省道、市区道路、市区杂路等组成的完成拓扑路网道路数据)为基础的路径规划，因此略掉了许多市区道路、市区杂路等，却首选“宏观意义上的”城际道路，规划结果以起点位置A所在城市的一个出入口点为第一节点，以终点位置D所在城市的一个出入口点作为第二节点，并能保证所走路径最方便快捷。在本图的实施例中，此步骤的规划结果为——以起点位置A所在城市的出入口点B1为第一节点，以终点位置D所在城市的出入口点C2作为第二节点。

(2)下一步，路径规划单元20分别进行起点位置A与第一节点B1、第二节点C2与终点位置D之间的路径规划，这里用到的是现有的路径规划算法。

(3)最后，路径规划单元20根据步骤S1的路径规划结果，确定从起点位置A到第一节点B1、再由第一节点B1到第二节点C2、最后由第二节点C2到达终点位置D的行驶路径

以上(1)至(3)三个步骤，其最大特点在于，突出了本发明的核心算法思想——将城市出入口点作为特殊的点，从众多的地理位置有效点中独立出来区别对待。改变传统方法中直接从起点至终点的路径规划方式，采用以城市出入口点作为划分界限进行分段路径规划。从以上(1)至(3)步骤中，可以看到，由于采用了城市出入口点这一特殊概念，将其作为每个分路段的起点或终点：

在(1)中是第一节点作为起点，第二节点作为终点，第一节点B1与第二节点C2之间为城际道路(通常的为高速公路等)；在(2)中是第一节点作为终点；在(3)中是第二节点作为起点。缩短了原有待规划的起点A至终点D路径距离，很大程度地减小了计算量。

在完成上述三个分段规划步骤之后，路径规划单元20根据路径规划结果，进一步确定从起点位置A到第一节点B(在本实施例中选取B1点)、再由第一节点B到第二节点C(在本实施例中选取C2点)、最后由第二节点C到达终点位置D的行驶路径，即起点A到B1，再到C2，最后抵达终点D的路径。这里需要说明的是，在本实施例中，由B1至C2路段途中，还依次经过了B2点和C1点，这并非必然结果。本发明的共有有益效果在于，在第二小分段(B1至C2)所采纳的行驶路径，均是在城际交通(即通常所说的高速公路)道路上完成的——这便是采用城市出入口点作为“地标”，分段式地规划路径的结果(城市出入口之间大多都是以城际交通道路作为连接的)。

完成以上路径规划步骤之后，路径规划单元20再将上述步骤中所确定的路径规划结果传至储存器30中备份，并传给显示单元40；显示单元40将所得的路径规划结果显示给用户供其参考。

此方法与现有技术相比，最大的有益效果在于，现有技术对于城市与城市之间的路径规划是有局限的，因为现有技术采用的是逐个遍历的方法规划路径，系统难免会选择一些相对较“近”的路径作为最有行驶方案。然而，众所周知，从一个城市到另一个城市，最快捷的方式是通过走城际道路，即高速公路，对于这一点，现有技术中的规划方式是做不到将首先高速公路作为路径规划考虑的方案的。本发明用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法即系统，最大的优势在于，突出了“城市出入口点”这个概念，将其单独提出来建立一个出入口点数据库，并在之后的使用中，将“城市出入口点”作为一个特殊的群体区别对待，在城市与城市之间的路径规划时，首选“城市出入口点”。本发明的将“城市出入口点”作为路标指引路径规划，是一种全新的理念。“城市出入口点”看似作用不大，实际操作时确意义非凡。相比传统的从起点到终点依次遍历的方法，这样可以大大减少路径搜索过程中遍历的节点，加快规划速率，同时规划符合人们习惯的道路。

同时，本发明还有诸多可扩展的应用形式：

1)应用到2、地图上的动态POI点中

当人们需要远距离出行时，在地图上显示他们所在的出入口点(带有一些附加信息：比如：通往什么方向去的出口)，人们可以直观的看到他们所在的地点与所有的出入口的相对方向和距离，从而根据自己的判断选择自己需要的出口进入到高速道路上。这种方式结合了人们自己的意愿，能够给人们更好的视觉效果。

2)应用到3、人工导航中的参考点中

人工服务导航中，服务中心的人员往往需要对地图十分的熟悉才能给客户提供导航，而往往客户在问到：“我要去某某地，这里有没有最近的高速入口？”或者“我从哪个入口进入高速？”等等，若有一个城市的出入口点的标识，服务人员能够很快地识别各种高速出入口，为客户提供更好地服务。

因此，人们只需考虑哪个出口出城市即可，在高速道路上有相应的路标引入到终点城市的入口点。这样简化了路径规划的整个过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、路径规划单元（20）接收来自GPS单元（10）的起点位置（A）的信息以及用户输入的终点位置（D）的信息，进行三段式路径规划，所述三段式路径规划的步骤进一步包括：

S11）所述路径规划单元（20）根据起点位置（A）所在城市的多个出入口点和终点位置（D）所在城市的多个出入口点，规划起点位置（A）和终点位置（D）之间的城际道路，所述路径规划的城际道路以起点位置（A）所在城市的一个出入口点为第一节点（B），以终点位置（D）所在城市的一个出入口点作为第二节点（C）；

S12）所述路径规划单元（20）分别进行起点位置（A）与第一节点（B）、第二节点（C）与终点位置（D）之间的路径规划；

S2、所述路径规划单元（20）根据步骤S1的路径规划结果，确定从起点位置（A）到第一节点（B）、再由第一节点（B）到第二节点（C）、最后由第二节点（C）到达终点位置（D）的行驶路径；

S3、所述路径规划单元（20）将步骤S2中所确定的行驶路径传至储存器（30）中备份，并传给显示单元（40）；

S4、所述显示单元（40）将所述S3步骤中所得的行驶路径显示给用户。

2.如权利要求1所述的用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法，其特征在于，所述来自GPS单元（10）的起点位置（A）为GPS单元（10）通过实时接收卫星信号而确定的车辆的当前位置。

3.如权利要求2所述的用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法，其特征在于，在所述方法的S1步骤之前还包括建立包含各个城市出入口点信息的出入口点数据库（50），以提供给每一次路径规划查询请求时使用的步骤：

S0、城市出入口点采集单元（60）对城市道路与城际道路求交集，找出所有交点作为城市的多个出入口点，并通过出入口点数据库（50）储存所述城市的所有出入口点的坐标信息和城市的出入口点总数量的信息。

4.如权利要求3所述的用城市出入口点作为路标指引路径规划的方法，其特征在于，在所述方法的S0步骤之前还包括建立上层道路网数据库（80）的步骤，所述上层道路网数据库（80）包含高速、国道、省道组成的完整拓扑路网数据。

5.一种用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统，其特征在于，包括GPS单元（10）、路径规划单元（20）、储存器（30）和显示单元（40），其中：

所述路径规划单元（20）用于，接收来自GPS单元（10）的起点位置（A）的信息以及用户输入的终点位置（D）信息，根据起点位置（A）所在城市的多个出入口点和终点位置（D）所在城市的多个出入口点，规划起点位置（A）和终点位置（D）之间的城际道路，所述路径规划的城际道路以起点位置（A）所在城市的一个出入口点为第一节点（B），以终点位置（D）所在城市的一个出入口点作为第二节点（C）；

所述路径规划单元（20）进一步用于，进行起点位置（A）和第一节点（B）、第二节点（C）和终点位置（D）之间的路径规划；

所述路径规划单元（20）还用于，根据路径规划的结果，确定从起点位置（A）到第一节点（B）、再由第一节点（B）到第二节点（C）、最后由第二节点（C）到达终点位置（D）的行驶路径；并将所确定的行驶路径传至储存器（30）中备份，并传给显示单元（40）；

所述显示单元（40）用于，将所述行驶路径显示给用户。

6.如权利要求5所述的用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统，其特征在于，所述来自GPS单元（10）的起点位置（A）为GPS单元（10）通过实时接收卫星信号而确定的车辆的当前位置。

7.如权利要求6所述的用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统，其特征在于，还包括用于储存所述城市出入口点信息的出入口点数据库（50）和用于建立所述出入口点数据库（50）以提供给每一次路径规划查询请求时使用的城市出入口点采集单元（60），其中，

所述城市出入口点采集单元（60）通过对城市道路与城际道路求交集，找出所有交点作为城市的多个出入口点；所述出入口点数据库（50）还进一步用于储存城市出入口点的坐标信息和城市出入口点总数量的信息。

8.如权利要求7所述的用城市出入口点作为路标指引路径规划的系统，其特征在于，还包括上层道路网数据库（70），所述上层道路网数据库（70）包含高速、国道、省道组成的完整拓扑路网数据。

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