CN103364001A - 基于云端服务的智能gps路径规划系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于云端服务的智能GPS路径规划系统和方法，该系统包括：云端系统和多个车载终端；其中，车载终端用于通过OBD采集汽车实时运行参数和通过GPS采集汽车实时位置信息，并发送给云端系统；车载终端还将用户输入的导航指令发送给云端系统；云端系统用于接收并整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和区域地图信息，并根据车载终端发送的用户输入的导航指令提取整合的数据建立交通路况的虚拟模型，计算出行驶路径发布至对应的车载终端。本发明结合现有GPS技术与OBD技术，将采集的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息收集到云计算平台，并通过云计算规划出智能的动态汽车行驶路径，与现有的静态路径规划相比，其参考性更高。

Description

基于云端服务的智能GPS路径规划系统及方法

技术领域

本发明涉及GPS导航技术，更具体地说，涉及一种基于云端服务的智能GPS路径规划系统及方法。

背景技术

一方面，传统的汽车GPS导航系统只是根据用户对距离、时间、路费、行驶方式等要求给出单一的静态的导航路径，不会随着实时的路况状态而动态地变化。其相关计算方法没有涉及到收集汽车自身运行的实时数据并据此实时动态地规划汽车行驶路径。另一方面，始于上世纪90年代中期，每辆出厂汽车都标配装有OBD(车载自动诊断系统)。通过OBD，外接终端系统可以获得汽车的相关性能与运行参数等数据，据此诊断与评估汽车在任何时间段的各种性能。就现已登记的车辆来看，如配备合适的网络连接终端，从每辆汽车所可采集到的信息将构成海量的OBD数据，但是如何抽取并合理利用这些信息，目前在这方面的技术与应用仍是较为空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有汽车GPS导航系统的上述只能给出单一静态的导航路径的缺陷，提供一种基于云端服务的智能GPS路径规划系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于云端服务的智能GPS路径规划系统，包括：云端系统和多个车载终端；

所述车载终端用于通过OBD采集汽车实时运行参数和通过GPS采集汽车实时位置信息，并发送给云端系统；所述车载终端还将用户输入的导航指令发送给云端系统；

所述云端系统用于接收多个车载终端的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和存储的区域地图信息，所述云端系统根据所述用户输入的导航指令提取整合的数据建立交通路况的虚拟模型，计算出行驶路径发布至对应的车载终端。

在根据本发明所述的基于云端服务的智能GPS路径规划系统中，所述车载终端包括：车载控制器以及与之相连的GPS模块、OBD模块、人机交互模块和网络通讯模块；

所述GPS模块用于获取汽车实时位置信息；

所述OBD模块用于获取汽车实时运行参数；

所述人机交互模块用于接收用户输入的导航指令，并显示行驶路径给用户；

所述车载控制器用于将通过所述OBD模块采集的汽车实时运行参数和通过所述GPS模块采集的汽车实时位置信息，以及通过所述人机交互模块接收的用户输入的导航指令，通过所述网络通讯模块发送给所述云端系统；且所述车载控制器通过所述网络通讯模块接收所述云端系统发布的行驶路径并在所述人机交互模块显示。

在根据本发明所述的基于云端服务的智能GPS路径规划系统中，所述云端系统包括：

数据采集模块，用于存储所述多个车载终端采集的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并存储区域地图信息；

数据整合模块，用于整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和区域地图信息并存储；

数据分析模块，用于根据所述用户输入的导航指令从所述数据整合模块中读取数据建立交通路况的虚拟模型，并计算行驶路径；

数据发布模块，用于将计算出的行驶路径发布至对应的车载终端。

在根据本发明所述的基于云端服务的智能GPS路径规划系统中，所述数据整合模块采用分布式文件系统管理存储数据，用于整合分布于不同服务器中地图信息，为所述数据分析模块提供路径规划所需的区域地图信息。

本发明还相应提供了一种基于云端服务的智能GPS路径规划方法，包括以下步骤：

车载终端通过OBD采集的汽车实时运行参数和通过GPS采集的汽车实时位置信息，并发送给云端系统；所述车载终端还将用户输入的导航指令发送给云端系统；

所述云端系统接收多个车载终端的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和存储的区域地图信息，根据所述用户输入的导航指令提取整合的数据建立交通路况的虚拟模型，计算出行驶路径发布至对应的车载终端。

在根据本发明所述的基于云端服务的智能GPS路径规划方法中，车载终端通过以下步骤采集并交互数据：

车载控制器通过OBD模块采集汽车实时运行参数并通过网络通讯模块发送给所述云端系统；

车载控制器通过GPS模块采集汽车实时位置信息并通过网络通讯模块发送给所述云端系统；

车载控制器通过人机交互模块接收用户输入的导航指令并通过网络通讯模块发送给所述云端系统；

车载控制器通过网络通讯模块接收云端系统发布的行驶路径并在所述人机交互模块显示。

在根据本发明所述的基于云端服务的智能GPS路径规划方法中，所述云端系统通过以下步骤采集并发布信息：

通过数据采集模块存储所述多个车载终端采集的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并存储区域地图信息；

通过数据整合模块整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和区域地图信息并存储；

通过数据分析模块根据所述用户输入的导航指令从所述数据整合模块中读取数据建立交通路况的虚拟模型，利用虚拟模型推算出的道路路况信息结合用户实际出行需求计算行驶路径；

通过数据发布模块将计算出的行驶路径发布至对应的车载终端。

在根据本发明所述的基于云端服务的智能GPS路径规划方法中，所述数据整合模块采用分布式文件系统管理存储数据，用于整合分布于不同服务器中地图信息，为所述数据分析模块提供路径规划所需的区域地图信息。

实施本发明的基于云端服务的智能GPS路径规划系统及方法，具有以下有益效果：本发明结合现有GPS技术与OBD技术，将通过OBD采集的汽车实时运行参数和通过GPS采集的汽车实时位置信息收集到云计算平台，并及时加于处理、分析和计算出智能的动态汽车行驶路径，与现有的静态路径规划相比，参考性更高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为根据本发明的基于云端服务的智能GPS路径规划系统的优选实施例的原理框图；

图2为根据本发明的基于云端服务的智能GPS路径规划系统中车载终端的具体框图；

图3为根据本发明的基于云端服务的智能GPS路径规划系统中云端系统的具体框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明构思了一种基于云端服务的智能GPS路径规划系统，其基于云计算技术，收集、整理汽车的GPS和OBD实时运行信息并结合云端服务计算，规划出汽车行驶的最佳路径。

请参阅图1，为根据本发明的基于云端服务的智能GPS路径规划系统的优选实施例的原理框图。如图1所示，该实施例提供的基于云端服务的智能GPS路径规划系统至少包括云端系统200和多个车载终端，例如第一车载终端100-1至第N车载终端100-N。

其中，车载终端用于通过OBD采集汽车实时运行参数和通过GPS采集汽车实时位置信息，并将这些采集的车载数据发送给云端系统200。车载终端还将用户输入的导航指令发送给云端系统200。

云端系统200用于接收多个车载终端的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和存储的区域地图信息。云端系统200根据从某个车载终端接收的用户输入的导航指令提取上述整合的数据建立交通路况的虚拟模型，计算出行驶路径发布至对应的车载终端。云端系统200采用的云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式。云计算面对的是海量互联网数据。云计算以服务为中心，包括基础设施即服务、平台即服务和软件即服务。云计算具有可扩展性与计算弹性，使用于动态的服务环境。例如，本发明可以根据现有运行汽车的数量和采集到的OBD数据量来决定及调整云端系统200的云计算平台虚拟器所需的计算、内存和存储资源，并将所规划好的行驶路径以服务的形式提供与终端客户。

本发明利用系统内的多个车载终端采集海量的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，与提前存储的区域地图信息一起进行整合并存储。再当用户提出GPS导航服务申请即输入导航指令时，根据从这些整合的数据中提取出与导航指令相关的数据，例如汽车实时位置和目的地之间区域的道路的数据，建立成交通路况的虚拟模型，进而计算出最佳的行驶路径，并向提出该导航服务申请的车载终端传输最佳的行驶路径的信息。

请参阅图2，为根据本发明的基于云端服务的智能GPS路径规划系统中车载终端的具体框图。如图2所示，该车载终端100进一步包括：车载控制器110以及与之相连的OBD模块120、GPS模块130、人机交互模块140和网络通讯模块150。

其中，OBD模块120用于获取汽车实时运行参数。OBD是一种自动诊断汽车故障的程序，用于检测汽车发动时的运行状态。OBD从20世纪80年代兴起，美日欧开始在其生产的汽车上安装OBD。目前OBD出现了三代产品。早期的OBD没有检测功能，在20世纪90年代中期出现的OBD II具有自动检测功能，OBDIII具有利用小型车载通讯系统将车辆的运行参数及所在位置自动通告的功能，但是目前仍处于研发阶段。本发明中的系统可以优选采用现在市面最为普遍具有信息自动通告功能的OBD II。

GPS模块130用于获取汽车实时位置信息。GPS模块130通过全球定位卫星获取汽车所处位置，即汽车实时位置信息。GPS是利用卫星在全球范围内实时进行定位、导航的系统。GPS具有全球全天候工作的特点，其定位精度高，单机定位精度优于10m，高精度的GPS精度可达厘米级和毫米级。本发明所用的GPS模块130为用于车辆导航定位的车载型GPS。

人机交互模块140用于接收用户输入的导航指令，并显示行驶路径给用户。人机交互模块140为用户与车载终端交互的接口，用于接收用户输入的导航指令，如行驶目的地、路径选择目标等，同时接收云端系统200提供的服务，将动态规划的最佳行驶路径向用户展示。人机交互模块140可采用触摸屏输入、语音输入等多种输入方式，以方便用户的使用。

网络通讯模块150为汽车的车载系统与外界网络连接的端口，用于向云端系统200传输上述车载数据，同时从云端系统200获取服务。网络通讯模块150可以为WIFI、3G等无线网络终端件或者多种技术并存的通讯设备。

车载控制器110是一嵌入式处理器，用于控制协调车载系统的运行，如各模块之间的数据传输协调、优化人机交互界面等。车载控制器110用于将通过OBD模块120采集的汽车实时运行参数和通过GPS模块130采集的汽车实时位置信息，以及通过人机交互模块140接收的用户输入的导航指令，通过网络通讯模块150发送给云端系统200。且车载控制器110还接收云端系统200发布的行驶路径通过人机交互模块140显示。该嵌入式处理器可选用类似ARM公司的处理器，其具有低功耗节能的特点，适用于移动通信领域。

请参阅图3，为根据本发明的基于云端服务的智能GPS路径规划系统中云端系统的具体框图。如图3所示，该云端系统200进一步包括：数据采集模块210、数据整合模块220、数据分析模块230和数据发布模块240。

其中，数据采集模块210用于存储前述多个车载终端100通过OBD采集的汽车实时运行参数和通过GPS采集的汽车实时位置信息。数据采集模块210中还存储有区域地图信息。

数据整合模块220用于整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和区域地图信息并存储。数据整合模块220在整合时可以优化数据的存储结构。国内汽车拥有量非常大，系统使用期间需存储海量的车载数据，将这些车载数据全部存储于单个服务器中是不现实的，所以数据应分布于不同的服务器中。本发明的数据整合模块220采用分布式文件系统管理存储数据，用于整合分布于不同服务器中地图信息，为所述数据分析模块提供路径规划所需的区域地图信息。分布式文件系统适用于存储海量数据，可将庞大的单个数据库分割为多个中小型数据库，从而提高数据采集、处理及分析的效率。具体的数据分布方式可综合城市、城市内部的区域规划结构和车辆流动密集点等多个因素考虑以满足用户需求。如车流量大、交通枢纽区域可设多个服务器，反之不设或设一个服务器以实际性地，不浪费资源地满足用户需求。云计算的分布式存储技术主要有谷歌公司的非开源分布式文件系统GFS和Apache软件基金会支持的Hadoop开源项目中的HDFS。本发明可以优选采用Hadoop的HDFS，其具有高容错性、的特点，可部署在廉价的硬件上并提供高吞吐量的数据访问，适用于海量数据的存储管理。数据整合模块220根据车辆的出发地与目的地位置信息分析汽车在行驶期间可能经过的区域，并得知需整合哪些服务器中的数据用于数据分析模块230计算最佳路径。通过一段时间的运行，系统也将依据用户群的行车习惯优化数据的存储结构。

数据分析模块230用于根据用户输入的导航指令从数据整合模块220中读取数据建立交通路况的虚拟模型，并计算行驶路径。数据分析模块230在计算最佳行驶路径时，根据OBD所搜集的汽车运行实时参数建立道路的实时路况模型。例如，根据当时汽车群体的运行情况如每辆车的车速、所处位置等参数建立交通路况建立道路的实时路况模型。最后基于这些信息采用多目标优化方法，结合道路路况及区域地图信息，根据用户的实际需求，建立优化模型，推算出行驶路径，提供智能的GPS导航服务。也就是说，数据整合模块220记录行驶在道路上每辆汽车的实时车速、所处位置等信息，数据分析模块230根据这些信息建立交通路况的虚拟模型：如果某条道路的汽车平均车速小于某个阈值，则说明该道路交通阻塞；如果某条道路的汽车平均车速大于某个阈值，说明该道路交通通畅。为符合实际情况，模型可综合考虑车速、车流量等多个参数信息以判断道路路况。结合道路路况信息及区域地图等相关信息，数据分析模块230可以利用多目标优化技术计算出最佳的行驶路径。例如，如果道路路况信息良好、车流量小、行驶路程短，选择路径时优选该道路；反之，如果道路路况信息差、车流量大、行驶路程长，则选择路径时次选。同时多目标的选择可根据用户的需求做动态调整，在道路路况好的前提下，旅游出行可优先考虑景点多的道路，长途出行可考虑路程短、加油站点多的道路，为用户提供智能的GPS导航服务。

数据发布模块240用于将计算出的行驶路径发布至对应的车载终端100。

本发明还相应提供了一种基于云端服务的智能GPS路径规划方法，包括以下步骤：

首先，车载终端通过OBD采集的汽车实时运行参数和通过GPS采集的汽车实时位置信息，并发送给云端系统。车载终端还将用户输入的导航指令发送给云端系统。车载终端可以采用前述图2中的各个功能模块实现，因此车载终端可以通过以下步骤采集并发送数据：车载控制器通过OBD模块采集汽车实时运行参数并通过网络通讯模块发送给云端系统；车载控制器通过GPS模块采集汽车实时位置信息并通过网络通讯模块发送给云端系统；车载控制器通过人机交互模块接收用户输入的导航指令并通过网络通讯模块发送给云端系统。

随后，云端系统接收多个车载终端的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和存储的区域地图信息，根据所述用户输入的导航指令提取整合的数据建立交通路况的虚拟模型，计算出行驶路径发布至对应的车载终端。其中，云端系统可以采用前述图3中的各个功能模块实现，因此云端系统可以通过以下步骤采集并发布信息：通过数据采集模块存储所述多个车载终端采集的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并存储区域地图信息，其中数据整合模块可以采用分布式文件系统管理存储数据；通过数据整合模块整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和区域地图信息并存储；通过数据分析模块根据所述用户输入的导航指令从所述数据整合模块中读取数据建立交通路况的虚拟模型，并计算行驶路径；通过数据发布模块将计算出的行驶路径发布至对应的车载终端。最后，车载终端可以通过车载控制器接收云端系统发布的行驶路径通过人机交互模块显示。

综上所述，实施本发明基于云端服务的智能GPS路径规划系统具有以下特定：

1、利用实时路况信息寻找多目标最佳路径。车载系统中采用OBD模块为云端系统采集汽车实时运行参数(如车速)，采用GPS模块为云端系统采集汽车实时位置信息，云端系统基于汽车实时运行参数和汽车实时位置信息可建立道路路况虚拟模型并推算出道路路况信息，云端系统根据这些信息给出最佳行驶路径。

2、云端系统可扩张性和计算弹性的特点节约了服务成本。汽车出行的数量不是恒定不变的，上下班时车流量处于峰值，深夜可能少有汽车出行，所以车流量是动态变化。这要求云端系统具有可扩展性和计算弹性，当车流量大时，云端系统可以提供足够多的计算力处理海量的服务请求，当车流量小时，云端系统所需处理的请求小，这时云端系统可以启用少数服务器，这样就节省了成本，具有经济效益。

3、路况信息一段时间的积累可用于城市道路规划。云端系统存储汽车的车载数据，一段时间可知晓道路的拥挤情况，如果某些路段特别拥堵，这样在城市规划就可以考虑在该路段多修几段公路，减缓交通压力。这些信息的获取都是现有的，减少了城市道路规划的道路勘测成本。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (8)

1.一种基于云端服务的智能GPS路径规划系统，其特征在于，包括：云端系统和多个车载终端；

所述车载终端用于通过OBD采集汽车实时运行参数和通过GPS采集汽车实时位置信息，并发送给云端系统；所述车载终端还将用户输入的导航指令发送给云端系统；

所述云端系统用于接收多个车载终端的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和存储的区域地图信息，所述云端系统根据所述用户输入的导航指令提取整合的数据建立交通路况的虚拟模型，计算出行驶路径发布至对应的车载终端。

2.根据权利要求1所述的基于云端服务的智能GPS路径规划系统，其特征在于，所述车载终端包括：车载控制器以及与之相连的GPS模块、OBD模块、人机交互模块和网络通讯模块；

所述GPS模块用于获取汽车实时位置信息；

所述OBD模块用于获取汽车实时运行参数；

所述人机交互模块用于接收用户输入的导航指令，并显示行驶路径给用户；

所述车载控制器用于将通过所述OBD模块采集的汽车实时运行参数和通过所述GPS模块采集的汽车实时位置信息，以及通过所述人机交互模块接收的用户输入的导航指令，通过所述网络通讯模块发送给所述云端系统；且所述车载控制器通过所述网络通讯模块接收所述云端系统发布的行驶路径并在所述人机交互模块显示。

3.根据权利要求1所述的基于云端服务的智能GPS路径规划系统，其特征在于，所述云端系统包括：

数据采集模块，用于存储所述多个车载终端采集的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并存储区域地图信息；

数据整合模块，用于整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和区域地图信息并存储；

数据分析模块，用于根据所述用户输入的导航指令从所述数据整合模块中读取数据建立交通路况的虚拟模型，并计算行驶路径；

数据发布模块，用于将计算出的行驶路径发布至对应的车载终端。

4.根据权利要求根据权利要求3所述的基于云端服务的智能GPS路径规划系统，其特征在于，所述数据整合模块采用分布式文件系统管理存储数据，用于整合分布于不同服务器中地图信息，为所述数据分析模块提供路径规划所需的区域地图信息。

5.一种基于云端服务的智能GPS路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

车载终端通过OBD采集的汽车实时运行参数和通过GPS采集的汽车实时位置信息，并发送给云端系统；所述车载终端还将用户输入的导航指令发送给云端系统；

所述云端系统接收多个车载终端的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和存储的区域地图信息，根据所述用户输入的导航指令提取整合的数据建立交通路况的虚拟模型，计算出行驶路径发布至对应的车载终端。

6.根据权利要求5所述的基于云端服务的智能GPS路径规划方法，其特征在于，车载终端通过以下步骤采集并交互数据：

车载控制器通过OBD模块采集汽车实时运行参数并通过网络通讯模块发送给所述云端系统；

车载控制器通过GPS模块采集汽车实时位置信息并通过网络通讯模块发送给所述云端系统；

车载控制器通过人机交互模块接收用户输入的导航指令并通过网络通讯模块发送给所述云端系统；

车载控制器通过所述网络通讯模块接收云端系统发布的行驶路径并在所述人机交互模块显示。

7.根据权利要求5所述的基于云端服务的智能GPS路径规划方法，其特征在于，所述云端系统通过以下步骤采集并发布信息：

通过数据采集模块存储所述多个车载终端采集的汽车实时运行参数和汽车实时位置信息，并存储区域地图信息；

通过数据整合模块整合所需的汽车实时运行参数、汽车实时位置信息和区域地图信息并存储；

通过数据分析模块根据所述用户输入的导航指令从所述数据整合模块中读取数据建立交通路况的虚拟模型，并计算行驶路径；

通过数据发布模块将计算出的行驶路径发布至对应的车载终端。

8.根据权利要求7所述的基于云端服务的智能GPS路径规划方法，其特征在于，所述数据整合模块采用分布式文件系统管理存储数据，用于整合分布于不同服务器中地图信息，为所述数据分析模块提供路径规划所需的区域地图信息。

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