CN116929396A - 用于产生路线选择策略及路线的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于产生路线选择策略及路线的方法及系统。一种通过可导航网络产生从出发地到目的地的路线选择策略的方法，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据。使用确定性路线选择算法来使用所述电子地图的相应路段的所述预期行进时间以确定具有从所述出发地到所述目的地最短预期行程时间的路线。接着，使用随机路线选择算法来产生使在从离开所述出发地开始的时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略，其中所述时间预算至少基于所述所确定最短预期行程时间。

Description

用于产生路线选择策略及路线的方法及系统
分案申请的相关信息
本申请是申请号为201680012443.X、申请日为2016年2月26日、发明名称为“用于产生路线选择策略及路线的方法及系统”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于产生路线选择策略及路线的方法及系统，且扩展到经布置以产生路线的导航装置及服务器。
背景技术
包含GPS(全球定位系统)信号接收与处理功能性的导航装置是众所周知的，且广泛用于运载工具导航系统中。通常，导航装置使用算法来在由数字地图表示的可导航网络上计算出发地与目的地之间的“最优”路线，例如较快路线、最短路线、最省燃料路线等。
数字地图(或者其有时被称为数学图)的最简单形式实际上是数据库，所述数据库含有表示节点(最通常表示道路交叉点)及那些节点之间的线路(表示那些交叉点之间的道路)的数据。在更详细的数字地图中，线路可被划分成由开始节点及结束节点界定的路段。这些节点可以是“真实节点”，即其表示最少3条线路或路段相交的道路交叉点；或这些节点可以是“虚拟节点”，即其被设置为路段的锚定点(而非由实际节点界定在一端或两端处)，以提供特定路段的形状信息或识别在道路沿线所述道路的一些特性(例如速度限制)发生了改变的位置的方法以及其它信息。节点及路段由各种属性进一步界定，所述属性也是由数据库中的数据表示。举例来说，每一节点通常将具有用以界定其现实世界位置的地理坐标，例如纬度及经度。节点通常也将具有与其相关联的交通调度数据，所述机动数据指示在交叉点处是否可从一条道路移动到另一条道路；同时路段也将具有相关联属性，例如法定速度限制等。
用于确定最优路线的算法可考虑到与道路或交通有关的历史信息、现有信息或预测信息。通常使用确定性路线选择算法来计算到目的地的最优路线，其中给每一路段指派成本(其可以是固定的或时间相依的)，且其中探索出发地与目的地之间的各种可能路线以确定沿着其所有路段具有最低总成本的路线。
为了产生准确的时间相依路线，一些路线选择算法使用指示在多个不同时间周期内路段沿线的预期行进速度的数据；这些数据通常与数字地图的相关路段相关联。此数据(即历史数据)通常源自从过去行进过所述路段的多个运载工具收集的位置数据，且因此可被视为时间相依平均速度，因此可用于确定在一天的任何时间运载工具预期沿着所述路段行进的速度。可根据WO 2009/053411A1中所描述的方法来确定与元素相关联的平均速度；所述文件的全部内容以引用方式并入。
路线选择算法也可利用例如实时位置数据等实时交通信息来调整路段的历史预期速度或行进时间，以反映当前速度或时间或行进，且因此考虑到影响沿着可导航网络的若干部分移动的当前情况，例如交通、天气等。实时数据可被视为相对当前的数据且提供关于每一可导航元素的相对当前状况的指示。实时数据通常可与所述元素在最后30分钟、15分钟、10分钟或5分钟内的状况有关。
然而，由这些确定性路线选择算法产生的路线在用户希望在特定时间内到达目的地的情况下(例如为了赶上特定火车或参加预定的商务会议)并非总是理想的。举例来说，按照在用户行程开始时的计算，用户可认为在遵循在最快路线时预期会在特定时间内到达期目的地。然而，此路线可受不可预测的延迟(例如由于拥堵、事故、道路施工等而排队)影响，此可导致用户晚于预期时间到达。通常较慢但较符合所花费的行进时间的路线可更可能使用户在所需时间内到达其目的地。即使用户不必在特定时间内到达其目的地，在较慢路线在总行程时间中具有更少变化的情况下，其可仍然喜欢通常较慢路线多过通常较快路线。因此期望可产生此类路线的导航装置。
已开发出非确定性(随机)路线选择算法，所述非确定性路线选择算法可产生使在预定义时间预算内到达目的地的概率最大化的路线选择策略。举例来说，范盈(Y.Fan)及聂盈(Y.Nie)在斯普林格(Springer)2006年出版的网络及空间经济学(Networks andSpatial Economics)第6:3-4卷第333到344页上的期刊文章“用于使行进时间可靠性最大化的最优路线选择(Optimal Routing for Maximizing the Travel Time Reliability)”描述了可产生此路线选择策略的“随机按时到达”(SOTA)算法，所述文章的内容特此以引用方式并入。此算法并不使用相应道路路段的单个成本值而是利用相应道路路段的概率密度或质量函数。这些函数将概率指派给用于所述路段的一组可能行进时间。
由此算法产生的路线选择策略并非单个路线，而是由一组非线性方程式定义。基于此路线选择策略的行程路径将基于行进者到达每一特定节点所花费的实际时间而变化(此确定从用以到达目的地的预定义时间预算剩余出多少时间)。因此，所述方程式提供从出发地行进到目的地的动态路线选择策略，所述策略考虑到在节点之间行进所花费的实际时间以随行程前进而修改路线。当使用路线选择策略以导航到目的地时，关于在交叉点处选取哪条路径的决策不是提前确定的(与确定性算法一样)，而是在用户到达交叉点时基于其剩余时间预算而做出，以便使在时间预算内到达目的地的概率最大化。因此，如果用户已比预期更快地穿越了行程的第一程，那么其可被指导针对第二程选取可能较慢但更可靠的路线。相反，如果用户已比预期更慢地穿越了第一程，那么其可被指导针对第二程选取较快但风险更大的路线。
为完整起见，可以以下方式总结SOTA模型。考虑定向网络G(N,A)，其中|N|＝n个节点且|A|＝m个路途(link)。每一路途(i,j)∈A的的权重是关于表示在路途(i,j)上的行进时间的概率密度函数pij(·)的随机变量。在给定时间预算T的情况下，最优路线选择策略被定义为使在时间T内到达目的地节点s的概率最大化的策略。路线选择策略是自适应解决方案，所述解决方案在网络中的每一节点处基于到达所述点所花费的行进时间而确定最优路径。此与在出发之前确定整个路径的先前解决方案形成对比。在给定节点i∈N及时间预算t的情况下，ui(t)表示当遵循最优策略时在小于时间t内从节点i到达节点s的概率。在每一节点i处，行进者应选取使按时到达目的地的概率最大化的路途(i,j)。如果j是在节点i之后下一去到的节点且ω是在路途(i,j)上花费的时间，那么在节点i处出发、具有时间预算t的行进者具有从j行进到目的地的时间预算t-ω，如在以下方程式中所描述：
其中
ui(t)＝1
其中0≤t≤T且pij(·)是路途(i,j)上的行进时间分布。举例来说，使用(例如)如上文参考确定平均行进时间所描述的历史位置数据及/或实时位置数据来获得函数pij(·)。函数pij(·)可为时间相依的，且可甚至包含路途之间的空间及/或时间相关性，例如，如在萨曼雅克(Samaranayake)等人的期刊文章“用于随机网络中的可靠路线选择的易处理类别的算法(A tractable class of algorithms for reliable routing in stochasticnetworks)”中所描述，所述期刊文章发表于培格曼2012年出版的交通研究(Transportation Research)C部分：新兴技术(Emerging Technologies)，第20:1卷第199到217页；所述期刊文章的内容特此以引用方式并入。
虽然已在理论层面上研究了此类路线选择策略的产生，但如何可将此理论有效地用于用户友好型导航装置中还不甚明了。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种通过可导航网络产生从出发地到目的地的路线选择策略的方法，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述方法包括：
使用确定性路线选择算法来使用所述电子地图的相应路段的所述预期行进时间以确定从所述出发地到所述目的地具有最短预期行程时间的路线；及
使用随机路线选择算法来产生使在从离开所述出发地开始的时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略，其中所述时间预算至少基于所述所确定最短预期行程时间。
本发明在其各方面或实施例中的任一个中的方法的步骤可部分地由服务器且部分地由导航设备或装置来执行。所述方法的所述步骤可排他地在服务器上执行，或者以任何组合方式一些步骤在服务器上执行且另外的步骤在导航设备或装置上执行，或者排他地在导航设备或装置上执行。因此，本发明在其下文论述的其它方面的系统可部分地由导航装置或其它移动装置提供，且部分地由服务器提供。
本发明扩展到一种用于实施根据本文中所描述的本发明的各方面或实施例中的任一个的方法的系统。
根据本发明的另一方面，提供一种用于通过可导航网络产生从出发地到目的地的路线选择策略的系统，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述系统包括：
经布置以使用确定性路线选择算法来使用所述电子地图的相应路段的所述预期行进时间以确定从所述出发地到所述目的地具有最短预期行程时间的路线的装置；及
经布置以使用随机路线选择算法来产生使在从离开所述出发地开始的时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略的装置，其中所述时间预算至少基于所述所确定最短预期行程时间。
如所属领域的技术人员将了解，本发明的此其它方面可以且优选地确实视情况包含本文中关于本发明的其它方面中的任一个所描述的本发明的优选及任选特征中的任一个或多个或者所有特征。在未明确陈述的情况下，本文中本发明的系统可包括用于实施关于本发明在其各方面或实施例中的任一个中的方法所描述的任何步骤的装置，且反之亦然。
因此，所属领域的技术人员将看到，根据本发明的这些方面，基于最短预期行程时间而设定路线选择策略的时间预算。如上文所论述，所述路线选择策略是一组非线性方程式的解，所述非线性方程式基于从所述出发地到达所述电子地图的节点所花费的所述行进时间而在所述节点处确定将选取的下一路段，使得在所述时间预算内到达所述目的地的概率被最大化。在实施例中，所述时间预算可等于所述最短预期行程时间乘以比例因子。如将了解，所述时间预算与所述最短预期行程时间之间的相依性可视需要呈任何其它形式。所述比例因子可用于视需要调整所述时间预算，但仍维持与所述最短预期行程时间的相依性。所述比例因子将通常大于1，使得时间预算始终大于最短预期行程时间。但在其它实施例中，所述比例因子可等于1，在此情形中时间预算仅等于最短预期行程时间。当所述比例因子小时(例如接近于1)，路线选择策略将沿着可能较快的路线指引用户，但所述路线可具有极易变的持续时间。这是因为仅在坚持预期通常较快的路线时才会出现紧张的时间预算。当比例因子较大时，可能沿着预期较慢的路线指引用户，但所述较慢路线具有更加确切的到达时间。
以此方式定义时间预算避免了必须要求用户对时间预算做出决定。出于至少两个原因，此举是可取的：第一，其允许在不迫使用户输入除了目的地之外的任何信息(但不排除此可能性)的情况下确定路线；及第二，其避免选择不适当时间预算：太短而无法实现或过长(且因此浪费用户的时间及/或燃料)。
所述比例因子可由用户设定。在一些实施例中，可从用户接收数值输入，此可确定比例因子的值。然而，在优选实施例中，从用户接收定性输入，从所述定性输入导出比例因子。举例来说，用户可与一维输入机构(例如触摸屏界面上图形滑块)互动，此可根据输入位置的预定函数确定比例因子的值。一维输入的第一端可与等于或接近1的比例因子对应。一维输入的第二端可与比例因子的预定最大值(其可以实验方法确定)对应。所述一维输入的两端之间的位置可根据两端处的值之间的线性刻度或者根据任何其它适合函数确定比例因子。
替代地，比例因子可以是预定的(即，不直接由用户设定)。可以试验方法确定适当比例因子。举例来说，可通过以下方式确定比例因子：使用比例因子的不同值来进行路线选择模拟，并确定哪一值产生显著偏离最快路线(例如，所述路线的至少50％)的路线选择策略，但并未导致预期行进时间不可接受的增加(例如超过10％)。
所要时间预算及优选地比例因子可取决于环境因子(例如时间或天气)或者路线或可导航网络的性质(例如，根据一或多个预定关系或函数)而变化。举例来说，所要时间预算及优选地比例因子可取决于从以下各项组成的集合选择的一或多个因子：用户输入(例如，如上文所论述)；一天中的时间；一周中的时间；含有出发地及/或目的地及/或出发地与目的地之间的可导航网络的部分或全部的区域的类型分类(例如“城市”或“乡村”)；及出发地与目的地之间的距离。
在一些实施例中，比例因子可以是两个输入的函数：(i)定量或定性用户输入，及(ii)并非直接由用户设定的值(例如，如前述段落中所描述)。举例来说，比例因子可等于由用户确定的值与基于因子(例如时间或预定行程的性质)的值的乘积。
在一些例子中，比例因子可能小于1，但优选地比例因子大于或等于1，这是因为此使行进者更可能在时间预算内到达。
将了解，本发明扩展到其中时间预算基本上等于最短预期行程时间乘以比例因子(例如在时间预算的+/-5％或10％内)的实施例。
随机路线选择算法可为如上文所描述的SOTA算法，或其可为可产生使在从离开出发地开始的时间预算内到达目的地的概率最大化的路线选择策略的任何其它算法。所述算法优选地使用沿着相应路段的行进时间的概率分布。这些概率分布可取决于时间，例如一天中的时间、一周中的时间等。也可通过使用路段之间的空间及/或时间相关性而使所述概率分布更复杂，例如(i)概率分布可取决于用于进入到考虑中路段上的先前路段而不同，例如考虑到在红绿灯处的等待时间、复杂交通调度的性能等；及(ii)概率分布可取决于在一些时间处在一些路段上的交通状况而不同，例如当在时间x处在道路A上交通通常较慢时，在时间x+y处在道路B上交通将也慢的概率增大。
可从历史数据导出电子地图的路段的预期行进时间。在一些实施例中，所述预期行进时间可与用于产生路线选择策略(例如，相应路段的概率密度或质量函数)的概率分布数据分离地产生及/或存储。举例来说，所述预期行进时间可基于一组有限的正规化路段速度曲线(例如，16个正规化曲线，其中电子地图中的每一道路路段被指派为所述曲线中的一个)。预期行进时间的任何时间相依性的粒度(例如，在整个一周内每隔5分钟的值)可不同于概率分布的粒度。然而，在一些实施例中，预期行进时间可与用于产生路线选择策略的概率分布数据在数学上有关或从其导出。在一组实施例中，每一路段具有相关联概率密度函数f(x)，且所述路段的预期行进时间等于所有x上x.f(x)的积分。在另一组实施例中，每一路段具有相关联概率质量函数f(x)，且所述路段的预期行进时间等于所与x上x.f(x)的总和。所述方法可包括依据概率分布数据来计算电子地图的至少一些路段的预期行进时间的步骤。
可使用任何适当的确定性算法来确定具有最短预期行程时间的路线(即最快路线)，例如基于迪可斯特朗(Dijkstra)算法的路线。
已产生路线选择策略优选地用于通过可导航网络基于与用户的移动有关的数据(例如，如从与用户相关联的定位装置(例如导航卫星系统、例如GPS)确定的带时间戳的位置数据)而产生方向以将用户从出发地引导到目的地。
此方法具有的缺点在于：用户习惯于在其离开出发地之前接收去往目的地的所推荐路线的细节；然而，当使用路线选择策略时不存在此路线，这是因为所遵循路线只有在行程前进时基于实际的行进时间才能固定下来，而实际行进时间无法提前得知。在无来自导航装置的路线已被计算出的任何指示的情况下开始行程，会令用户紧张不安。
因此，根据本发明的另一方面，提供一种通过可导航网络产生出发地与目的地之间的路线的方法，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段通过节点连接到另一路段，且每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述方法包括：
存取使在预定时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略；及
通过以下方式产生从所述出发地到所述目的地的路线：将所述路线选择策略应用于其中在基于指示每一路段的所述预期行进时间的数据的时间内经过相应路段的情景，使得到达节点的时间是形成从所述出发地到所述节点的所述路线的所述路段的所述预期行进时间的总和。
本发明扩展到一种用于实施根据本文中所描述的本发明的各方面或实施例中的任一个的方法的系统。
因此，根据本发明的另一方面，提供一种用于通过可导航网络产生出发地与目的地之间的路线的系统，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段通过节点连接到另一路段，且每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述系统包括：
经布置以存取使在预定时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略的装置；及
经布置以通过以下方式产生从所述出发地到所述目的地的路线的装置：将所述路线选择策略应用于其中在基于指示与每一路段相关联的所述预期行进时间的所述数据的时间内经过所述相应路段的情景，使得到达节点的时间是行进形成从所述出发地到所述节点的所述路线的所述路段的所述时间的总和。
如所属领域的技术人员将了解，本发明的此其它方面可以且优选地确实视情况包含本文中关于本发明的其它方面中的任一个所描述的本发明的优选及任选特征中的任一个或多个或者所有特征。在未明确陈述的情况下，本文中本发明的系统可包括用于实施关于本发明在其各方面或实施例中的任一个中的方法所描述的任何步骤的装置，且反之亦然。
因此，所属领域的技术人员将看到，根据本发明的这些方面，可依据路线选择策略提取路线(例如)以在用户从出发地出发之前显示给用户。通过将路线选择策略应用于其中在基于与每一路段相关联的预期行进时间的时间内穿越相应路段的情况来实现此目标。举例来说，在实施例中，路线选择策略适用于其中在与每一路段相关联的预期行进时间内穿越相应路段的情况。虽然在任何特定例子中，所提取路线未必是将实际上遵循的路线，但其提供了最可能路线中的一个的良好指示，且因此可作为推荐性路线或指示性路线而显示给用户。
与路线(例如地图上的路径或一组方向)有关的信息优选地显示给用户。优选地，根据路线选择策略(且不仅根据已产生路线)将用户引导到目的地。
路段的预期行进时间可从历史数据及/或实时数据导出，例如如上文所描述。在一些实施例中，所述预期行进时间可与是路线选择策略依据的概率分布数据分离地产生及/或存储。举例来说，所述预期行进时间可基于一组有限的正规化路段速度曲线(例如16个正规化曲线，其中电子地图中的每一道路路段被指派为所述曲线中的一个)。所述速度曲线可以是时间相依的，在此情形中所述情景可适用于特定出发时间，且预期行进时间可经选择以便与在所述情景下经过各个相应路段的预期时间对应。预期行进时间的任何时间相依性的粒度(例如，在整个一周内每隔5分钟的值)可不同于路线选择策略概率分布的粒度。然而，在一些实施例中，预期行进时间可与用于产生路线选择策略的概率分布数据在数学上有关或从其导出(例如以上文所描述的方式中的一个)。
预期行进时间可为用户(例如运载工具)穿越可导航网络的路段的平均行进时间或众数行进时间。
指示沿着路段的预期行进时间的数据可包括预期行进时间，或其可包括可基于路段的长度而被转换成所述路段的预期行进时间的预期速度。可将与每一路段相关联的数据存储于电子地图中，或可将所述数据与电子地图分离地存储，例如存储于可基于可导航网络上的实时状况而被动态地更新数据的副文件中。
路线选择策略可不由所述系统产生，但优选地其由所述系统产生。存取路线选择策略可包括从存储器存取表示路线选择策略或与路线选择策略有关的数据。在一些实施例中，其可如上文所描述地参考本发明的前述方面而产生。更一般来说，前述方面或实施例中的任一个的任何特征也可为本方面的实施例的特征。
在一些实施例中，可存取或产生多个路线选择策略，所述多个路线选择策略中的每一个使在不同相应时间预算内到达目的地的概率最大化。可通过将每一路线选择策略应用于其中在基于指示与每一路段相关联的预期行进时间的数据的时间内经过相应路段的情景而依据路线选择策略产生多个相应路线。可将这些所提取路线作为从出发地到目的地的一组替代路线呈现给用户。发明者已意识到，当驾驶员期望特定路线的替代方案时，其通常可能是在寻求(有意识地或下意识地)更加可靠的路线。通过基于不同时间预算将两个或多于两个路线呈现给用户，用户能够选择在速度与可靠性之间给出所要平衡的路线。在此些实施例中，接着可引导用户遵循是选定路线产生依据的路线选择策略。
可通过将不同的相应比例因子应用于共同最短行进时间来设定不同的相应时间预算，如上文所描述。这些不同的比例因子可为预定比例因子的集合(例如含五个或六个固定比例因子的集合)，或其值可取决于从以下各项组成的集合选择的一或多个因子：一天中的时间；一周中的时间；含有出发地及/或目的地及/或出发地与目的地之间的可导航网络的部分或全部的区域的类型分类(例如“城市”或“乡村”)；及出发地与目的地之间的距离。
优选地，首先针对一组不同时间预算中的最大者产生路线选择策略。此是有利的，这是因为对于许多SOTA算法来说，在给定时间预算的情况下给定出发地及目的地的路线选择策略内在地包含相同出发地及目的地的所有路线选择策略但具有较小时间预算。因此，甚至当期望具有不同时间预算的数个替代方案时，仍可能仅运行单个SOTA计算，借此减小所需计算量。
在一些实施例中，可存取或产生单个路线选择策略，且可通过将路线选择策略应用于基于指示与路段相关联的预期行进时间的数据的多个情景而产生从出发地到目的地的多个路线。因此，在一些实施例中，通过将路线选择策略应用于其中在沿着全部路线的每一路段的预期行进时间内经过相应路段的情景产生仅单个路线。然而，在其它实施例中，可通过将单个路线选择策略应用于不同情景而依据所述路线选择策略产生两个或多于两个路线。举例来说，可使用其中在路段的预期行进时间内经过所述路段的情景来依据路线选择策略提取第一路线。接下来，可接着使用其中在相应路段的预期行进时间内不经过或经过仅一些但非所有沿着路线的路段的情景来提取第二路线。可在除了预期行进时间之外的时间内经过沿着路线的其它路段。举例来说，可在形成从出发地的第一提取路线的预定部分的路段(例如第一提取路线的前20％)上使用经调整预期行进时间。所述经调整预期行进时间可包括用户(例如运载工具)穿越可导航网络的路段的行进时间的不同百分位。举例来说，可使用第30个百分位，使得路段的预期行进时间相对于平均行进时间增加。另一选择为，可使用第70个百分位，使得路段的预期行进时间相对于平均行进时间减少。如将了解，可视需要使用任何其它百分位值。在其它实施例中，并不是使用不同百分位值，而是可忽视分布的最快n％及/或最慢m％(对于n及m的任何适合值来说)，且重新计算平均百分位值、众数百分位值或其它百分位值以确定经调整预期行进时间。在一个实例中，n及m可以是5％，但将了解可视需要使用任何值。当期望更多替代方案时，可在所得替代方案的基础上重复过程，现在假设第二提取路线的至少一些、可能所有路段具有不同预期行进时间。如之前，可将此多个路线作为从出发地到目的地的一组替代路线呈现给用户。
在一些实施例中，可将用以产生一组替代路线的这两个不同方法(基于多个路线选择策略，且基于依据单个路线选择策略提取多个路线)组合起来，以便依据多个路线选择策略产生一组替代路线，所述多个路线选择策略中的至少一个(且可能其中的所有)用于产生多个路线。
一般来说，本文中提及的概率分布可包括概率密度函数或概率质量函数或者任何其它适合分布。此概率分布可依据所测量数据(例如，依据追踪运载工具在整个道路网络上的移动)而产生。所测量数据可为近似值或估计值。其可在速度或行进时间或者任何其它适合值方面被表达。其可以是时间相依的，使得概率分布是针对多个预定时间周期(例如，一天或一周中每隔5分钟)中的每一个而被确定。概率分布也可表示路段之间的空间及/或时间相关性。举例来说，路段的概率分布可取决于使用哪个先前路段来进入到考虑中路段上而不同。以此方式，其可考虑到在红绿灯处的等待时间或复杂交通调度的性能等。举另一实例，路段的概率分布可取决于在一或多个时间处在一或多个其它路段上的状况而不同；例如简要来说例如，当在时间x处在道路A上交通通常较慢时，在时间x+y处在道路B上将也慢的概率增大。
概率分布及/或路线选择策略及/或预期行进时间信息可以任何适合格式来存储，且可跨越一或多个存储媒体而分布。其可以简化或压缩或数学等效格式来存储。
一般来说，本发明在其实施例中的任一个中的系统可为或可包括至少一个处理装置。此处理装置可为移动装置(例如导航装置，无论是便携式导航装置(PND)还是集成装置)的组件，或者可为服务器的组件。
优选地在导航操作的情境中实施本发明的方法。因此，所述方法优选地由具有导航功能性的装置或系统的一组一或多个处理器执行。然而，将了解，所述方法还可由具有路线产生能力而不是必须有导航功能性的任何适合系统实施。举例来说，所述方法可由不具有导航功能性(例如，其不能确定其自己的位置)的计算机系统(例如，桌上型或膝上型系统)来实施。
在优选实施例中，本发明在其各方面或实施例中的任一个中的方法是使用导航装置来实施的，且本发明扩展到经布置以实施本发明的各方面或实施例中的任一个的方法的步骤的导航装置。导航装置可为PND或集成(例如，车载)装置。
根据本发明的各方面或实施例中的任一个，导航装置可包括用于将电子地图显示给用户的显示器。其可包括一组经配置以存取电子地图数据的一或多个处理器且致使经由显示器将电子地图显示给用户。其可包括可由用户操作以使用户能够与装置互动的用户界面。因此，本发明的系统可为例如导航装置的处理装置等系统。
在其它实施例中，本发明在其各方面或实施例中的任一个中的方法可由服务器来实施，且本发明扩展到经布置以实施本发明的各方面或实施例中的任一个的方法的步骤的服务器。本发明的其各方面或实施例中的任一个的系统可为例如服务器的处理装置等系统。
当然，本发明在其各方面或实施例中的任一个中的方法的步骤可部分地由服务器且部分地由导航设备实施。举例来说，可由服务器(例如)应导航装置的请求而实施路线产生或路线选择策略，且可将产生的输出提供到装置，所述装置可使用所述输出来将路线提供给用户或引导用户。所述方法的所述步骤可排他地在服务器上执行，或者以任何组合方式一些步骤在服务器上执行且另一些步骤在导航装置上执行，或者排他地在导航装置上执行。所述步骤中的一或多个在服务器上执行可为高效的，且可降低置于导航装置上的计算负担。另一选择为，如果一或多个步骤是在导航装置上执行，那么此可降低网络通信所需的任何带宽。因此，本发明的系统可部分地由导航装置或其它移动装置提供且部分地由服务器提供。
可以任何适合方式获得出发地及目的地。举例来说，出发地及/或目的地可由用户指定。另一选择为，出发地可为用户的当前位置。在其它布置中，出发地及/或目的地可从用户的路径或先前行进路线等推断而来。
优选地，本发明的方法扩展到存储数据表示或指示已产生路线选择策略或已产生路线的步骤。
可输出指示一或多个已产生路线的数据。举例来说，可将一或多个已产生路线显示给用户。在实施例中，且当(依据单个路线选择策略或依据多个路线选择策略)产生多个路线(即替代路线)时，可将多个已产生路线同时显示给用户。此步骤可由可具有或可不具有导航功能性的任何适合装置来执行。在一些实施例中，所述装置是导航装置，例如PND或集成式导航装置。导航装置可与运载工具相关联。
本发明的方法可包括产生一组导航指令的步骤，且任选地基于已产生或选定路线选择策略而输出所述指令。在实施例中，且当依据多个路线选择策略产生多个替代路线时，用户可选择所述路线选择策略中的一个，其中使用选定路线选择策略产生且任选地输出所述导航指令组。可基于所显示的多个替代路线做出对路线选择策略的选择。
应注意，关于一或多个节段的短语“与……相关联”及“针对”不应解释为要求对数据存储位置的任何特定限制。所述短语仅要求特征可关于节段被识别。因此，关联性可(例如)借助对可能位于远程服务器中的副文件的参考而实现。
如本文中所使用的术语“路段”取其在本技术领域中的通常含义。路段可为连接两个节点或其任何部分的可导航路途。虽然本发明的一些实施例是参考道路路段来描述，但应意识到，本发明也可适用于其它可导航路段，例如路径、河流、水道、自行车道、纤道、铁路线等的路段。为了便于参考，这些路段统称为道路路段，但对“道路路段”的任何参考可由对“可导航路段”或此类路段的任何特定类型的参考替代。
根据本发明的方法中的任一个可至少部分地使用软件(例如，计算机程序)来实施。本发明因此还扩展到包括计算机可读指令的计算机程序，所述计算机可读指令可执行以执行或者致使导航装置及/或服务器执行根据本发明的各方面或实施例中的任一个的方法。
本发明也扩展到承载软件的计算机软件载体，当用于操作包括数据处理装置的系统或设备时所述软件致使所述设备或系统实施本发明的方法的步骤。此计算机软件载体可为非暂时性物理存储媒体(例如ROM芯片、非易失性存储器芯片CD-ROM或磁盘)，或者可为信号(例如导线上的电子信号、光学信号或无线电信号(例如到卫星)等)。本发明提供含有指令的机器可读媒体，所述指令在由机器读取时致使所述机器根据本发明的各方面或实施例中的任一个的方法操作。
不论其实施方案如何，根据本发明在其各方面或实施例中的任一个中所使用的装置(例如导航设备)可包括处理器、存储器及存储于所处存储器内的数字地图数据(或电子地图)。所述处理器与存储器协作以提供可在其中建立软件操作系统的执行环境。可提供一或多个额外软件程序以能够控制设备的功能性，且提供各种其它功能。本发明的导航设备可优选地包含全球导航卫星系统(GNSS)，例如GPS或GLONASS、信号接收及处理功能性。如将了解，导航设备可视需要使用其它方法来确定其当前位置，例如地面信标、移动电信网络等。所述设备可包括一或多个输出接口，可借助所述输出接口将信息中继给用户。除了视觉显示器之外，所述输出接口还可包含用于可听输出的扬声器。所述设备可包括输入接口，所述输入接口包含一或多个物理按钮以控制所述设备的开/关操作或其它特征。
在其它实施例中，可至少部分地借助应用不形成特定导航装置的部分的处理装置来实施所述导航设备。举例来说，可使用经布置以执行导航软件的适合计算机系统来实施本发明。所述系统可为移动或便携式计算机系统(例如，移动电话或膝上型计算机)，或可为桌上型系统。
本文中所描述的任何方面或实施例的特征可在任何适当情况下应用于本文中所描述的任何其它方面或实施例。在未明确陈述的情况下，体现本发明的系统可包括用于实施关于本发明在其各方面或实施例中的任一个中的方法所描述的任何步骤的装置，且反之亦然。在参考不同实施例或实施例组的情况下，应理解这些实施例不必相异而是可重叠。
下文中陈述这些实施例的优点，且这些实施例中的每一个的其它细节及特征定义于所附独立技术方案中且另外在以下具体实施方式中。
附图说明
现将参考附图仅以实例方式描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1是可供导航装置使用的全球定位系统(GPS)的示范性部分的示意性图解说明；
图2是用于导航装置与服务器之间的通信的通信系统的示意图；
图3是图2的导航装置或任何其它适合导航装置的电子组件的示意性图解说明；
图4是安装及/或对接导航装置的布置的示意图；
图5是概述产生路线选择策略的方法步骤的流程图；
图6是用户与显示器互动的示意图；且
图7是概述依据路线选择策略产生路线的方法步骤的流程图。
具体实施方式
现在将特定来说参考便携式导航装置(PND)来描述本发明的实施例。然而，应牢记，本发明的教示并不限于PND，而是可普遍适用于经配置以提供路线规划及导航功能性的任何类型的处理装置。因此，由此得出，在本申请案的上下文中，导航装置可包含(但不限于)任何类型的路线规划与导航装置，而无论所述装置是体现为PND、运载工具(例如汽车)还是执行路线规划与导航软件的任何便携式计算资源(例如，便携式个人计算机(PC)、移动电话或个人数字助理(PDA))。
此外，参考道路路段描述本发明的实施例。应意识到，本发明还可适用于其它可导航路段，例如路径、河流、水道、自行车道、纤道、铁路线等的路段。为了易于参考，这些路段通常被称为道路路段。
从下文还将明了，本发明的教示甚至可用于以下情况中：其中用户不寻求关于如何从一点导航到另一点的指令而是仅希望被提供给定位置的视图。在此类情况中，由用户选择的“目的地”位置不需要具有用户希望从其开始导航的对应开始位置，且因此本文中对“目的地”位置或甚至对“目的地”视图的提及不应被解释为意指路线的产生是必不可少的、必须发生到“目的地”的行进或甚至目的地的存在需要指定对应开始位置。
记住以上附带条件，图1的全球定位系统(GPS)等用于达成各种目的。一般来说，GPS是基于卫星-无线电的导航系统，其能够确定连续位置、速度、时间且在一些例子中能够确定无限数目个用户的方向信息。以前称作NAVSTAR的GPS并入以极精确的轨道绕地球轨道运行的多个卫星。基于这些精确轨道，GPS卫星可将其位置以GPS数据形式中继到任何数目个接收单元。然而，将理解，可使用例如GLOSNASS、欧洲伽利略(Galileo)定位系统、COMPASS定位系统或IRNSS(印度区域导航卫星系统)的全球定位系统。
当专门经装备以接收GPS数据的装置开始扫描GPS卫星信号的射频时实施GPS系统。在从GPS卫星接收到无线电信号之后，所述装置立即经由多种不同常规方法中的一个来确定所述卫星的精确位置。在大多数例子中，所述装置将继续扫描信号直到其已获取至少三个不同的卫星信号(注意，通常不对位置进行确定，但可使用其它三角测量技术仅借助两个信号来确定所述位置)为止。通过实施几何三角测量，接收器利用三个已知位置来确定其自己相对于卫星的二维位置。此可以已知方式完成。另外，获取第四卫星信号允许接收装置通过相同几何计算以已知方式来计算其三维位置。位置及速度数据可由无限数目个用户持续地实时进行更新。
如图1中所展示，GPS系统100包括绕地球104轨道运行的多个卫星102。GPS接收器106从多个卫星102中的若干个卫星接收作为扩展频谱GPS卫星数据信号108的GPS数据。扩展频谱数据信号108连续从每一卫星102发射，所发射的扩展频谱数据信号108各自包括一数据流，所述数据流包含识别是所述数据流来源的特定卫星102的信息。GPS接收器106通常需要来自至少三个卫星102的扩展频谱数据信号108以便能够计算二维位置。第四扩展频谱数据信号的接收使得GPS接收器106能够使用已知技术来计算三维位置。
转到图2，包括或耦合到GPS接收器装置106的导航装置200(即，PND)能够在需要的情况下经由移动装置(未展示)(例如，移动电话、PDA及/或具有移动电话技术的任何装置)建立与“移动”或电信网络的网络硬件的数据会话，以便建立数字连接(例如，经由已知蓝牙技术的数字连接)。此后，通过其网络服务提供商，移动装置可建立与服务器150的网络连接(例如，通过因特网)。如此，可在导航装置200(在其单独行进及/或在运载工具中行进时，其可为且通常为移动的)与服务器150之间建立“移动”网络连接，以提供“实时”或至少非常“时新的”的信息网关。
使用(例如)因特网在移动装置(经由服务提供商)与另一装置(例如服务器150)之间建立网络连接可以已知方式完成。在此方面，可采用任何数目个适当数据通信协议，例如，TCP/IP分层协议。此外，移动装置可利用任何数目个通信标准，例如CDMA2000、GSM、IEEE802.11a/b/c/g/n等。
因此，可看出，可利用因特网连接，此举可经由数据连接、经由(例如)导航装置200内的移动电话或移动电话技术而实现。
尽管未展示，但导航装置200当然可在导航装置200本身内包含其自己的移动电话技术(包含(例如)天线，或任选地使用导航装置200的内部天线)。导航装置200内的移动电话技术可包含内部组件，及/或可包含(例如)配备有必要的移动电话技术及/或天线的可插入卡(例如，订户身份模块(SIM)卡)。如此，导航装置200内的移动电话技术可(例如)经由因特网以类似于任何移动装置的方式的方式类似地在导航装置200与服务器150之间建立网络连接。
对于电话设定，可使用具有蓝牙能力的导航装置来与移动电话型号、制造商等的不断变化的频谱正确地协同工作，型号/制造商特有设定可存储于(例如)导航装置200上。可更新针对此信息所存储的数据。
在图2中，导航装置200被描绘为经由通用通信信道152与服务器150通信，通用通信信道152可通过若干种不同布置中的任一个来实施。通信信道152通常表示连接导航装置200与服务器150的传播媒体或路径。当在服务器150与导航装置200之间经由通信信道152建立连接时，服务器150与导航装置200可进行通信(注意，此连接可为经由移动装置的数据连接、经由个人计算机的直接连接(经由因特网)等)。
通信信道152并不限于特定通信技术。另外，通信信道152并不限于单个通信技术；即，信道152可包含使用各种技术的数个通信链路。举例来说，通信信道152可适于提供用于电、光学及/或电磁通信等的路径。如此，通信信道152包含但不限于以下各项中的一个或其组合：电路、例如导线及同轴电缆、光纤电缆的电导体、转换器、射频(RF)波、大气、自由空间等。此外，举例来说，通信信道152可包含例如路由器、中继器、缓冲器、发射器及接收器的中间装置。
在一个说明性布置中，通信信道152包含电话及计算机网络。此外，通信信道152可能够适应无线通信，例如，红外通信、射频通信(例如微波频率通信)等。另外，通信信道152可适应卫星通信。
通过通信信道152所发射的通信信号包含但不限于给定通信技术可需要或期望的信号。举例来说，所述信号可适于用于蜂窝式通信技术中，例如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线电服务(GPRS)等。数字及模拟信号两者均可通过通信信道152而发射。这些信号可为通信技术可期望的经调制、经加密及/或经压缩的信号。
除可能未图解说明的其它组件外，服务器150还包含处理器154，处理器154操作地连接到存储器156且经由有线或无线连接158进一步操作地连接到大容量数据存储装置160。大容量存储装置160含有大量导航数据及地图信息，且也可为与服务器150分离的装置或可并入到服务器150中。处理器154进一步操作地连接到发射器162及接收器164以经由通信信道152向导航装置200发射信息及从导航装置200接收信息。所发送及接收的信号可包含数据、通信及/或其它所传播信号。可根据导航系统200的通信设计中所使用的通信要求及通信技术来选择或设计发射器162及接收器164。此外，应注意，发射器162与接收器164的功能可组合到单个收发器中。
如上文所述，导航装置200可经布置以通过通信信道152与服务器150通信，从而使用发射器166及接收器168以通过通信信道152发送及接收信号及/或数据，注意，这些装置可进一步用于与除了服务器150以外的装置通信。此外，根据导航装置200的通信设计中所使用的通信要求及通信技术来选择或设计发射器166及接收器168，且发射器166及接收器168的功能可组合到单个收发器中，如上文所描述。当然，导航装置200还包括其它硬件及/或功能零件，本文中稍后将更详细地描述所述硬件及/或功能零件中的一些。
存储于服务器存储器156中的软件为处理器154提供指令且允许服务器150将服务提供给导航装置200。服务器150所提供的一个服务涉及处理来自导航装置200的请求及将导航数据从大容量数据存储装置160发射到导航装置200。服务器150可提供的另一服务包含使用针对所要应用的各种算法处理导航数据及将这些计算的结果发送到导航装置200。
服务器150构成导航装置200可经由无线信道存取的远程数据源。服务器150可包含位于局域网(LAN)、广域网(WAN)、虚拟专用网(VPN)等上的网络服务器。
服务器150可包含个人计算机(例如桌上型或膝上型计算机)，且通信信道152可为连接于个人计算机与导航装置200之间的电缆。另一选择为，个人计算机可连接于导航装置200与服务器150之间以在服务器150与导航装置200之间建立因特网连接。
导航装置200可具备经由信息下载而来自服务器150的信息，所述信息可不时自动更新或在用户将导航装置200连接到服务器150之后立刻更新，及/或可在经由(例如)无线移动连接装置及TCP/IP连接在服务器150与导航装置200之间做出更恒定或更频繁连接之后而立刻更加动态。对于许多动态计算来说，服务器150中的处理器154可用于处置大部分处理需求，然而，导航装置200的处理器(图2中未展示)也可时常独立于与服务器150的连接而处置很多处理及计算。
参考图3，应注意，导航装置200的框图并不包含所述导航装置的所有组件，而是仅表示许多实例性组件。导航装置200位于外壳(未展示)内。导航装置200包含处理电路，所述处理电路包括(例如)上文所提及的处理器202，处理器202耦合到输入装置204及显示装置(例如，显示屏幕206)。尽管此处以单数形式提及输入装置204，但所属领域的技术人员应了解，输入装置204表示任何数目个输入装置，包含键盘装置、语音输入装置、触摸面板及/或用于输入信息的任何其它已知输入装置。同样地，显示屏幕206可包含任何类型的显示屏幕，例如，液晶显示器(LCD)。
在一个布置中，输入装置204的一个方面、触摸面板与显示屏幕206经集成以便提供集成式输入与显示装置(包含触摸垫或触摸屏输入250(图4))，以实现信息输入(经由直接输入、菜单选择等)及信息显示(通过触摸面板屏幕)两者，使得用户仅需要触摸显示屏幕206的一部分来选择多个显示选择中的一个或者激活多个虚拟或“软”按钮中的一个。在此方面，处理器202支持结合触摸屏操作的图形用户界面(GUI)。
在导航装置200中，处理器202经由连接210操作地连接到输入装置204且能够从输入装置204接收输入信息，且经由相应输出连接212操作地连接到显示屏幕206与输出装置208中的至少一个以向其输出信息。导航装置200可包含输出装置208，例如，可听输出装置(例如，扬声器)。当输出装置208可为导航装置200的用户产生可听信息时，同样应理解，输入装置204也可包含用于接收输入语音命令的麦克风及软件。此外，导航装置200还可包含任何额外输入装置204及/或任何额外输出装置，例如音频输入/输出装置。
处理器202经由连接216操作地连接到存储器214，且进一步适于经由连接220从输入/输出(I/O)端口218接收信息/向输入/输出(I/O)端口218发送信息，其中I/O端口218可连接到导航装置200外部的I/O装置222。外部I/O装置222可包含但不限于外部收听装置，例如耳塞式耳机。与I/O装置222的连接可进一步是与任何其它外部装置(例如用于免提操作及/或用于语音激活操作的汽车立体声单元)的有线或无线连接，(例如)用于连接到耳塞式耳机或头戴式耳机及/或(例如)用于连接到移动电话，其中所述移动电话连接可用于(例如)在导航装置200与因特网或任何其它网络之间建立数据连接，及/或经由(例如)因特网或某一其它网络建立与服务器的连接。
导航装置200的存储器214包括非易失性存储器的一部分(例如，以存储程序代码)及易失性存储器的一部分(例如，以在执行所述程序代码时存储数据)。所述导航装置还包括端口228，端口228经由连接230与处理器202通信以允许向装置200添加可拆卸存储器卡(通常被称为卡)。在正描述的实施例中，所述端口经布置以允许添加SD(安全数字)卡。在其它实施例中，所述端口可允许连接其它格式的存储器(例如，紧凑式闪存(CF)卡、存储器棒、xD存储器卡、USB(通用串行总线)闪存驱动器、MMC(多媒体)卡、智能媒体卡、微驱动器等)。
图3进一步图解说明处理器202与天线/接收器224之间经由连接226的操作连接，其中天线/接收器224可为(例如)GPS天线/接收器且如此将用作图1的GPS接收器106。应理解，由参考编号224指示的天线及接收器出于图解说明目的而被示意性地组合，但天线与接收器可为单独定位组件，且所述天线可为(例如)GPS贴片天线或螺旋形天线。
当然，所属领域的技术人员将理解，图3中所展示的电子组件是由一或多个电源(未展示)以常规方式供电。此类电源可包含内部电池及/或用于低电压DC供应器的输入或任何其它适合布置。如所属领域的技术人员将理解，可预期图3中所展示组件的不同配置。举例来说，图3中所展示的组件可经由有线及/或无线连接等彼此通信。因此，本文中所描述的导航装置200可为便携式或手持式导航装置200。
另外，图3的便携式或手持式导航装置200可以已知方式连接或“对接”到例如自行车、摩托车、汽车或轮船等运载工具。接着，此导航装置200可从所对接的位置移除，以用于便携式或手持式导航用途。实际上，在其它实施例中，装置200可经布置以手持从而使得用户能够导航。
参考图4，导航装置200可为包含集成式输入与显示装置206及图2的其它组件(包含但不限于内部GPS接收器224、处理器202、电力供应器(未展示)、存储器系统214等)的单元。
导航装置200可位于臂252上，所述臂本身可使用吸盘254紧固到运载工具仪表板/窗/等。此臂252是导航装置200可对接到的对接站的一个实例。可通过(例如)将导航装置200搭锁连接到对接站的臂252来将导航装置200对接或以其它方式连接到臂252。接着，导航装置200可在臂252上旋转。为解除导航装置200与对接站之间的连接，(例如)可按下导航装置200上的按钮(未展示)。用于将导航装置200与对接站耦合及解耦的其它同样适合的布置为所属领域的技术人员所周知。
在所描述的实施例中，导航装置的处理器202经编程以接收由天线224接收的GPS数据，且不时地，将所述GPS数据连同在接收所述GPS数据时的时间戳一起存储于存储器214内，以积累所述导航装置的位置记录。如此存储的每一数据记录可被视为GPS定位；即，其是所述导航装置的位置的定位且包括纬度、经度、时间戳及准确度报告。
在一组实施例中，数据基本上是周期性(例如，每5秒)存储的。所属领域的技术人员将了解，其它周期将是可能的，且在数据分辨率与存储器容量之间存在平衡；即，当数据的分辨率因选取更多样本而提高时，需要更大存储量来保存数据。然而，在其它实施例中，所述分辨率可基本上为：每1秒、每10秒、每15秒、每20秒、每30秒、每45秒、每1分钟、每2.5分钟(或实际上，介于这些周期之间的任何周期)。因此，在装置的存储器内在各时间点处积累装置200行踪的记录。
在一些实施例中，可发现，所捕获数据的质量随着周期增加而降低，且尽管降级程度将至少部分地取决于导航装置200移动的速度，但大致15秒的周期可提供适合上限。
尽管导航装置200通常经布置以积累其行踪的记录，但一些实施例不记录行程的开始或结束时预定周期及/或距离的数据。此布置有助于保护导航装置200的用户的隐私，这是因为其可保护他/她的家及其它常去目的地的位置。举例来说，导航装置200可经布置以不存储行程的大致前5分钟及/或行程的大致前1英里的数据。
在其它实施例中，GPS可不周期性地被存储而是可在预定情况发生时被存储于存储器内。举例来说，处理器202可经编程以在装置通过道路交叉口、道路路段改变或发生其它此类情况时存储GPS数据。
此外，处理器202经布置以不时地将装置200行踪的记录(即，GPS数据及时间戳)上传到服务器150。在其中导航装置200具有将其连接到服务器150的永久或至少普遍存在的通信信道152的一些实施例中，数据的上传周期性地发生(例如，其可每24小时一次)。所属领域的技术人员将了解，其它周期是可能的，且可基本上为以下周期中的任一个：15分钟、30分钟、每小时、每2小时、每5小时、每12小时、每2天、每周或介于这些周期之间的任何时间。实际上，在此类实施例中，处理器202可经布置以基本上实时地上传行踪的记录，但此可必然意味着数据事实上以各发射之间的相对短的周期不时地被发射，且如此可更正确地被视为伪实时的。在此类伪实时实施例中，导航装置可经布置以在存储器214内及/或在插入于端口228中的卡上缓冲GPS定位，且在已存储了预定数目之后发射这些GPS定位。此预定数目可为大约20、36、100、200或介于其之间的任何数目。所属领域的技术人员将了解，所述预定数目部分地由存储器214或端口228内的卡的大小决定。
在不具有普遍存在的通信信道152的其它实施例中，处理器202可经布置以在形成通信信道152时将记录上传到服务器152。举例来说，此可在导航装置200连接到用户的计算机时。再者，在此类实施例中，导航装置可经布置以在存储器214内或在插入于端口228中的卡上缓冲GPS定位。如果存储器214或插入于端口228中的卡变得充满GPS定位，那么导航装置可经布置以删除最旧GPS定位且如此其可被视为先进先出(FIFO)缓冲器。
在所描述的实施例中，行踪的记录包括一或多个轨迹，其中每一轨迹表示所述导航装置200在24小时周期内的移动。每一24经布置以与日历吻合，但在其它实施例中，情形不必如此。
通常，导航装置200的用户给出他/她对将装置行踪的记录上传到服务器150的同意意见。如果不给出同意意见，那么不将记录上传到服务器150。导航装置本身及/或与导航装置连接的计算机可经布置以向用户询问他/她对行踪的记录的此使用的同意意见。服务器150经布置以接收装置的行踪的记录且将此记录存储于大容量数据存储装置160内以供处理。因此，随着时间流逝，大容量数据存储装置160积累已上传数据的导航装置200的行踪的多个记录。
可分析从若干个此类装置200上传的的轨迹且使用所述轨迹来产生不同道路路段的概率分布。所述轨迹也可用于产生不同道路路段的预期行进时间。
如上文所论述，大容量数据存储装置160还含有地图数据。所述地图数据提供关于道路路段的位置的信息、所关注点的信息及通常存在于地图上的其它此类信息。
图5图解说明可用于实施根据本发明的实施例产生路线选择策略的方法的示范性系统。
在一些点处，导航装置200可需要输出导航指令来通过由电子地图数据160(例如，显示给用户)表示的可导航网络引导用户。出发地及/或目的地可由用户指定。然而，本发明同样适用于产生导航装置可出于任何原因而需要的任何第一位置与第二位置之间的路线，其中第一位置及第二位置中的一或两个可由导航装置或用户来确定。举例来说，第一位置可为装置的当前位置。
电子地图数据160优选地含有与被地图覆盖的道路网络的每一路段相关联的行进时间概率分布数据(离散的或连续的)，所述电子地图数据160存储为地图数据160的一部分，或单独地存储于大容量数据存储装置160中。每一路段(任选地，特定时间周期)的预期行进时间也可存储于大容量数据存储装置160中，或服务器150可经布置以依据概率分布数据而导出预期行进时间。
导航装置200将出发地及目的地经由通信信道152传递到服务器150。接着，在第一步骤501中，服务器150使用地图数据160的路段预期行进时间来确定具有最短预期行程时间(即“最快”路线)的从出发地到目的地的路线。服务器150可使用常规的确定性路线选择算法来实现此目的。
另一选择为，导航装置200可使用本地存储地图数据及预期行进时间信息来确定此最快路线。接着，导航装置200可任选地将此路线或此路线的预期行程时间传递到服务器150。
接着，在第二步骤502中，服务器150使用随机(非确定性)路线选择算法来产生使在从离开出发地开始的时间预算内到达目的地的概率最大化的路线选择策略，其中所述时间预算等于此最快预期行程时间乘以比例因子α。接着，服务器150可将路线选择策略经由通信信道152传递到导航装置200，或其可将路线选择策略存储于服务器存储器156中。
接着，服务器150或导航装置200可应用已产生的路线选择策略来为导航装置实时产生GPS定位数据，以便产生用于将用户朝向目的地引导的指令。如果服务器150应用所述路线选择策略，那么其将需要从导航装置200接收实时位置信息，且将发送回指令到导航装置200以供显示给用户。
α的值可以是固定的(例如1.2或1.6)。然而，其可至少部分地由用户控制。
图6展示用户601与导航装置200的触摸屏250互动。触摸屏250正显示滑块界面600，其左端600A标记着“更快”且其右端600B标记着“更可靠”。用户601可使用其手指将滑块界面600设定到所要位置处：一端600A或另一端600B，或者介于两端之间的某处。可根据适当映射将滑块设定转换为α的数值。所述映射可为静态的或可根据情况而改变(例如，根据由出发地及/或目的地所确定的性质)。其可基于所测量或所模拟的数据。α的值可使得α＝αu·α0，其中αu是用户确定值，其从滑块设定导出；且α0是固定参数。
虽然参考图5所描述的步骤完全足以将用户从出发地指引到目的地，然而用户可期望在出发之前观看到指示性路线，(例如)以提供导航装置200已识别正确出发地及目的地或导航装置200正确地工作的保证。
图7展示第一步骤701，在第一步骤701中接收或存取路线选择策略，例如上文所描述的路线选择策略。此可发生在导航装置200处或服务器150处。路线选择策略可接收自外部源，或可仅由相关装置(例如)从内部存储器214或156存取。在第二步骤702中，通过将路线选择策略应用于其中在沿着路线中的一些或所有路线的每一路段的预期行进时间中经过所述路段的情景中而产生所述路线。
可在适当情况下将此路线从服务器150传递到导航装置200，且可由导航装置200显示给用户以供观看。
并不是显示单个路线，而是一些实施例可产生含两个或多于两个替代路线的一集合，并将这些路线显示给用户。此可通过考虑两个或多于两个情景来完成，其中在所述情景中的一或两个中除了预期行进时间之外的时间用于行程中的一些，其中预期行进时间仅用于行程的剩余部分。其也可通过使用两个或多于两个不同的α值以产生两个或多于两个路线选择策略来完成，所述两个或多于两个路线选择策略中的每一个可用于产生一或多个路线。
总之，已发现基于SOTA而设计有吸引力的最终用户特征的主要阻碍是：需要为每一次出行明确地指定时间预算。另一挑战是用户通常将想要在其出发之前看到其整个所推荐路线，但路线选择策略(与简单路线形成对比)不会仅界定一个单个路线这一事实。本发明的实施例涉及如何依据路线选择策略提取出一个路线，及如何能够针对不同情况而自动确定充足时间预算。
依据路线选择策略确定路线
如下，可依据路线选择策略而提取出明智的第一路线以显示给用户。在出发之前定义路线以显示给用户，所述路线将从以下方式得来：将路线选择策略应用于用户需要在所有道路路段上的精确预期行进时间的情况。
基本可靠路线选择
为了针对出发地及目的地计算出仅一个基本可靠路线，使用基于最快路线上的预期行进时间t的时间预算b。选择固定参数α0≥1，定义为：
b＝αu·t
α的小值产生极接近于最快路线的路线选择策略，这是因为仅在坚持预期通常较快路线时才会出现紧张的时间预算。α的大值产生极可靠路线，但可能导致预期行进时间显著增加。
基于用户偏好的可靠路线选择
为了授权用户按其偏好对路线可靠性进行配置，以用户定义参数αu来替换固定参数α0。在此情况中，SOTA的时间预算将设定为：
通过此概念与上文所论述的基本可靠路线选择概念的结合，基于用户偏好的路线可靠性也可受益于基于时间、地图区域及/或出发地与目的地之间的距离而做出的调整：
对于用户界面来说，已发现迫使用户必须输入数字并不明智，而是应使用滑块来调整路线可靠性。
具有不同可靠性的替代路线
当可经由参数α调整路线可靠性时，也可使用SOTA来计算具有不同可靠性的路线替代方案。事实上，据信在驾驶员期望路线替代方案的许多情况中，这些驾驶员实际上(但可能下意识地)在寻找更可靠的替代方案。
沿着这些线路，可通过按上文所描述地依据数个路线选择策略提取路线来计算路线替代方案网络，所述数个路线选择策略是针对不同时间预算(即参数α的不同值)而计算出的。参数α的这些不同值可来自固定值集合，或者用于替代方案计算的参数集合可取决于时间、地图区域、出行距离等。
预估不同交通情况的替代路线
采用SOTA来计算路线替代方案的另一方式是直接利用所计算的路线选择策略。如上文所描述，路线选择策略本质上是如何取决于目前在路线上所花费的行进时间继续驶向目的地的一组规则。因此，当沿着路线花费不同行进时间时，一个路线选择策略可产生许多不同路线。
因此，可在假设在一些路线路段花费上不同行进时间的情况下通过执行一个路线选择策略来计算路线替代方案。举例来说，可依据如在章节‘依据路线选择策略确定路线’中所描述的路线选择策略且假设在路线的前一部分(例如前20％)上花费不同行进时间而提取路线。可从对应行进时间分布来提取所假设行进时间，例如通过忽略分布的最快及最慢5％且从剩余分布选取等距样本。
现在，路线的此第一部分上的每一所假设行进时间可在此部分处或在此部分后不久形成不同的路线选择决策，从而定义替代路线。当期望更多替代方案时，可在具有所得替代方案的情况下反复所述过程，现在假设每一替代方案的叉开部分的前一部分(例如前20％)具有不同行进时间。
本说明书(包含任何所附权利要求书、摘要及图式)中所揭示的所有特征及/或如此揭示的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合进行组合，但其中此类特征及/或步骤中的至少一些相互排斥的组合除外。
除非另有明确陈述，否则本说明书(包含任何所附权利要求书、摘要及图式)中所揭示的每一特征可由用于相同、等效或类似目的的替代特征替换。因此，除非另有明确陈述，否则每一所揭示特征仅是一系列通用等效或类似特征中的一个实例。
本发明并不限于任何上述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包含任何所附权利要求书、摘要及图式)中所揭示特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或扩展到如此揭示的任何方法或过程的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。权利要求书不应被解释为仅涵盖前述实施例，而是还涵盖属于本权利要求书的范围内的任何实施例。

Claims (19)

1.一种通过可导航网络产生从出发地到目的地的路线选择策略的方法，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述方法包括：
使用确定性路线选择算法来使用所述电子地图的相应路段的所述预期行进时间以确定从所述出发地到所述目的地具有最短预期行程时间的路线；及
使用随机路线选择算法来产生使在从离开所述出发地开始的时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略，其中所述时间预算等于或基于所述最短预期行程时间乘以比例因子，其中可通过以下方式确定所述比例因子：使用所述比例因子的不同值来进行路线选择模拟，并确定哪一值产生显著偏离最快路线的路线选择策略但并未导致预期行进时间不可接受的增加，且其中所述路线选择策略是一组非线性方程式的解，所述非线性方程式提供动态路线选择策略以在到达所述电子地图的节点之后基于从所述出发地到达所述节点所花费的行进时间而在所述节点处确定将选取的下一路段，使得在所述时间预算内到达所述目的地的所述概率被最大化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述比例因子基于以下各项中的一或多个：来自用户的输入；一天中的时间；一周中的某一天；所述出发地与所述目的地之间的距离；及关于所述可导航网络的状况，例如交通及天气。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子地图中的每一路段通过节点连接到另一路段，所述方法进一步包括：
通过以下方式产生从所述出发地到所述目的地的路线：将所述已产生路线选择策略应用于其中在基于指示每一路段的所述预期行进时间的所述数据的时间内经过所述相应路段的情景，使得到达节点的时间是形成从所述出发地到所述节点的所述路线的所述路段的所述预期行进时间的总和。
4.一种通过可导航网络产生出发地与目的地之间的路线的方法，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段通过节点连接到另一路段，且每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述方法包括：
使用确定性路线选择算法来使用所述电子地图的相应路段的所述预期行进时间以确定从所述出发地到所述目的地具有最短预期行程时间的路线；
存取使在预定时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略，其中所述预定时间预算等于或基于所述最短预期行程时间乘以比例因子，其中可通过以下方式确定所述比例因子：使用所述比例因子的不同值来进行路线选择模拟，并确定哪一值产生显著偏离最快路线的路线选择策略但并未导致预期行进时间不可接受的增加，其中所述路线选择策略是一组非线性方程式的解，所述非线性方程式提供动态路线选择策略以在到达所述电子地图的节点之后基于从所述出发地到达所述节点所花费的行进时间而在所述节点处确定将选取的下一路段，使得在所述时间预算内到达所述目的地的所述概率被最大化；及
通过以下方式产生从所述出发地到所述目的地的路线：将所述路线选择策略应用于其中在基于指示每一路段的所述预期行进时间的所述数据的时间内经过所述相应路段的情景，使得到达节点的时间是形成从所述出发地到所述节点的所述路线的所述路段的所述预期行进时间的总和。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通过将所述路线选择策略应用于其中在每一路段的所述预期行进时间内经过所述相应路段的情景而产生所述路线。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其包括在显示装置上向用户显示所述已产生路线。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其包括产生从所述出发地到所述目的地的多个路线，每一路线是通过将所述已产生路线选择策略应用于不同情景而产生，且其中经过至少一些所述路段的所述时间在各情景之间有所不同。
8.根据权利要求7所述的方法，其包括通过将所述路线选择策略应用于其中在每一路段的所述预期行进时间内经过所述相应路段的情景而产生第一路线，且通过将所述路线选择策略应用于其中在所述相应路段的所述预期行进时间内不经过所述路段或经过所述路段中的仅一些的情景而产生第二路线。
9.根据权利要求4或5所述的方法，其包括：存取多个路线选择策略，每一路线选择策略均使在不同预定时间预算内到达所述目的地的所述概率最大化；及通过以下方式产生从所述出发地到所述目的地的多个路线：将所述多个路线选择策略中的每一个应用于其中在基于指示每一路段的所述预期行进时间的所述数据的时间内经过所述相应路段的情景，使得所述到达节点的时间是形成从所述出发地到所述节点的所述路线的所述路段的所述预期行进时间的所述总和。
10.根据权利要求7所述的方法，其包括在显示装置上向用户显示所述多个已产生路线，任选地同时显示所述多个已产生路线。
11.根据权利要求10所述的方法，其包括从所述用户接收基于所述所显示的多个已产生路线而对所述多个路线选择策略中的一个做出的选择。
12.根据权利要求4或5所述的方法，其包括基于已产生路线选择策略而输出导航指令以将所述用户从所述出发地引导到所述目的地。
13.根据权利要求4或5所述的方法，其中依据从已穿越路段的一或多个用户收集的位置数据导出与每一路段相关联的指示沿着所述相应路段的预期行进时间的所述数据。
14.一种用于通过可导航网络产生从出发地到目的地的路线选择策略的系统，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述系统包括：
经布置以使用确定性路线选择算法来使用所述电子地图的相应路段的所述预期行进时间以确定从所述出发地到所述目的地具有最短预期行程时间的路线的装置；及
经布置以使用随机路线选择算法来产生使在从离开所述出发地开始的时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略的装置，其中所述时间预算等于或基于所述最短预期行程时间乘以比例因子，其中可通过以下方式确定所述比例因子：使用所述比例因子的不同值来进行路线选择模拟，并确定哪一值产生显著偏离最快路线的路线选择策略但并未导致预期行进时间不可接受的增加，且其中所述路线选择策略是一组非线性方程式的解，所述非线性方程式提供动态路线选择策略以在到达所述电子地图的节点之后基于从所述出发地到达所述节点所花费的行进时间而在所述节点处确定将选取的下一路段，使得在所述时间预算内到达所述目的地的所述概率被最大化。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述系统包括便携式导航装置或集成于运载工具中的导航装置。
16.一种用于通过可导航网络产生出发地与目的地之间的路线的系统，所述可导航网络由电子地图表示，所述电子地图包括表示所述可导航网络的可导航路段的多个路段，每一路段通过节点连接到另一路段，且每一路段具有与其相关联的指示沿着所述路段的预期行进时间的数据，所述系统包括：
经布置以使用确定性路线选择算法来使用所述电子地图的相应路段的所述预期行进时间以确定从所述出发地到所述目的地具有最短预期行程时间的路线的装置；
经布置以存取使在预定时间预算内到达所述目的地的概率最大化的路线选择策略的装置，其中所述预定时间预算等于或基于所述最短预期行程时间乘以比例因子，其中可通过以下方式确定所述比例因子：使用所述比例因子的不同值来进行路线选择模拟，并确定哪一值产生显著偏离最快路线的路线选择策略但并未导致预期行进时间不可接受的增加，其中所述路线选择策略是一组非线性方程式的解，所述非线性方程式提供动态路线选择策略以在到达所述电子地图的节点之后基于从所述出发地到达所述节点所花费的行进时间而在所述节点处确定将选取的下一路段，使得在所述时间预算内到达所述目的地的所述概率被最大化；及
经布置以通过以下方式产生从所述出发地到所述目的地的路线的装置：将所述路线选择策略应用于其中在基于指示与每一路段相关联的所述预期行进时间的所述数据的时间内经过所述相应路段的情景，使得到达节点的时间是行进形成从所述出发地到所述节点的所述路线的所述路段的所述时间的总和。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述系统包括便携式导航装置或集成于运载工具中的导航装置。
18.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令在由计算装置的至少一个处理器执行时致使所述计算装置根据权利要求1到13中任一权利要求所述的方法来操作。
19.一种非暂时性计算机可读媒体，其上存储有根据权利要求18所述的计算机程序产品。
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