FR2720533A1 - Système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement sur un support de données cartographiques. - Google Patents

Abstract

Ce système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement sur un support de données cartographiques représentatives d'une zone géographique donnée, est caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur d'aide à la navigation, dans lequel est chargé un algorithme de calcul d'itinéraire, associé à une base de données cartographiques représentatives d'un réseau de déplacement dans la zone géographique donnée et à des moyens d'entrée d'un point de référence (5), des moyens de détermination dans le réseau de déplacement de zones (6, 7, 8, 9, 10) d'éloignement par rapport au point de référence (5) et des moyens de visualisation de ces zones sur le support de données cartographiques.

Description

La présente invention concerne un système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement sur un support de données carthographiques représentatives d'une zone géographique donnée.

Le développement des moyens informatiques grand public d'une puissance de travail importante s'est accos- pagné d'une volonté dans tous les domaines, de rationaliser ce qui était jusqu'alors du domaine de l'expérience d'un individu dans le cadre de ses activités.

Ainsi, les domaines du routage et de la logistique n'ont pas échappé à cette tendance et la naissance de ce nouveau type de besoins a été confirmée par l'apparition de bases de données cartographiques numérisées et le développement de systèmes ou d'outils logiciels d'aide à la navigation, par exemple de véhicules automobiles.

Ces systèmes sont adaptés pour délivrer à un utilisateur des informations concernant un itinéraire à suivre entre un point de départ et un point d ' arrivée, entrés par un utilisateur par exemple dans un calculateur d'aide à la navigation, dans lequel est chargé un algorithme de calcul d'itinéraire, ce calculateur étant associé à une base de données cartographiques représentatives d'un réseau de déplacement dans la zone géographique donnée.

Cependant, ces systèmes d'aide à la navigation présentent un certain nombre d'inconvénients, notamment en raison du fait qu'ils ne permettent de présenter à l'utilisateur qu'un nombre très limité d'itinéraires conseillés sans lui indiquer d'autres informations relatives au réseau.

Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement sur un support de données cartographiques représentatives d'une zone géographique donnée, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur d'aide à la navigation, dans lequel est chargé un algorithme de calcul d'itinéraire, associé à une base de données cartographiques représentatives d'un réseau de déplacement dans la zone géographique donnée et à des moyens d'entrée d'un point de référence, des moyens de détermination dans le réseau de déplacement de zones d'éloignement par rapport au point de référence et des moyens de visualisation de ces zones sur le support de données cartographiques.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig.l représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement selon l'invention; et
- la Fig.2 représente un exemple de réalisation d'un support de données cartographiques sur lequel sont visualisées des zones d'éloignement, grâce à un système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement selon l'invention.

On a représenté sur la Fig.l, un système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement sur un support de données cartographiques représentatives d'une zone géographique donnée.

Ce système comporte un calculateur d'aide à la navigation désigné par la référence générale 1 sur cette figure, dans lequel est chargé un algorithme de calcul d'itinéraire. Ce calculateur est associé à une base de données cartographiques 2, représentatives d'un réseau de déplacement dans la zone géographique donnée et à des moyens 3 d'entrée d'un point de référence par exemple par un utilisateur.

On rappellera qu'un calcul d'itinéraire s'appuie sur un graphe orienté associé au réseau de déplacement.

Les données cartographiques de la base comprennent des données de sommets ou noeuds correspondant par exemple à des carrefours du réseau de déplacement et des données d'arcs correspondant par exemple à des voies de liaison entre les carrefours du réseau.

En régle générale, un calcul d'itinéraire classique est caractérisé par le choix d'un point de départ et d'un point d'arrivée qui sont entrés par un utilisateur dans le calculateur, par l'intermédiaire des moyens d'entrée de données.

Dans la demande de brevet français ne 92 14 960 du 11 décembre 1992, les Demanderesses ont montré qu'il était possible de disposer de l'ensemble des chemins joignant un point du graphe en laissant le calcul se répandre sur l'ensemble du graphe disponible.

Ainsi, à l'issue du calcul, chaque noeud du graphe connaît le noeud suivant de celui-ci qui correspond au point participant au chemin cherché selon la fonction d'évaluation utilisée.

De proche en proche, on peut donc restituer le schéma optimal joignant un point de référence à un point quelconque du graphe.

Il faut insister sur le fait que ce point de référence peut être soit le point de départ entré par l'utilisateur, auquel cas on dispose des itinéraires permettant d'atteindre toutes les destinations possibles, soit le point d'arrivée, auquel cas on peut rejoindre celui-ci à partir de n'importe quel endroit du graphe.

Il est necessaire dans le cas d'un calcul d'itinéraire embarqué par exemple à bord d'un véhicule automobile, d'utiliser des méthodes adaptées pour pouvoir répondre rapidement aux sollicitations de l'utilisateur et par conséquent, la performance d'un système de calcul d'itinéraire sera établie en fonction de sa rapidité à fournir un itinéraire conseillé en temps réel.

Cependant, il est à noter que ces contraintes n'existent pas dans toutes les utilisations possibles de ce type de dispositifs, notamment lorsque ceux-ci sont mis en oeuvre en dehors des applications de guidage en temps réel de véhicule automobile et il peut alors être envisageable d'apporter un service d'aide au guidage d'un type nouveau en réutilisant les propriétés énoncées ci-dessus et ce à partir de toute structure classique de matériel informatique.

Si l'on part de l'hypothèse d'un calcul d'itinéraire non limité comme il vient d'être décrit, développé sous un algorithme de calcul quelconque par exemple de type DIJKSTRA ou BELLMAN, etc..., il est possible de décrire de façon statistique un réseau routier pour apporter une aide à la décision à un utilisateur qui voudrait se diriger vers un point particulier.

Cette représentation peut être vue soit cl le une convergence de calcul vers un point de référence, soit en considérant le point de référence du calcul d'itinéraire comme le point de départ et dans ce cas, il est possible de visualiser l'ensemble des chemins d'éloignement du point de référence.

L'intérêt de cette solution est que lorsque le point de référence appartient au réseau visualisé, il est possible de s'y rendre par le meilleur chemin.

A titre d'exemple, on peut citer la description des chemins reliant un hôtel à des monuments historiques d'une ville.

A 1 issue d'un calcul d'itinéraire sur un graphe complet, tel que décrit dans le document mentionné précédemment, chaque sommet du graphe se trouve affecté d'un poids déterminé par l'algorithme de calcul de chemins en fonction d'un critère particulier.

Ce poids donne par exemple la distance séparant ce sommet du point de référence ou le temps nécessaire pour parcourir cette distance.

Ce poids constitue un potentiel associé à tout sommet du graphe qui représente généralement dans la réalité, un croisement de voies ou un carrefour.

On comprend facilement que pour se diriger vers le point de référence du calcul de chemin, il suffit d'emprunter la suite de sommets de potentiels les plus rapidement décroissants puisque l'on se dirige vers un point cible, la distance ou le temps séparant l'utilisateur de celui-ci, diminuant.

Les propriétés énoncées précédemment peuvent être utilisées pour donner par un moyen visuel quelconque à l'utilisateur d'un support de données cartographiques, des informations sur le potentiel de chaque carrefour, pour permettre à celui-ci d'orienter son choix en déterminant le meilleur chemin possible pour se rendre au point de référence.

L'intérêt de cette proposition est qu'elle ne satisfait pas uniquement une aide en fonction des distances, mais qu'elle fournit également des facilités en fonction de critères multiples.

On peut en effet constater que l'établissement d'un itinéraire à partir d'une carte routière ou d'un plan de lieu constitue une opération intuitive.

En effet, tout utilisateur, par exemple d'une carte papier ou autre, est capable de trouver parmi la multitude de possibilités qui s'offre à lui, un chemin proche du meilleur itinéraire en distance pour relier un point d'origine à un point de destination.

Cependant, le type de raisonnement nécessaire à cette opération, ne s'applique que dans un espace de géométrie euclidienne. Il devient beaucoup plus délicat d'établir un itinéraire en fonction d'un critère autre que celui de distance, car celui-ci ne fait plus alors appel à une estimation uniquement visuelle de celle-ci.

Par exemple, si l'utilisateur désire trouver un chemin optimal en temps et qu'il dispose d'informations de vitesse de circulation sur les voies, l'intuition seule ne suffit plus et le temps nécessaire à la recherche d'un chemin devient nettement supérieur à celui nécessaire précédemment.

Par ailleurs, l'établissement d'un itinéraire sur un plan de ville qui contient simplement des informations de sens uniques de circulation, confirme bien la difficulté de gérer des informations qui ne sont pas uniquement de type géométrique.

La difficulté de présenter une telle information est que celle-ci doit être ajoutée aux informations déjà présentes sur un support de données classique, sans surcharge excessive.

Dans le système selon l'invention, ce problème peut être résolu par le fait qu'il comporte des moyens de détermination dans le réseau de déplacement, de zones d'éloignement par rapport au point de référence à partir par exemple des potentiels des sommets et en ce qu'il comporte des moyens de visualisation de ces zones sur le support de données cartographiques.

Ces moyens de détermination sont par exemple formés par le calculateur d'aide à la navigation 1.

Une analogie peut être faite avec des courbes de niveaux des cartes topographiques sur lesquelles des informations d'altitude sont délivrées grâce à ces courbes.

Ces courbes matérialisent l'ensemble des points de même altitude et en exploitant ces informations, il est possible de prendre des chemins de pente plus ou moins prononcée en fonction du rapprochement des courbes.

Un utilisateur qui désirerait emprunter la trajectoire de plus forte pente et donc de moindre distance parcourue pour se rendre à un point particulier pourrait établir celle-ci visuellement.

Il lui suffit en effet de chercher à rejoindre la courbe de niveau strictement inférieur ou supérieur le plus directement possible, afin de parcourir le plus court chemin à l'intérieur de chaque zone.

Généralement, la trajectoire recherchée coupe les courbes de niveau perpendiculairement puisqu'elle cherche à minimiser la distance parcourue entre celles-ci.

Dans le système d'aide au choix selon l'invention, une analyse similaire est réalisée à cette interprétation des courbes de niveaux d'une carte topograhique.

Pour cela, il faut introduire dans ce système des moyens de détermination dans le réseau, de zones d'éloignement par rapport au point de référence, par exemple basés sur une notion de classes de potentiels des sommets, permettant de regrouper un ensemble de potentiels intéressant en fonction de l'échelle de représentation considérée.

Ceci est par exemple défini par un pas de représentation qui détermine l'espacement des courbes de représentation des potentiels.

Chaque sommet est alors affecté par le calculateur 1 à une classe en fonction du potentiel qui lui a été affecté lors du calcul d'itinéraire, par exemple selon la régle suivante
Classe = Potentiel / Pas
On peut distinguer sur un support de données, les différentes classes obtenues à partir de la formule précédente, en affectant à chaque sommet une visualisation particulière dépendant de sa classe, telle que par exemple un niveau de gris ou une couleur particulier ou encore des hachures ou d'autres représentations différentes.

On obtient ainsi un nuage de points qui permet de localiser les différentes zones d'éloignement du point de référence.

Il va de soi bien entendu que dans le cas d'une représentation d'un réseau routier d'une ville par exemple, cet éloignement prend en compte les sens uniques de circulation par l'intermédiaire du calculateur d'itinéraire.

Cependant, l'utilisation de ce nuage de points n'est pas tout à fait satisfaisante du point de vue visuel car une telle méthode n'est pas indépendante de l'échelle.

En effet, elle demande un minimum de recul pour pouvoir distinguer un contour flou.

Il est donc plus intéressant de fournir directement ce contour en proposant des courbes équipotentielles englobant l'ensemble des sommets de même classe.

La visualisation peut être faite par exemple à l'ordre de courbes ou de zones affichées par exemple en surimpression sur un support de données cartographiques représentatives de la zone, tel qu'un plan, une carte ou encore un dispositif d'affichage d'informations quelconque.

Ces moyens de visualisation sont désignés par la référence générale 4 sur la figure 1.

On notera que ces moyens de visualisation peuvent également être constitués par une imprimante permettant d'imprimer sur un support papier les données cartographiques représentatives de la zone géographique donnée, dans la mesure où ce type de support présente un certain nombre d'avantages, notamment au niveau de l'ex- trême précision que l'on peut obtenir, par rapport aux autres supports.

On sait en effet que les cartes papier sont d'une grande qualité et d'une finesse d'information qui peut difficilement etre concurrencée actuellement par une visualisation sur un écran d'affichage d'informations et que de plus, ce type de support permet de conserver une trace du calcul effectué.

On a représenté sur la figure 2, un exemple de visualisation des différentes zones d'éloignement par rapport à un point de référence, déterminées grâce à un système d'aide selon l'invention.

On reconnaît en effet sur cette figure, la représentation d'un plan d'un quartier d'une ville à une échelle donnée sur lequel le point de référence entré par l'utilisateur est repéré par un cercle plein 5.

Ce point de référence correspond par exemple à un sommet du graphe, les différents sommets du graphe étant reliés par des arcs représentatifs des voies de liaison de ceux-ci.

Ce graphe est réduit à sa plus simple expression, c'est à dire que seul un canevas de rues apparaît.

On reconnaît également sur cette figure, différentes zones d'éloignement par rapport au point de référence, déterminées dans le réseau de déplacement de la manière indiquée précédemment par exemple à partir des potentiels affectés aux sommets du graphe par le calculateur d'aide à la navigation et d'un paramètre de zone qui correspond par exemple à un pas de distance ou d'éloignement par rapport au point de référence.

On conçoit alors qu'en mettant en oeuvre cette détermination et la visualisation des zones obtenues, le graphe est découpé en plusieurs portions par exemple de niveaux de gris ou de couleurs différents permettant de faire apparaître les zones d'éloignement.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure 2, cinq zones d'éloignement sont illustrées et désignées par les références 6,7,8,9 et 10 respectivement.

Ainsi, la détermination des potentiels affectés à l'ensemble des sommets du graphe est obtenue par les méthodes classiques de calcul d'itinéraire dans les graphes orientés.

Une fois ces potentiels déterminés en fonction d'un critère de calcul quelconque, par exemple de distance, de temps ou de confort de déplacement, il est possible par l'intermédiaire du calculateur d'affecter chaque sommet à une classe particulière déterminée à partir de son potentiel et d'un paramètre de zone tel que par exemple un pas de zone et d'associer les différents sommets de même classe pour permettre une représentation graphique particulière de chaque zone correspondante, dans laquelle par exemple tous les sommets de même classe sont regroupés au sein d'un même ensemble, en affichant tous ces sommets par exemple à l'aide d'une même couleur ou d'un niveau de gris quelconque.

Il est par ailleurs possible de proposer une représentation plus fine de ces zones en représentant leur limite qui passe réellement par les points par exemple des arcs, dont la distance les séparant du point de référence correspond au pas choisi.

Ceci implique alors que les courbes de délimitation des zones de classes, ne passent plus seulement par les sommets, mais également par des points particuliers de ces arcs.

Les courbes liant ces points doivent alors être tangentes à des droites perpendiculaires aux axes de ces arcs afin d'inciter visuellement à les utiliser comme des courbes de niveaux.

La différence par rapport à ces dernières vient du fait que le chemin réel à suivre est déjà existant et matérialisé par les voies de circulation.

La forme des courbes entre ces points peut être améliorée par l'utilisation d'algorithmes de lissage pour un meilleur confort visuel et une exploitation plus facile de celles-ci, les courbes ainsi établies constituant alors des courbes équipotentielles.

Il va de soi que dans le cas d'applications destinées à une exploitation embarquée à bord de véhicules automobiles, l'établissement de ces zones doit prendre en compte les sens de circulation autorisés sur les voies.

On conçoit alors que par une démarche similaire à celle de l'utilisation de courbes de niveaux d'altitude sur une carte topographique, l'utilisateur du système d'aide au choix selon l'invention va pouvoir orienter son choix de la voie à suivre à chaque carrefour proposant plus d'une possibilité.

A chaque carrefour, il lui suffit de prendre la voie autorisée, par exemple en fonction des sens de circulation, lui permettant de s'approcher le plus rapidement possible de la courbe de potentiel de valeur inférieure.

Ce cas d'utilisation est le cas le plus com- plexe, c'est à dire le cas d'une exploitation embarquée à bord d'un véhicule automobile qui est soumis à des regles de sens de circulation.

Il va de soi bien entendu, que dans le cas d'une exploitation piétonnière ou de cartes routières à grande échelle sur lesquelles apparaissent des niveaux de voies supérieurs au niveau des départementales, et donc à double sens de circulation, on peut obtenir des visualisations plus simples de réseau ne comportant pas le type de contraintes mentionné précédemment.

On conçoit également que le système d'aide selon l'invention, peut s'appliquer à tout plan d'accès par véhicule automobile, à pied, par transport en commun, etc.., à un lieu déterminé.

Ce système permet alors d'apporter une aide au choix d'un itinéraire de déplacement sur un support de données cartographiques représentatives d'une zone géographique donnée, à un utilisateur désirant se rendre à un point de référence particulier de cette zone et ce, de n'importe quel endroit visualisable sur un support de données représentatives de cette zone. Il peut s'agir typiquement d'un plan d'accès universel qui s'appuie sur une utilisation équivalente à celle des courbes de niveaux dans des cartes topographiques, à l'exception du fait que le passage d'une courbe à l'autre n'est plus complètement libre, mais doit suivre des chemins préétablis constitués par des voies de circulation reliant par exemple des carrefours de ce réseau.

L'utilisation de niveaux de gris ou de couleurs différents permet une visualisation des zones d'éloigne- ment, rend celles-ci exploitables pour tout type de domaines et d'utilisateurs et permet de proposer une visualisation basée sur de multiples critères.

Ceci peut par exemple être le cas d'une personnalisation de cartes ou de plans généraux par addition d'informations supplémentaires à des fournitures déjà existantes, plan de ville ou carte routière, en apportant un service exploitable sur des supports économiques tels que des cartes papier, pouvant constituer un moyen attractif à des fins d'exploitation promotionnelle et commerciale par exemple.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Système d'aide au choix d'un itinéraire de déplacement sur un support de données cartographiques représentatives d'une zone géographique donnée, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur (1) d'aide à la navigation, dans lequel est chargé un algorithme de calcul d'itinéraire, associé à une base de données cartographiques (2) représentatives d'un réseau de déplacement dans la zone géographique donnée et à des moyens (3) d'entree d'un point de référence, des moyens (1) de détermination dans le réseau de déplacement de zones (6,7,8,9,10) d'éloignement par rapport au point de référence (5) et des moyens (4) de visualisation de ces zones sur le support de données cartographiques.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données cartographiques comprennent des données de sommets correspondant à des carrefours du reseau de déplacement, en ce que le calculateur d'aide à la navigation (1) affecte à chaque sommet, un potentiel en fonction de son éloignement du point de référence (5) et en ce que les moyens de détermination (1) des zones comportent des moyens d'association des sommets de même classe, déterminés à partir de leur potentiel et d'un paramètre de zone.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les données cartographiques comprennent en outre des données d'arcs correspondant à des voies de liaison entre les carrefours du réseau, et en ce que les moyens de détermination (1) comportent des moyens d'association aux classes de sommets correspondants d'arcs ou de portions d'arcs.

4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le paramètre de zone correspond à un pas de distance par rappport au point de référence (5).

5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (4) des zones comportent des moyens de visualisation de celles-ci avec des représentations différentes.

6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (4) des zones comportent des moyens de visualisation de celles-ci avec des niveaux de gris ou des couleurs différents.