KR101199428B1

KR101199428B1 - 최단경로 탐색 휴대단말 및 방법

Info

Publication number: KR101199428B1
Application number: KR1020100082403A
Authority: KR
Inventors: 조중래
Original assignee: 명지대학교 산학협력단
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-11-09
Also published as: KR20120019172A

Abstract

본 발명은 특정 지역에 대한 네트워크, 네트워크의 구성요소들을 저장하고 있는 중앙시스템에 유선이나 무선으로 접속하여 네트워크 및 구성요소들을 전송받는 유무선통신부, 중앙시스템으로부터 수신된 네트워크 및 구성요소들을 저장하는 저장부, 네트워크 및 구성요소들을 표시하는 출력부, 외부로부터 수신된 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로 탐색요청에 따른 요청신호를 생성하는 입력부, 요청신호에 따라 네트워크를 분리하여 복수 개의 서브 네트워크로 생성하고, 생성된 복수 개의 서브 네트워크 각각에 존재하는 적어도 하나의 경로를 탐색한 후, 복수 개의 서브 네트워크 및 탐색된 경로를 통합하여 하나의 네트워크를 재생성하고 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 생성한 후, 최단경로를 표시하는 경로관리모듈, 유무선통신부, 저장부, 출력부, 입력부, 경로관리모듈을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

최단경로 탐색 휴대단말 및 방법{Portable Device and Method for Searching of Shortest Path}

본 발명은 최단경로의 탐색을 수행하는 휴대단말 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 특정 지역의 도로망을 나타내는 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분할하고, 복수 개의 서브 네트워크에서 탐색된 최단경로를 통합하여 출발지에서 목적지까지의 최단경로를 제공할 수 있는 최단경로 탐색 휴대단말 및 방법에 관한 것이다.

최근 지능교통시스템(ITS)의 발전에 따라 사용자들은 GPS(Global Positioning System)가 부착된 휴대단말(네비게이션, 휴대전화기 등을 통칭함)을 이용하여 자신이 현재 위치하고 있는 곳의 정보, 목적지까지의 이동경로, 도로상황, 목적지까지의 예상 소요시간 등을 휴대단말을 통해 확인할 수 있다.

아울러, 사용자들은 교통정보 시스템 등과 연결된 도로에 설치된 전광판 등을 통하여 이동 중에 현재 위치에서 특정 위치까지의 예상 소요시간, 특정 위치까지의 도로상황 등을 확인할 수 있다.

또한, 교통전문가들은 대규모의 네트워크에 대한 교통분석을 수행할 때 이용하는 교통분석용 소프트웨어에는 출발지부터 목적지까지의 최단 경로를 탐색하는 기술이 내장되어 있다.

이를 위해, 종래에는 대규모 네트워크를 하나로 인식하고, 수형망 알고리즘(tree building algorithm), 덩굴망 알고리즘(vine building algorithm)등을 경우에 따라 적절하게 적용하여 최단 경로를 탐색하고 있는 추세이다.

그러나 상기에서 언급한 알고리즘들은 크기가 방대한 하나의 네트워크를 대상으로 이동경로를 탐색함으로써, 이동경로의 탐색시간이 기하급수적으로 증가하는 문제점이 발생한다.

그리고 휴대단말, 고속도로의 전광판 등에 제공하기 위해 사용되는 교통 분석용 소프트웨어에서는 도로상황을 분석하기 위해 무수히 많은 기종점들을 연결하는 경로를 수없이 탐색해야하고, 이에 따라 도로상황 분석시간이 증가하는 문제점이 발생한다.

또한, 현재 사용되는 교통 분석용 소프트웨어 및 상기에서 언급한 알고리즘들은 좌회전 금지, U-turn, P-turn 등의 회전제약을 정확하게 반영하지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

이로 인해, 정확한 사용자의 현재 위치, 목적지까지의 최단경로, 도로상황, 예상 소요시간 등을 보다 신속하고 정확하게 사용자에게 제공할 수 있는 기술의 개발이 시급한 실정이다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 방대한 크기의 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분할하여 최단경로를 탐색할 수 있는 네트워크를 생성하는 최단경로 탐색 휴대단말 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 좌회전 금지, U-turn, P-turn을 포함하는 회전제약을 정확하게 반영할 수 있는 최단경로 탐색 휴대단말 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분할하여 복수 개의 CPU에서 최단경로를 탐색할 수 있는 최단경로 탐색 휴대단말 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 최단경로 탐색 휴대단말은 특정 지역에 대한 네트워크, 상기 네트워크의 구성요소들을 저장하고 있는 중앙시스템에 유선이나 무선으로 접속하여 상기 네트워크 및 상기 구성요소들을 전송받는 유무선통신부, 상기 중앙시스템으로부터 수신된 상기 네트워크 및 상기 구성요소들을 저장하는 저장부, 상기 네트워크 및 구성요소들을 표시하는 출력부, 외부로부터 수신된 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로 탐색요청에 따른 요청신호를 생성하는 입력부, 상기 요청신호에 따라 상기 네트워크를 분리하여 복수 개의 서브 네트워크로 생성하고, 상기 생성된 복수 개의 서브 네트워크 각각에 존재하는 적어도 하나의 경로를 탐색한 후, 상기 복수 개의 서브 네트워크 및 상기 탐색된 경로를 통합하여 상기 하나의 네트워크를 재생성하고 상기 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 생성한 후, 상기 최단경로를 표시하는 경로관리모듈, 상기 유무선통신부, 상기 저장부, 상기 출력부, 상기 입력부, 상기 경로관리모듈을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 네트워크는 상기 특정 지역에 대한 도로망인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구성요소는 상기 도로망에서 교차로를 포함하는 결절점을 나타내는 노드, 상기 노드와 노드사이의 도로를 나타내는 링크, 행정동 단위의 구역을 나타내는 존노드, 상기 노드에서 특정 방향으로의 통행을 금지하는 회전제약을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 현재 위치에 대한 좌표값을 산출하여 상기 제어부로 제공하는 측위부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측위부와 연동하여 현재 위치부터 목적지까지의 경로안내를 포함하는 기능을 수행하는 항법부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경로관리모듈은 상기 구성요소를 확인하여 더미존노드를 생성하고, 상기 더미존노드의 추가에 따라 상기 회전제약에 변화가 발생하면 상기 회전제약 데이터를 갱신한 후, 상기 구성요소 및 상기 더미존노드를 기준으로 상기 네트워크의 구성요소를 재생성하여 상기 서브 네트워크를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경로관리모듈은 상기 복수 개의 서브 네트워크를 구성하는 복수 개의 노드, 링크, 이전 링크와 관련된 데이터를 초기화하고, 기점이 되는 노드와 연결된 링크를 기준으로 상기 서브 네트워크에 존재하는 복수 개의 링크에 대한 링크비용을 기준으로 경로를 탐색하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경로관리모듈은 상기 경로를 탐색한 이후에 연속적인 회전제약의 존재여부를 확인하여 상기 회전제약이 존재하면 경로비용을 기준으로 경로를 재탐색하고, 상기 회전제약이 존재하지 않으면 경로비용 및 회전제약 비용을 기준으로 경로를 재탐색하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경로관리모듈은 상기 탐색된 경로에서 최소 비용을 갖는 경로들을 추출한 후, 상기 추출된 경로들을 통합하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 최단경로 탐색 방법은 휴대단말이 외부로부터 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로 탐색요청 신호를 수신받는 단계, 상기 휴대단말이 상기 요청신호에 따라 특정 지역에 대한 네트워크를 독출하는 단계, 상기 휴대단말이 상기 네트워크를 분리하여 복수 개의 서브 네트워크로 생성하는 단계, 상기 휴대단말이 상기 생성된 복수 개의 서브 네트워크 각각에 존재하는 적어도 하나의 경로를 탐색하는 단계, 상기 휴대단말이 상기 복수 개의 서브 네트워크를 결합하여 상기 하나의 네트워크를 재생성하고 상기 탐색된 경로로부터 최단경로를 생성하는 단계, 상기 휴대단말이 상기 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브 네트워크를 생성하는 단계는 상기 휴대단말이 상기 구성요소를 확인한 후 더미존노드를 생성하는 단계, 상기 휴대단말이 상기 더미존노드의 추가에 따라 상기 회전제약에 변화가 발생하면 상기 회전제약 데이터를 갱신하는 단계, 상기 휴대단말이 상기 더미존노드를 상기 구성요소에 추가하고, 상기 구성요소 및 상기 더미존노드를 기준으로 상기 네트워크의 구성요소를 재생성하여 상기 서브 네트워크를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경로를 탐색하는 단계는 상기 휴대단말이 상기 복수 개의 서브 네트워크를 구성하는 복수 개의 노드, 링크, 이전 링크와 관련된 데이터를 초기화하는 단계, 상기 휴대단말이 기점이 되는 노드와 연결된 링크를 기준으로 상기 서브 네트워크에 존재하는 복수 개의 링크에 대한 링크비용을 기준으로 경로를 탐색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휴대단말이 상기 경로를 탐색한 이후에 연속적인 회전제약의 존재여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휴대단말이 상기 회전제약이 존재함으로 확인되면 경로비용을 기준으로 경로를 재탐색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휴대단말이 상기 회전제약이 존재하지 않음으로 확인되면 경로비용 및 회전제약 비용을 기준으로 경로를 재탐색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 최단경로를 통합하는 단계는 상기 휴대단말이 상기 탐색된 경로에서 최소 비용을 갖는 경로들을 추출한 후, 상기 추출된 경로들을 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 구조를 따르면 본 발명은 방대한 크기의 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분할하여 멀티태스킹 기능으로 최단경로를 탐색함으로써, 최단경로 탐색 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 좌회전 금지, U-turn, P-turn을 포함하는 회전제약을 정확하게 반영할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분할하여 각각의 서브 네트워크를 복수 개의 CPU에 적용하여 최단경로의 탐색이 가능함으로써, 최단경로 탐색 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색을 수행하는 시스템을 나타내는 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색을 수행하는 휴대단말의 주요 구성을 나타내는 블록도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색을 수행하는 방법을 나타내는 순서도
도 4는 도 3에 도시된 서브네트워크를 생성하는 방법을 상세하게 나타내는 상세순서도
도 5는 도 3에 도시된 경로 탐색을 수행하는 방법을 상세하게 나타내는 상세순서도
도 6은 도 3에 도시된 경로 통합을 수행하는 방법을 상세하게 나타내는 상세순서도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도 3에 도시된 최단경로의 탐색을 수행하는 방법을 설명하기 위한 예시도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 4에 도시된 서브네트워크를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도
도 9는 종래기술에 따른 최단경로 탐색 수행을 설명하기 위한 화면예시도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색 수행을 설명하기 위한 화면예시도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예에서 기재되는 특정 용어의 의미는 하기와 같다.

- 네트워크(Network): 일반적인 도로망을 나타내는 용어

- 서브 네트워크(Sub network): 네트워크를 분리하여 생성된 복수 개의 네트워크를 나타내는 용어

- 존 노드(Zone node): 행정동 단위의 구역을 나타내는 용어

- 노드(node): 도로에서 교차로와 같은 결절점을 나타내는 용어

- 링크(link): 교차로와 교차로 사이의 도로를 나타내는 용어

- 회전제약: 노드에서 좌회전 금지와 같이 특정방향으로의 차량 통행을 금지함을 나타내는 용어

-더미존노드(dummy zone node): 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분리하고 분리된 서브 네트워크의 링크 끝단에서 노드 역할을 수행하도록 임시로 생성하는 노드를 나타내는 용어

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색을 수행하는 시스템을 나타내는 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색을 수행하는 휴대단말의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 최단경로 탐색 시스템(10)은 중앙시스템(100)과 휴대단말(200)을 포함하여 구성한다.

중앙시스템(100)은 특정 지역의 지도, 네트워크, 네트워크를 구성하는 존 노드, 노드, 링크, 회전제약 등과 관련된 구성요소 및 상기 구성요소들의 좌표값을 저장하고 있다. 중앙시스템(100)은 휴대단말(200)이 접속되면, 휴대단말(200)로 지도, 네트워크, 구성요소들을 제공한다. 이때, 중앙시스템(100)은 특정 주기마다 지도, 네트워크, 구성요소들을 갱신하고, 갱신된 지도, 네트워크, 구성요소들을 휴대단말(200)로 제공한다.

휴대단말(200)은 유무선통신부(210), 입력부(220), 출력부(230), 제어부(240), 저장부(250), 측위부(260)로 구성되며, 특히, 제어부(240)는 경로관리모듈(245)을 구비한다.

제어부(240)는 휴대단말(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(240)의 구체적인 제어기능에 대해서는 이하 각 구성요소에 대한 설명에서 함께 설명하기로 한다.

유무선통신부(210)는 제어부(240)의 제어에 의해 중앙시스템(100)에 접속하여 유선통신이나 무선통신을 수행한다. 일례로 유무선통신부(210)는 유무선 인터넷망에 접속 가능한 통신모듈이다. 유무선통신부(210)는 공지의 모뎀 및 유무선랜 등으로 이루어질 수 있다.

제어부(240)는 유무선통신부(210)를 통해 중앙시스템(100)으로부터 현재 날짜에 해당하는 특정 지역의 지도, 네트워크, 네트워크를 구성하는 존 노드, 노드, 링크, 회전제약 등의 구성요소 및 상기 구성요소들의 좌표값을 내려받는다.

입력부(220)는 휴대단말(200)을 조작하고 최단거리를 확인하고자 하는 사용자 행위를 감지하며 그에 따른 입력신호를 생성하여 제어부(240)로 제공한다. 입력부(220)는 예컨대 터치패드, 터치스크린, 전자펜, 스타일러스 펜 등의 통상적인 입력장치들이 사용가능하다. 제어부(240)는 입력부(220)로부터 제공된 입력신호에 해당하는 제어기능을 수행하며, 특히 경로관리모듈(245)은 입력부(220)로부터 제공된 입력신호에 대응하여 현재 위치에서부터 이동하고자 하는 목적지까지의 최단거리 탐색을 수행한다.

출력부(230)는 현재 위치 및 목적지까지의 최단거리 탐색에 필요한 각종 자료 및 처리결과를 제어부(240)의 제어에 의해 화면 상에 시각적으로 출력한다. 특히, 출력부(230)는 경로관리모듈(245)의 제어에 따라 현재 위치, 이동경로, 현재 위치에서 특정 반경까지의 지도 등을 출력한다. 또한, 출력부(230)는 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 출력한다. 출력부(230)는 LCD와 같은 통상적인 출력장치이며, 터치스크린인 경우 입력부(220)의 기능도 동시에 수행한다.

경로관리모듈(245)은 저장부(250)에 저장된 지도 등을 출력부(230)에 출력하며, 하나의 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분할한 후에, 복수 개의 서브 네트워크를 이용하여 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 탐색하고, 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 출력부(230)에 출력한다.

저장부(250)는 특정 지역의 지도, 네트워크, 네트워크를 구성하는 구성요소와, 구성요소의 좌표값을 저장한다. 저장부(250)는 제어부(240)의 제어에 의해 중앙시스템(100)으로부터 수신되는 지도, 네트워크, 구성요소들로 기저장된 지도, 네트워크, 구성요소들을 갱신할 수 있다. 그리고 경로관리모듈(245)은 저장된 지도, 네트워크, 구성요소들을 출력부(230)에 출력한다.

측위부(260)는 현재 휴대단말(200)의 위치를 파악하기 위한 것으로, GPS 수신기가 대표적이다. GPS 수신기는 휴대단말(200)에 내장되는 GPS수신기이거나, 휴대단말(200)과 별개로 구성되어 사용자가 휴대 가능한 근거리 통신형 또는 경우에 따라서는 휴대단말(200)에 착탈 가능한 GPS 수신기일 수 있다.

측위부(260)는 현재 위치에 대한 좌표값을 산출하여 제어부(240)로 보낸다. 제어부(240)는 이를 토대로 현재위치를 출력부(230)에 출력할 수 있다.

항법부(270)는 측위부(260)와 연동하여 휴대단말(200)의 이동경로를 안내한다. 휴대단말(200)은 차량과 함께 이동하는 것이 일반적이며, 이때 항법부(270)는 현재 위치부터 목적지까지의 경로안내 등의 기능을 제공한다.

이상, 본 발명의 실시예에 따른 최단경로 탐색 휴대단말에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 휴대단말을 이용한 최단경로 탐색 방법에 대하여 실시예를 통해 설명한다. 이하의 설명으로부터, 전술한 휴대단말(200)의 구성과 작용 또한 더욱 명료해질 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 4는 도 3에 도시된 서브네트워크를 생성하는 방법을 상세하게 나타내는 상세순서도이다. 도 5는 도 3에 도시된 경로 탐색을 수행하는 방법을 상세하게 나타내는 상세순서도이다. 도 6은 도 3에 도시된 경로 통합을 수행하는 방법을 상세하게 나타내는 상세순서도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, S10단계에서 제어부(240)는 입력부(220)로부터 최단경로 탐색요청 신호가 수신된다. 이때, 제어부(240)는 입력부(220)로부터 목적지를 입력받고, 측위부(260)는 제어부(240)의 제어에 의해 휴대단말(200)의 현재 위치의 좌표값을 산출하여 제어부(240)로 제공한다.

S20단계에서 제어부(240)는 저장부(240)를 제어하여 저장부(240)에 저장된 네트워크 및 네트워크를 구성하는 구성요소를 독출한다. 이때, 저장부(240)는 제어부(240)의 제어에 의해 중앙시스템(100)으로부터 기수신된 네트워크 및 네트워크를 구성하는 구성요소를 기저장한다. 아울러, 네트워크를 구성하는 구성요소는 노드, 링크, 존노드, 회전제약을 포함한다.

이후, S30단계에서 경로관리모듈(245)은 제어부(240)의 제어에 의해 구동되어 S20단계에서 독출된 네트워크로부터 복수 개의 서브 네트워크를 생성한다.

보다 구체적으로 S30단계를 설명하기 위해 도 4를 참조하면, S301단계에서 경로관리모듈(245)은 네트워크를 구성하는 구성요소 중 노드, 링크, 회전제약 데이터를 확인하여 노드를 이용한 맵(Map), 링크를 이용한 멀티 맵(Multi-Map)을 생성한다. 이때, 맵과 멀티 맵을 생성하는 이유는 특정 번호에 해당하는 노드 및 링크를 빠르게 찾기 위함이고, 링크는 기종점이 존재하기 때문에 두 개의 번호를 기준으로 맵을 생성하므로 멀티 맵이라 칭한다.

그리고 경로관리모듈(245)은 네트워크를 구성하는 노드의 개수를 확인하고, 특정 규칙을 이용하여 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분리한다. 이때, 네트워크를 구성하는 노드에는 각 노드마다 고유한 번호를 가진다.

아울러, 경로관리모듈(245)은 복수 개의 서브 네트워크마다 특정 번호를 부여한 후, 복수 개의 서브 네트워크 각각을 구성하는 노드의 개수를 확인한다. 경로관리모듈(245)은 각 노드의 고유한 번호에 각 서브 네트워크에 부여된 특정 번호를 추가로 부여한다.

S302단계에서 경로관리모듈(245)은 분리된 서브 네트워크마다 링크의 개수를 확인하여, 링크의 양 끝단 중 일측에 노드가 부여되어 있지 않으면 해당 링크에서 노드가 부여되지 않은 일측에 더미존노드를 생성한다. 그리고 경로관리모듈(245)은 생성한 더미존노드에 고유 번호를 할당한다.

S303단계에서 경로관리모듈(245)은 더미존노드 추가에 따라 변화되는 네트워크의 구성요소를 재확인한다. 즉, 경로관리모듈(245)은 노드개수, 링크개수, 회전제약개수를 재확인하고, S304단계로 진행한다.

S304단계에서 경로관리모듈(245)은 회전제약 데이터의 갱신이 필요한지의 여부를 확인한다. S304단계에서 경로관리모듈(245)은 확인결과에 따라 회전제약 데이터의 갱신이 필요하면 S305단계로 진행하고, 회전제약 데이터의 갱신이 필요하지 않으면 S306단계로 진행한다. S306단계에서 경로관리모듈(245)은 생성된 더미존노드를 서브 네트워크 생성 시에 반영하기 위해 네트워크 구성요소를 다시 한 번 확인한 후, S307단계로 진행한다.

S305단계에서 경로관리모듈(245)은 변화된 회전제약 데이터를 제어부(240)로 제공하고, 제어부(240)는 회전제약 데이터를 갱신하도록 저장부(240)를 제어한다. S306단계에서 경로관리모듈(245)은 갱신된 회전제약 데이터를 서브 네트워크 생성 시 반영하기 위해 네트워크 구성요소를 다시 한 번 확인한 후, S307단계로 진행한다.

이후, S307단계에서 경로관리모듈(245)은 더미존노드를 생성한 링크의 거리와 시간을 분리하기 위하여 링크의 속성을 복제한다. 아울러, 경로관리모듈(245)은 더미존노드가 생성된 링크의 경우 링크의 거리와 시간을 더미존노드를 기준으로 1/2로 분할한다. 그리고 링크의 시작 노드 또는 끝 노드의 고유 번호를 더미존노드에 할당되는 고유 번호로 대체하여 변경한다. 이후 S308단계에서 경로관리모듈(245)은 생성하고자 하는 서브 네트워크에 더미존노드를 추가한다.

S309단계에서 경로관리모듈(245)은 노드와 링크의 배열을 소트하고, S310단계에서 경로관리모듈(245)은 소트된 노드와 링크의 배열을 기준으로 노드, 링크, 회전제약을 재생성한다.

S311단계에서 경로관리모듈(245)은 재생성된 노드, 링크, 회전제약을 기준으로 복수 개의 서브 네트워크를 생성하여 도 3의 S40단계로 진행한다.

이어서, S40단계에서 경로관리모듈(245)은 S30단계에서 생성된 복수 개의 서브 네트워크를 기반으로 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 탐색한다.

보다 구체적으로 S40단계를 설명하기 위해 도 5를 참조하면, S401단계에서 경로관리모듈(245)은 S311단계에서 생성된 복수 개의 서브 네트워크를 기반으로 서브 네트워크를 구성하는 노드와 링크의 비용 및 이전 링크의 표지에 대응되는 데이터를 초기화한다.

이때, 노드와 링크의 비용은 실질직으로 금전과 관련된 비용을 의미하는 것이 아니라, 노드와 노드 사이의 거리, 노드와 노드 사이의 이동시간, 링크와 링크 사이의 회전제약 등을 경제적인 측면에서 고려한 것이다. 링크의 표지는 경로를 탐색 시에 선택된 링크에 선택됨을 표지하는 것을 의미한다. 아울러, 경로관리모듈(245)이 데이터들을 초기화하는 이유는 네트워크가 분할되어 복수 개의 서브 네트워크로 생성되었으므로 서브 네트워크 내부에서의 경로 탐색을 용이하게 하기 위해서이다.

S402단계에서 경로관리모듈(245)은 제1 링크를 검색한다. 이때, 제1 링크는 서브 네트워크 내부에서 기점이 되는 노드와 연결된 적어도 하나의 링크를 의미한다.

S403단계에서 경로관리모듈(245)은 S402단계에서 검색된 적어도 하나의 링크에 대한 링크비용을 추출하고, 추출된 링크비용을 기준으로 힙소팅(heap sorting)을 수행함으로써, 링크비용을 기준으로 정이진트리를 구성한다. 이로 인해, 경로관리모듈(245)은 서브 네트워크에 존재하는 모든 경로를 링크비용을 기준으로 탐색하여 정렬할 수 있다.

그리고 경로관리모듈(245)은 링크비용에 따라 정렬된 경로를 다시 힙소팅하여 정이진트리를 재구성한다. 이때, 경로관리모듈(245)은 정렬결과에서 루트를 삭제한다. 즉, 경로관리모듈(245)은 링크비용이 가장 높은 경로를 삭제한다.

이어서, S404단계에서 경로관리모듈(245)은 제2 링크를 검색한다. 이때, 제2 링크는 링크비용이 가장 높은 경로가 삭제된 상태에서 검색되는 경로들을 의미한다.

S405단계에서 경로관리모듈(245)은 S404단계에서 검색된 제2 링크들에서 연속적인 회전제약이 존재하는지 판단하고, 제2 링크들에 회전제약이 존재하면 경로관리모듈(245)은 S406단계로 진행한다. 반대로, 제2 링크들에 연속적인 회전제약이 존재하지 않으면 경로관리모듈(245)은 S407단계로 진행한다.

S406단계에서 경로관리모듈(245)은 S404단계에서 검색된 적어도 하나의 링크에 대한 경로비용을 추출하고, 추출된 경로비용을 기준으로 힙소팅을 수행함으로써 정이진트리를 구성한다. 이로 인해, 경로관리모듈(245)은 서브 네트워크에 존재하는 모든 경로를 탐색하여 경로비용을 기준으로 정렬할 수 있다.

그리고 경로관리모듈(245)은 경로비용에 따라 정렬된 경로를 다시 힙소팅하여 정이진트리를 재구성한다. 이때, 경로관리모듈(245)은 정렬결과에서 루트를 삭제한다. 즉, 경로관리모듈(245)은 경로비용이 가장 높은 경로를 삭제한다.

반대로, S407단계에서 경로관리모듈(245)은 S404단계에서 검색된 적어도 하나의 링크에 대한 경로비용 및 회전제약비용을 추출하고, 추출된 비용들을 기준으로 힙소팅을 수행함으로써 정이진트리를 구성한다. 이로 인해, 경로관리모듈(245)은 서브 네트워크에 존재하는 모든 경로를 탐색하여 경로비용 및 회전제약비용을 기준으로 정렬할 수 있다.

그리고 경로관리모듈(245)은 경로비용에 따라 정렬된 경로를 다시 힙소팅하여 정이진트리를 재구성한다. 이때, 경로관리모듈(245)은 정렬결과에서 루트를 삭제한다. 즉, 경로관리모듈(245)은 경로비용 및 회전제약비용이 가장 높은 경로를 삭제한다.

이와 같이, 경로관리모듈(245)은 모든 서브 네트워크에 대해 상기와 같은 힙소팅을 수행하여 서브 네트워크 내부에서의 경로 탐색을 수행한다. 이와 같이, 경로관리모듈(245)은 상기와 같은 단계를 수행함으로써, 링크비용, 경로비용, 회전제약비용이 가장 낮은 경로를 탐색할 수 있다. 아울러, 본 발명은 종래와 같이 전 노드(pre-Node)를 기억하는 대신, 전 링크(Pre-link)를 기억함으로써, 기점노드로부터 현링크의 종결노드까지 최단경로를 구축할 수 있다.

이후, S408단계에서 경로관리모듈(245)은 복수 개의 서브 네트워크 내부에 존재하는 경로 탐색을 완료하고 도 3의 S50단계로 진행한다.

이어서, S50단계에서 경로관리모듈(245)은 S40단계에서 탐색된 복수 개의 경로를 통합하여 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 생성한다.

보다 구체적으로 S50단계를 설명하기 위해 도 6을 참조하면, S501단계에서 경로관리모듈(245)은 비용 매트릭스와 경로 매트릭스의 배열을 초기화한다. 이때, 비용 매트릭스와 경로 매트릭스는 S301단계에서 생성된 노드를 이용한 맵과 동일한 구조인 것이 바람직하다.

S502단계에서 경로관리모듈(245)은 S408단계에서 탐색된 복수 개의 서브 네트워크 경로를 기준으로 비용 매트릭스와 경로 매트릭스를 생성하고, S503단계에서 경로관리모듈(245)은 생성된 매트릭스를 이용하여 각각의 서브 네트워크 내부 통행에 대한 비용 매트릭스와 경로 매트릭스를 갱신한다. 이때, 비용 매트릭스는 도 5의 S408단계의 결과에 따라 경로비용을 기준으로 생성하거나, 경로 및 회전제약비용을 기준으로 생성되는 것이 바람직하다.

이후, S504단계에서 경로관리모듈(245)은 서브 네트워크를 구성하는 노드들로부터 생성되는 전체 기종점간의 통행에 대한 매트릭스 연산을 수행한다. 그리고 경로관리모듈(245)은 상기 연산을 통해 각각의 서브 네트워크 내부에서의 통행 및 타 서브 네트워크 즉, 외부로의 통행에 대해서도 전체 기종점간의 비용을 재연산한다.

S505단계에서 경로관리모듈(245)은 연산결과에 따라 최소비용을 갖는 매트릭스 형태를 이용하여 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 추출한다.

S506단계에서 경로관리모듈(245)은 추출된 복수 개의 최단경로를 통합하여 도 3의 S60단계로 진행한다. 이때, 경로관리모듈(245)은 복수 개의 서브 네트워크를 하나의 네트워크로 통합 시에 각각의 기종점을 정확하게 연결함으로써, 현재 위치부터 목적지까지의 최단경로를 통합할 수 있다.

마지막으로 S60단계에서 경로관리모듈(245)은 통합되어 생성된 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 제어부(240)로 제공하고, 이를 수신한 제어부(240)는 출력부(230)를 제어하여 수신된 최단경로를 지도와 함께 출력한다. 아울러, 경로관리모듈(245)은 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로 및 이동 예상시간을 출력하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도 3에 도시된 최단경로의 탐색을 수행하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 4에 도시된 서브네트워크를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7의 (a)는 하나의 네트워크를 나타내고, 도면부호 70a는 노드, 70b는 존노드, 70c는 네트워크를 복수 개의 서브 네트워크로 분할하기 위한 기준선을 나타낸다. 그리고 노드(70a)와 노드(70a)를 연결하는 선은 링크를 나타낸다.

도 7의 (b)의 도면부호 71, 72는 네트워크가 기준선(70c)에 의해 분할된 각각의 서브 네트워크를 나타낸다. 그리고 도면부호 70d는 링크의 양 끝단 중 노드가 부여되지 않은 일측에 생성된 더미존노드를 나타낸다.

도 7의 (c)는 도 7의 (b)에서 생성된 독립된 서브 네트워크의 존노드에서 더미존노드로의 경로를 탐색하고, 존노드간의 경로를 결합하여 경로를 통합하는 그림을 나타낸다.

도 8의 (a)는 노드, 링크, 회전제약으로 구성된 네트워크를 나타낸다. 이때, 회전제약은 11->10->21이고, 10, 11, 21의 사이에 기재된 숫자는 각 노드를 연결하는 링크의 길이를 나타낸다.

도 8의 (b)는 도 8의 (a)에 도시된 네트워크가 101이라는 더미존노드에 의해 두 개의 서브 네트워크로 분할된 것을 나타내고, 10과 11의 노드를 연결하고 있는 링크는 더미존노드에 의해 링크의 길이가 1/2이 된다. 아울러, 더미존노드가 생성되면서 회전제약도 변경될 수 있다.

도 7에서 (a)와 (b)는 각각 도 4의 S301단계 및 S302단계를 간단하게 나타내고, 도 7의 (c)는 도 3의 S40단계, S50단계를 간단하게 나타내는 것으로 볼 수 있다. 아울러, 도 8은 도 4의 도 S304단계 내지 S308단계의 설명을 간단하게 나타내는 것으로 볼 수 있다.

도 9는 종래기술에 따른 최단경로 탐색 수행을 설명하기 위한 화면예시도이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 최단경로의 탐색 수행을 설명하기 위한 화면예시도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 하기의 표 1은 도 9에 도시된 수도권 네트워크와 도 10에 도시된 4분할 네트워크를 구성하는 링크, 노드, 존노드, 더미존노드, 회전제약의 개수를 나타낸 표이다. 도 9는 고속도로와 국도를 나타낸다.

구분		링크	노드	존노드	더미존노드	회전제약
수도권 네트워크		65,567	25,123	1,200	-	3,938
4분할	#1 Sub-Network	8,710	3,379	148	47	650
	#2 Sub-Network	24,202	8,810	493	34	895
	#3 Sub-Network	16,150	6,251	270	44	1,070
	#4 Sub-Network	16,615	6,639	289	57	1,323

아울러, 표 2는 도 9에 도시된 수도권 네트워크와 도 10에 도시된 4분할 네트워크에 포함된 회전제약의 존재유무에 따라 소요되는 최단경로 탐색시간을 나타낸 표이다.

구분		Network 최단경로 탐색 시간	Matrix-Method 알고리즘	Total	기존대비 탐색시간비 율(%)
수도권 네트워크	회전제약無	29(sec)	-	29 (sec)	-
수도권 네트워크	회전제약有	33(sec)	-	33 (sec)	-
4분할 네트워크	회전제약無	8(sec) (1+4+2+1)	5(sec) (1+3+1)	13 (sec) (9)	44.8 (31.0)
4분할 네트워크	회전제약有	9(sec) (1+4+2+2)	5(sec) (1+3+1)	14 (sec) (9)	42.4 (27.3)

상기의 표 1에서와 같이 본 발명은 수도권 네트워크를 4개의 서브 네트워크로 분리하여 각각의 서브 네트워크를 동시에 분석함으로써, 수도권 네트워크를 분석하는 종래의 기술보다 보다 빠르게 최단거리를 탐색할 수 있다. 표 2에서는 본 발명이 종래의 기술보다 탐색시간을 약 50%가량 단축시킬 수 있음을 보여준다.

아울러, 본 발명에서 휴대단말(200)은 네트워크가 분리된 복수 개의 서브 네트워크를 동시에 분석가능한 것으로 기재하고 있으며, 이는 다중 CPU를 이용하거나, 멀티태스킹을 이용함으로써 가능할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10: 최단경로 탐색 시스템 100: 중앙시스템
200: 휴대단말 210: 유무선통신부
220: 입력부 230: 출력부
240: 제어부 245: 경로관리모듈
250: 저장부 260: 측위부
270: 항법부

Claims

특정 지역에 대한 네트워크, 상기 네트워크의 구성요소들을 저장하고 있는 중앙시스템에 유선이나 무선으로 접속하여 상기 네트워크 및 상기 구성요소들을 전송받는 유무선통신부;
상기 중앙시스템으로부터 수신된 상기 네트워크 및 상기 구성요소들을 저장하는 저장부;
상기 네트워크 및 구성요소들을 표시하는 출력부;
외부로부터 수신된 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로 탐색요청에 따른 요청신호를 생성하는 입력부;
상기 요청신호에 따라 상기 네트워크를 분리하여 복수 개의 서브 네트워크로 생성하고, 상기 생성된 복수 개의 서브 네트워크 각각에 존재하는 적어도 하나의 경로를 탐색한 후, 상기 복수 개의 서브 네트워크 및 상기 탐색된 경로를 통합하여 상기 하나의 네트워크를 재생성하고 상기 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 생성한 후, 상기 최단경로를 표시하는 경로관리모듈;
상기 유무선통신부, 상기 저장부, 상기 출력부, 상기 입력부, 상기 경로관리모듈을 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 현재 위치에 대한 좌표값을 산출하여 상기 제어부로 제공하는 측위부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 휴대단말.
제1항에 있어서,
상기 네트워크는
상기 특정 지역에 대한 도로망인 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 휴대단말.
제2항에 있어서,
상기 구성요소는
상기 도로망에서 교차로를 포함하는 결절점을 나타내는 노드, 상기 노드와 노드사이의 도로를 나타내는 링크, 행정동 단위의 구역을 나타내는 존노드, 상기 노드에서 특정 방향으로의 통행을 금지하는 회전제약을 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 휴대단말.
삭제
제1항에 있어서,
상기 측위부와 연동하여 현재 위치부터 목적지까지의 경로안내를 포함하는 기능을 수행하는 항법부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 수행 휴대단말.
제3항에 있어서,
상기 경로관리모듈은
상기 구성요소를 확인하여 더미존노드를 생성하고, 상기 더미존노드의 추가에 따라 상기 회전제약에 변화가 발생하면 상기 회전제약 데이터를 갱신한 후, 상기 구성요소 및 상기 더미존노드를 기준으로 상기 네트워크의 구성요소를 재생성하여 상기 서브 네트워크를 생성하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 휴대단말.
제6항에 있어서,
상기 경로관리모듈은
상기 복수 개의 서브 네트워크를 구성하는 복수 개의 노드, 링크, 이전 링크와 관련된 데이터를 초기화하고, 기점이 되는 노드와 연결된 링크를 기준으로 상기 서브 네트워크에 존재하는 복수 개의 링크에 대한 링크비용을 기준으로 경로를 탐색하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 휴대단말.
제7항에 있어서,
상기 경로관리모듈은
상기 경로를 탐색한 이후에 연속적인 회전제약의 존재여부를 확인하여 상기 회전제약이 존재하면 경로비용을 기준으로 경로를 재탐색하고, 상기 회전제약이 존재하지 않으면 경로비용 및 회전제약 비용을 기준으로 경로를 재탐색하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 휴대단말.
제8항에 잇어서,
상기 경로관리모듈은
상기 탐색된 경로에서 최소 비용을 갖는 경로들을 추출한 후, 상기 추출된 경로들을 통합하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 휴대단말.
휴대단말이 외부로부터 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로 탐색요청 신호를 수신받는 단계;
상기 휴대단말이 상기 요청신호에 따라 특정 지역에 대한 네트워크를 독출하는 단계;
상기 휴대단말이 상기 네트워크를 분리하여 복수 개의 서브 네트워크로 생성하는 단계;
상기 휴대단말이 상기 생성된 복수 개의 서브 네트워크 각각에 존재하는 적어도 하나의 경로를 탐색하는 단계;
상기 휴대단말이 상기 복수 개의 서브 네트워크를 결합하여 상기 하나의 네트워크를 재생성하고 상기 탐색된 경로로부터 최단경로를 생성하는 단계;
상기 휴대단말이 상기 현재 위치에서 목적지까지의 최단경로를 표시하는 단계;를 포함하되,
상기 네트워크는
상기 특정 지역에 대한 도로망이고,
상기 구성요소는
상기 도로망에서 교차로를 포함하는 결절점을 나타내는 노드, 상기 노드와 노드사이의 도로를 나타내는 링크, 행정동 단위의 구역을 나타내는 존노드, 상기 노드에서 특정 방향으로의 통행을 금지하는 회전제약을 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 방법.
삭제
삭제
제10항에 있어서,
상기 서브 네트워크를 생성하는 단계는
상기 휴대단말이 상기 구성요소를 확인한 후 더미존노드를 생성하는 단계;
상기 휴대단말이 상기 더미존노드의 추가에 따라 상기 회전제약에 변화가 발생하면 상기 회전제약 데이터를 갱신하는 단계;
상기 휴대단말이 상기 더미존노드를 상기 구성요소에 추가하고, 상기 구성요소 및 상기 더미존노드를 기준으로 상기 네트워크의 구성요소를 재생성하여 상기 서브 네트워크를 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 방법.
제13항에 있어서,
상기 경로를 탐색하는 단계는
상기 휴대단말이 상기 복수 개의 서브 네트워크를 구성하는 복수 개의 노드, 링크, 이전 링크와 관련된 데이터를 초기화하는 단계;
상기 휴대단말이 기점이 되는 노드와 연결된 링크를 기준으로 상기 서브 네트워크에 존재하는 복수 개의 링크에 대한 링크비용을 기준으로 경로를 탐색하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 방법.
제14항에 있어서,
상기 휴대단말이 상기 경로를 탐색한 이후에 연속적인 회전제약의 존재여부를 판단하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 방법.
제15항에 있어서,
상기 휴대단말이 상기 회전제약이 존재함으로 확인되면 경로비용을 기준으로 경로를 재탐색하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 방법.
제15항에 있어서,
상기 휴대단말이 상기 회전제약이 존재하지 않음으로 확인되면 경로비용 및 회전제약 비용을 기준으로 경로를 재탐색하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 방법.
제16항 또는 17항에 있어서,
상기 최단경로를 통합하는 단계는
상기 휴대단말이 상기 탐색된 경로에서 최소 비용을 갖는 경로들을 추출한 후, 상기 추출된 경로들을 통합하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 최단경로 탐색 방법.