KR100690777B1 - 최적 경로 탐색 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경로 탐색 방법에 관한 것으로, 종래에는 각 경로의 계층에 따른 비용과 노드 간의 거리에 따른 비용만을 경로 탐색 과정에서 고려하여 탐색 범위가 지나치게 넓고, 이에 따라 탐색 시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 계층 비용과 거리 비용뿐만 아니라 방위각 비용을 경로 탐색 과정에서 고려하도록 구성되어 탐색 범위 및 탐색 시간을 감소시키는 효과가 있다.

Description

최적 경로 탐색 방법{METHOD FOR SEARCHING A OPTIMAL ROUTE}

도 1은 본 발명의 최적 경로 탐색 방법과 종래 기술의 최적 경로 탐색 방법 비교도.

도 2는 본 발명의 최적 경로 탐색 설명도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 최적 경로 탐색 흐름도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 최적 경로 탐색 흐름도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

H1 내지 H4: 노드 1 내지 노드 4의 휴리스틱 비용들

L1 내지 L4: 노드 1 내지 노드 4의 거리 비용들

α1 내지 α4: 노드 1 내지 노드 4의 방위각

본 발명은 출발 지점으로부터 목적 지점까지의 최단 시간 소요 경로와 같은 최적 경로 탐색 방법에 관한 것으로, 특히 알고리즘 A와 같은 휴리스틱 알고리즘(heuristic algorithm)을 이용한 최적 경로 탐색 방법에 관한 것이다.

이동 단말용 항법 장치나 차량용 항법 장치와 같은 경로 탐색 장치는, 사용 자가 목적 지점을 지정하면 저장된 지도 데이터베이스로부터 다수의 노드와 경로를 검색하여 현재 위치로부터 목적 지점까지 최단 시간 소요 경로를 검색한다.

이러한 경로 검색을 위해, 다익스트라 알고리즘(dijstra algorithm)과 휴리스틱 알고리즘(heuristic algorithm)을 포함한 다양한 알고리즘들이 사용되어 왔다.

여기에서, 다익스트라 알고리즘은 현재 위치에서 모든 방향으로 탐색 범위를 넓히는 알고리즘으로서, 각각의 위치에서의 탐색 범위는 현재 위치 노드를 중심으로 한 원을 형성한다.

그러나 상기 다익스트라 알고리즘은 목적지와 반대 방향까지 탐색하기 때문에, 탐색 범위가 지나치게 넓고 탐색 시간이 많이 걸리는 문제가 있다.

따라서, 목적지 방향의 영역을 우선적으로 탐색하여 탐색 범위 및 탐색 시간을 감소시키는 휴리스틱 알고리즘이 개발되었다.

상기 알고리즘 A(또는 A 스타 알고리즘)는 이러한 휴리스틱 알고리즘의 한가지 종류로서 각 노드 사이 경로의 계층에 따른 비용(계층 비용, 또는 휴리스틱 비용(heuristic cost)) 및 각 노드 사이의 거리에 따른 비용(거리 비용) 각각에 가중치를 부여하고 합산하여 최소 비용이 소요되는 노드를 선택하는 단계들을 반복함으로써 최종적으로 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 최적 경로로서 선택하는 알고리즘이다.

그러나 상기와 같은 계층 비용과 거리 비용만을 경로 설정 변수로서 이용하 는 알고리즘 A와 같은 종래 기술에 있어서, 현재 지점과 목적 지점이 가깝고 중간 노드 수가 작은 경우에는 경로 수가 많지 않아서 최소 비용 경로를 획득하는 연산 시간이 크지 않지만, 장거리의 경우 수많은 노드와 이에 따른 수많은 경로로 인하여 연산 시간이 크게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 최소 비용 인접 노드들을 선택함에 있어서 계층 비용과 거리 비용뿐만 아니라 현재 노드와 인접 노드들 사이의 방위각에 따른 방위각 비용을 사용하여, 연산되는 노드 수와 경로 수를 감소시키고, 연산 시간을 감소시키도록 한 최적 경로 탐색 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 최적 경로를 탐색하는 방법으로서, 현재 지점과 인접한 다수의 노드까지의 계층 비용 및 거리 비용을 연산함과 아울러 상기 현재 지점으로부터 상기 목적 지점까지의 직선을 기준으로 한 노드 이격 각도에 상응하는 방위각 비용을 연산하는 단계와; 상기 계층 비용, 거리 비용 및 방위각 비용에 미리 결정된 가중치를 각각 곱하고, 그 결과를 합산하여 각 노드에 대한 가중 합산 비용을 연산하는 단계와; 상기 가중 합산 비용을 연산한 다수의 노드 중에서 최소의 가중 합산 비용을 갖는 노드를 최소 비용 인접 노드로서 선택하는 단계로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 최적 경로를 탐색하는 방법으로서, 현재 지점과 인접한 다수의 노드 중에서, 상기 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 거리에 비례하여 미리 결정된 방위각 내에 있는 노드들만을 최소 비용 인접 노드 후보로서 선택하는 단계와; 상기 선택된 최소 비용 인접 노드 후보들의 계층 비용 및 거리 비용을 각각 연산하는 단계와; 상기 계층 비용 및 상기 거리 비용에 미리 결정된 가중치를 각각 곱하고, 그 결과를 합산하여 상기 선택된 노드 각각에 대한 가중 합산 비용을 연산하는 단계와; 상기 선택된 노드들 중에서 상기 최소의 가중 합산 비용을 갖는 노드를 최소 비용 인접 노드로서 선택하는 단계로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 최적 경로 탐색 방법과 종래 기술의 최적 경로 탐색 방법 비교도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 최적 경로 탐색 방법은 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 직선을 기준으로 하여 일정 방위각 내의 노드들만을 대상으로 탐색을 하기 때문에, 본 발명에 따른 탐색 범위(B)는 종래의 알고리즘 A에 따른 탐색 범위(A)보다 훨씬 작게 된다.

즉, 본 발명에 따른 최적 경로 탐색 방법은 일정 방위각 내의 노드들(중간 지점 B1, 중간 지점 B2,...)만을 선택 가능한 후보 노드로써 판단하고, 일정 방위각을 벗어난 노드들(중간 지점 A1, 중간 지점 A2, ...)은 탐색 범위에서 배제하기 때문에, 탐색 범위가 감소한다.

도 2는 본 발명의 최적 경로 탐색 설명도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명은 현재 지점으로부터 목적 지점을 연결하는 직선을 기준으로 하여 현재 지점에 인접한 노드들(노드 1 내지 노드 4)의 방위각들(α1 내지 α4)을 계산하고, 상기 방위각에 따른 비용(즉, 방위각에 비례하는 값)을 연산한다.

이 후, 각 노드의 계층 비용(H1 내지 H4), 거리 비용(L1 내지 L4) 및 상기 방위각 비용을 기초로 최소 비용 인접 노드를 선택하게 되는데, 방위각 비용(또는 가중치가 부여된 방위각 비용)이 일정치 이하인 경우, 또는 일정 방위각 이하인 경우의 노드만을 최소 비용 인접 노드로써 선택할 수 있다.

따라서, 노드 1이나 노드 2와 같이, 방위각이 크거나 방위각 비용이 큰 노드는 최소 비용 인접 노드 후보에서 제외될 가능성이 크게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 최적 경로 탐색 흐름도인데, 이에 도시된 바와 같이, 현재 지점에 인접한 노드들까지의 경로 계층에 따른 계층 비용, 인접 노드까지의 거리에 따른 거리 비용 및 인접 노드까지의 방위각에 따른 방위각 비용을 연산하는 단계(S31)와, 상기 각 비용에 미리 결정된 가중치를 부가하고 합산하여 가중 합산 비용을 각 노드에 대하여 연산하는 단계(S32)와, 각각의 가중 합산 비용을 갖는 노드들 중에서 최소 가중 합산 비용을 갖는 노드를 최소 비용 인접 노드로서 선택하는 단계(S33)와, 상기 선택된 최소 비용 인접 노드를 현재 지점으로 하여 목적 지점까지의 잔여 경로에 대해 상기 단계들(S31 내지 S33)을 반복하여 최종적인 최적 경로를 결정하는 단계(S34)로 이루어진다.

상기 계층 비용은 일 노드로부터 다른 노드까지의 경로에 할당된 계층 비용인데, 예를 들어 고속도로와 같은 양호한 경로에는 작은 값이 할당되고 간선 도로에는 중간값이 할당되고 좁은 도로와 같이 통과 시간이 많이 걸리는 경로에는 큰 값이 할당될 수 있다.

상기 거리 비용은 일 노드로부터 다른 노드까지의 직선 거리에 상응하는 비 용으로서, 노드 사이의 거리가 멀 수록 큰 값을 갖는다.

상기 방위각 비용은 상기 현재 지점으로부터 상기 목적 지점까지의 기준선을 중심으로부터 노드가 이격된 정도를 나타내는 이격 각도 비용으로서, 기준선으로부터의 방위각에 비례하는 값을 가질 수 있다.

상기 계층 비용, 거리 비용 및 방위각 비용 각각에 미리 설정된 가중치를 부여하여 합산함으로써, 각 노드의 합산 비용을 계산할 수 있는데, 바람직하게는, 상기 방위각 비용에 할당된 가중치는 상기 현재 지점으로부터 상기 목적 지점까지의 거리에 비례할 수 있다.

즉, 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 거리가 멀 수록 방위각 비용에 높은 가중치를 부여함으로써, 탐색 범위를 좁힐 수 있게 되고 탐색 시간을 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 최적 경로 탐색 흐름도인데, 이에 도시된 바와 같이, 현재 지점에 인접한 노드들 중에서 미리 결정된 방위각 내의 노드들만을 최소 비용 인접 노드 후보로 선택하는 단계(S41)와, 상기 최소 비용 인접 노드 후보들 각각의 계층 비용, 거리 비용 및 방위각 비용을 연산하는 단계(S42)와, 상기 각 비용에 미리 결정된 가중치를 부가하고 합산하여 가중 합산 비용을 각각 연산하는 단계(S43)와, 최소의 가중 합산 비용을 갖는 노드를 최소 비용 인접 노드로서 선택하는 단계(S44)와, 상기 최소 비용 인접 노드를 현재 지점으로 하여 목적 지점까지의 잔여 경로에 대해 상기 단계들(S41 내지 S44)을 반복하여 최종적인 최적 경로를 결정하는 단계(S45)로 이루어진다.

도 4에 따른 실시예는 전술한 도 3에 따른 실시예와 유사하지만, 인접 노드들 중에서 소정의 방위각 내의 노드들만을 최소 비용 인접 노드 후보로서 미리 선택하고, 이들에 대해서만 각각의 비용 연산 및 가중치 연산을 하는 것을 특징으로 하는데, 이에 따라 경로 탐색을 위한 연산 시간이 더욱 감소될 수 있다.

나머지 계층 비용, 거리 비용 및 방위각 비용 등에 대한 설명 및 각 방법 단계의 설명은 전술한 도 3에 따른 설명과 유사하기 때문에 생략한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위는 상기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되고, 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해지는 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형들이 가능하다는 것은 당업자에 자명할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 계층 비용, 거리 비용 뿐만 아니라 방위각 비용을 경로 탐색 과정에 삽입함으로써, 탐색 범위 및 탐색 시간을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 최적 경로를 탐색하는 방법으로서,

   현재 지점과 인접한 다수의 노드들까지의 계층 비용 및 거리 비용을 연산함과 아울러 상기 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 직선을 기준으로 한 노드 이격 각도에 상응하는 방위각 비용을 각각 연산하는 단계와;

   상기 계층 비용, 거리 비용 및 방위각 비용에 미리 결정된 가중치를 각각 곱하고, 그 결과를 합산하여 각 노드에 대한 가중 합산 비용을 연산하는 단계와;

   상기 가중 합산 비용을 연산한 다수의 노드들 중에서 최소의 가중 합산 비용을 갖는 노드를 최소 비용 인접 노드로서 선택하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 최적 경로 탐색 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 방위각 비용에 할당된 가중치는 상기 현재 지점으로부터 상기 목적 지점까지의 거리에 비례하여 할당되는 것을 특징으로 하는 최적 경로 탐색 방법.
4. 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 최적 경로를 탐색하는 방법으로서,

   현재 지점과 인접한 다수의 노드들 중에서, 상기 현재 지점으로부터 목적 지점까지의 거리에 비례하여 미리 결정된 방위각 내에 있는 노드들만을 최소 비용 인접 노드 후보로서 선택하는 단계와;

   상기 선택된 최소 비용 인접 노드 후보들의 계층 비용 및 거리 비용을 각각 연산하는 단계와;

   상기 계층 비용 및 상기 거리 비용에 미리 결정된 가중치를 각각 곱하고, 그 결과를 합산하여 상기 선택된 노드 각각에 대한 가중 합산 비용을 연산하는 단계와;

   상기 선택된 노드들 중에서 상기 최소의 가중 합산 비용을 갖는 노드를 최소 비용 인접 노드로서 선택하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 최적 경로 탐색 방법.
5. 삭제
6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 계층 비용은 현재 지점으로부터 인접 노드까지의 경로에 미리 할당된 계층에 상응하는 비용인 것을 특징으로 하는 최적 경로 탐색 방법.
7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 거리 비용은 일 노드로부터 다른 노드까지의 직선 거리에 상응하는 비용인 것을 특징으로 하는 최적 경로 탐색 방법.

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