CN103606292A - 一种智能导航仪及其路径导航的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能导航仪路径导航的实现方法。实现步骤包括：（1）导航数据传输模块定时发送车辆行驶数据到导航数据存储模块；（2）导航数据分析模块统计单车辆行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录；（3）导航数据分析模块分析各路段多车辆行驶数据，建立各路段的平均车速波形图，通过二次指数平滑方法形成路况报告和趋势报告；（4）导航数据分析模块匹配车辆行驶数据与行驶习惯记录，预测车辆行驶目的地和行驶路线；（5）导航数据分析模块依据路况报告和趋势报告，预测实时路况信息和实时路径推荐信息，发送到导航数据传输模块。本发明具有实用性强、实时性高、信息量大等特点，将提升智能导航仪的实时性和个性化服务能力。

Description

一种智能导航仪及其路径导航的实现方法

技术领域

本发明涉及一种智能导航仪及其路径导航的实现方法,基于大数据技术、数据挖掘技术、统计方法实现智能导航仪的路径实时推荐，属于大数据的数据挖掘领域。

背景技术

车载导航仪系统是现代多学科的高新技术结晶，它综合了GPS导航卫星及目标定位技术、GIS数字电子地图技术、城市智能化交通管理技术、移动通信等高新技术的成果。GPS导航可以获得任意接收点的空间位置坐标数据，还可用于测时、测速，为GIS提供极为重要的实时、动态、精确获取空间数据。GIS则可以作为GPS的空间数据处理、集成和应用工具。二者紧密联系，共同开创和深化更多领域的空间应用。用GIS提供的重要的空间数据和GPS导航系统获得的空间位置坐标，速度等数据加上无线通信系统(CDMA／GPRS)以及与计算机车辆管理信息系统的结合可实现车辆跟踪、定位，提供出行路线规划和导航、信息查询、紧急援助等功能。

但是，目前市场中的车载导航仪基本上都是采用基于静态地图的路径规划策略，按照人们需求确定出行路线，不能根据实时路况进行路径规划；路况信息也只能通过交通信息频道或广播或路标获取，不能实时主动获取；电子地图也面临不少问题，例如行业标准不统一、地图更新周期长、跟不上道路变化状况等；而且导航仪不会考虑可能发生的交通拥堵、道路封锁、交通事故等道路状况，实用性还有待提高。

车辆行驶过程中可以产生大量的车况信息和路况信息，反映出车主的生活习惯、社交范围、城市道路状况等。将这些基本信息作为生产原料，通过最新的大数据技术和数据挖掘技术，对这些海量数据进行挖掘和分析，就可以快速地生成各种主题的历史数据分析报表、趋势报告等有价值的信息，进而改善智能导航仪的服务模式，提高服务质量，发现某些客户、群体或组织的兴趣和行为规律，预测到可能发生的某些变化趋势，实时、主动地为用户提供路况信息，进行路径导航推荐等高附加值的服务。这些增值服务将提高用户的交通安全、驾驶乐趣等，实现更科学的需求管理。

发明内容

本发明提供一种智能导航仪，包括导航数据传输模块、导航数据存储模块和导航数据分析模块，导航数据传输模块用于整合传感器发送的行驶数据，定时通过无线通信网络发送至导航数据存储模块，并接收导航数据分析模块传输的车辆实时路况预测信息和实时路径推荐信息；所述的行驶数据包括车辆行驶位置、行驶速度、驾驶时间、相邻车辆距离、停车时长等；所述的车辆实时路况预测信息包括车辆当前行驶路段的平均车速和通畅程度、预测的下一时段的平均车速及其通畅程度；实时路径推荐信息为从当前路段到目的地预测出的时间最短路径；导航数据存储模块用于存储行驶数据；导航数据分析模块用于统计分析行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录，绘制各路段平均车速波形图，形成路况报告和趋势报告，发送车辆实时路况预测信息和实时路径推荐信息到导航数据传输模块；所述的社交地图为通过分析行驶数据得出的停车时长较长且频率较高的行驶位置；所述的车辆行驶习惯记录为通过分析行驶数据得出的行驶路线相同或相近的时间信息和路线信息。

本发明提供的一种智能导航仪路径导航的实现方法，步骤如下：导航数据传输模块定时发送行驶数据到导航数据存储模块；导航数据存储模块存储车辆的行驶数据；导航数据分析模块统计单个车辆的行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录；导航数据分析模块统计分析经过各路段的所有车辆的行驶数据，建立各路段的平均车速波形图，通过二次指数平滑的时间序列方法形成路况报告和趋势报告；导航数据分析模块匹配车辆当前的行驶数据和车辆行驶习惯记录，预测车辆行驶目的地和行驶路线；导航数据分析模块依据路况报告和趋势报告，预测车辆实时路况信息和实时路径推荐信息，发送到导航数据传输模块；导航数据传输模块将实时路况信息发送至采用Android实现的终端平台上，智能导航仪在Android建立的终端平台绘制电子地图，同时通过语音或文字提示实时路径推荐信息。

本发明采用的技术方案如下：

第一步，导航数据传输模块整合传感器发送的行驶数据，定时通过无线通信网络发送至导航数据存储模块。

第二步，导航数据存储模块采用Hadoop建立大数据存储平台，存储行驶数据。

第三步，导航数据分析模块统计单个车辆的行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录。

第四步，导航数据分析模块统计分析经过各路段的所有车辆的行驶数据，建立各路段的平均车速波形图，通过二次指数平滑的时间序列方法形成路况报告和趋势报告。

第五步，导航数据分析模块匹配车辆当前的行驶数据与车辆行驶习惯记录，预测车辆行驶目的地和行驶路线。

第六步，导航数据分析模块依据路况报告和趋势报告，预测实时路况信息和实时路径推荐信息，发送到导航数据传输模块。

第七步，智能导航仪在Android建立的终端平台上将实时路况信息绘制在电子地图上，同时通过语音、文字提示实时路径推荐信息。

与现有技术相比，本发明的优点效果：

本发明采用Apache发布的Hadoop建立大数据存储和分析平台，以Android作为建立导航仪终端平台的操作系统。两个系统的开放性保证了智能导航仪系统的可扩展性，有助于提高智能导航系统的服务能力，有效地保留客户，适应客户个性化需求，为用户提供便捷的服务。同时,本发明采用大数据技术、数据挖掘技术和统计方法对车辆的行驶数据进行存储和分析，挖掘数据中隐含的关联信息，实时预测路况信息。另外，导航数据分析模块建立了社交地图和行驶习惯记录，使得数据匹配的工作量大量减少，提高了数据预测的实时性，而且为路径预测提供有效的借鉴数据和范围，提高了数据预测的准确性。

附图说明

图1是本发明的功能模块示意图。

图2是导航数据分析模块的数据流示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种智能导航仪的功能模块示意图如图1所示，导航数据传输模块整合传感器发送的行驶数据，定时通过无线通信网络发送至导航数据存储模块；导航数据存储模块存储行驶数据；导航数据分析模块通过对导航数据存储模块中存储的行驶数据统计分析行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录，绘制各路段平均车速波形图，形成路况报告和趋势报告，发送车辆实时路况预测信息和实时路径推荐信息到导航数据传输模块。

下面结合附图对本发明提供的一种智能导航仪路径导航的实现方法作进一步具体说明：

第一、参考图1，本发明包括导航数据传输模块、导航数据存储模块和导航数据分析模块。导航数据传输模块位于智能导航仪上，导航数据存储模块和导航数据分析模块位于中心服务器。

第二、导航数据传输模块整合传感器发送的行驶数据，每间隔1分钟通过无线通信网络发送至导航数据存储模块。导航数据传输模块使用的传感器技术、无线通信网络技术不是本发明的内容，本发明只是采用了这两项技术的应用。

第三、导航数据存储模块采用Hadoop建立大数据存储平台，存储行驶数据。

第四、参考图2的5个箭头，导航数据分析模块包含5个子功能模块：社交地图建立模块、行驶习惯记录模块、路况实时分析模块、习惯记录匹配模块和路况实时推荐模块。

第五、参考图2，社交地图建立模块和行驶习惯记录模块统计单个车辆的行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录。社交地图为车辆行驶数据中停车时长较长且频率较高的行驶位置。车辆行驶习惯记录为行驶数据中行驶路线相同或相近的时间信息和路线信息。

第六、参考图2，路况实时分析模块分析经过各路段的所有车辆的行驶数据，建立各路段的平均车速波形图，通过二次指数平滑的时间序列方法形成路况报告和趋势报告。

1a)路况实时分析模块针对每个路段通过的所有车辆的平均车速绘制当天该路段的平均车速波形图。

1b)路况实时分析模块采用二次指数平滑的时间序列方法对当天的平均车速波形数据进行分析，预测出该路段之后5分钟的平均车速。依据所有路段的预测数据形成路况报告和趋势报告。

1c）路况实时分析模块采用二次指数平滑的时间序列方法对当前时刻至5分钟之后的所有历史数据进行分析，预测当前时刻及之后5分钟的各路段的平均车速。依据所有路段的预测数据形成路况报告和趋势报告。

1d)路况实时分析模块采用当天数据和历史数据预测的路况报告和趋势报告差异较大时，适当调节指数平滑系数。

1e)二次指数平滑法的计算公式如下：

$S_t^{\left(1\right)}=\∂Y_t+(1-\∂)S_{t-1}^{\left(1\right)}---\left(1\right)$

$S_t^{\left(2\right)}={\∂S}_t^{\left(1\right)}+(1-\∂)S_{t-1}^{\left(2\right)}---\left(2\right)$

其中，

为第t期的一次指数平滑值，为第t期的二次指数平滑值，

为指数平滑系数。

预测值为

F_t+T=a_t+b_tT (3)

其中，a_t和b_t分别为模型参数。

$a_t={2S}_t^{\left(1\right)}-S_t^{\left(2\right)}---\left(4\right)$

$b_t=(\∂/1-\∂)(S_t^{\left(1\right)}-S_t^{\left(2\right)})---\left(5\right)$

第七、习惯记录匹配模块匹配车辆当前的行驶数据和行驶习惯记录，预测车辆行驶目的地和行驶路线。

第八、路况实时推荐模块依据预测车辆行驶目的地和行驶路线、路况报告和趋势报告，预测实时路况信息和实时路径推荐信息，发送到导航数据传输模块。预测的实时路况信息为行驶路线中下一时段所在路段的路况信息，该路况信息采用路况报告和趋势报告中的预测数据。预测的实时路径推荐信息需要结合加权最短路径算法实现。如果行驶习惯记录中匹配到的行驶路线在路况报告和趋势报告的预测数据中为较通畅，则推荐习惯路径，否则在当前路段和目的地之间选择路径集合P_i，使得在P_i集合的路径上行驶时间最小，其中s_ij为路段p_ij的总长，F_ij为通过二次指数平滑法预测的通过路径p_ij所用的平均车速。路径集合P_i构成推荐路径。

第九、智能导航仪在Android建立的终端平台上将路况信息绘制在电子地图上，同时通过语音、文字提示或推荐路径信息。

Claims (2)

1.一种智能导航仪，其特征在于：包括导航数据传输模块、导航数据存储模块和导航数据分析模块；导航数据传输模块用于整合传感器发送的行驶数据，定时通过无线通信网络发送至导航数据存储模块，并接收导航数据分析模块传输的车辆实时路况预测信息和实时路径推荐信息；所述的行驶数据包括车辆行驶位置、行驶速度、驾驶时间、相邻车辆距离、停车时长；所述的车辆实时路况预测信息包括车辆当前行驶路段的平均车速和通畅程度、预测的下一时段的平均车速及其通畅程度；实时路径推荐信息为从当前路段到目的地预测出的时间最短路径；导航数据存储模块用于存储行驶数据；导航数据分析模块用于统计分析行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录，绘制各路段平均车速波形图，形成路况报告和趋势报告，发送车辆实时路况预测信息和实时路径推荐信息到导航数据传输模块；所述的社交地图为通过分析行驶数据得出的停车时长较长且频率较高的行驶位置；所述的车辆行驶习惯记录为通过分析行驶数据得出的行驶路线相同或相近的时间信息和路线信息。

2.如权利要求1所述的一种智能导航仪的路径导航的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：导航数据传输模块定时发送行驶数据到导航数据存储模块；导航数据存储模块存储车辆的行驶数据；导航数据分析模块统计单个车辆的行驶数据，建立社交地图和车辆行驶习惯记录；导航数据分析模块统计分析经过各路段的所有车辆的行驶数据，建立各路段的平均车速波形图，通过二次指数平滑的时间序列方法形成路况报告和趋势报告；导航数据分析模块匹配车辆当前的行驶数据和车辆行驶习惯记录，预测车辆行驶目的地和行驶路线；导航数据分析模块依据路况报告和趋势报告，预测车辆实时路况信息和实时路径推荐信息，发送到导航数据传输模块；导航数据传输模块将实时路况信息发送至采用Android实现的终端平台上，智能导航仪在Android建立的终端平台绘制电子地图，同时通过语音或文字提示实时路径推荐信息。

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