TWI425194B - 路徑規劃系統及其路徑規劃方法 - Google Patents

Description

路徑規劃系統及其路徑規劃方法

本發明係有關於一種路徑規劃系統與路徑規劃方法，特別是有關於結合環境因素與道路類型，以規劃出符合用戶需求的路徑規劃系統與路徑規劃方法。

目前，國內市售的電子地圖、或是衛星導航系統所使用之導航裝置、亦或是電腦所使用的路徑規劃程式，不論廠牌或平台，其路徑規劃方式不外乎下列幾種，一、最短路徑；二最短時間；三、指定路種(如以高速公路為優先經過之道路)；四、自訂法則。

此種導航裝置、電子地圖與路徑規劃程式之搜索程序會依照各種道路屬性、交通狀況等因素對各路段配置權重值，再根據權重值利用使用者選取之路徑規劃方式進行路徑規劃，力求計算出一最佳路徑。

例如，目前的路徑規劃技術大多以Dijkstra演算法為主，此演算法執行的過程中需要行經每一條路的路徑成本做為路徑規劃的依據。現行技術，皆以道路的長度為主，依道路等級為輔，以適當賦予各道路於路徑規劃作業所使用的權重。

然而，各道路的實用性會因為建築物的型態、道路實際結構、與使用者自身條件(如身心障礙與步行前進)…等因素而有所不同。因此以道路長度及等級做為規劃的依據，所得到的結果為幾何上的最佳路徑，不見得會是實際應用上的最佳路徑。

故，如何提供一個符合使用者實際需求的導航路徑，為廠商應思慮的問題。

本發明欲解決的問題係提供一種結合環境因素與道路類型，以建構出符合使用者需求之導航路徑的路徑規劃系統與方法。

為解決上述問題，本發明揭露一種路徑規劃系統，其包括一路徑資料庫、一加權資料庫、一環境設定模組、一規劃設定模組、一輸入模組與一路徑規劃模組。

路徑資料庫用以儲存複數個地圖資訊，每一地圖資訊包括複數個行車道路資訊與複數個行人道路資訊。加權資料庫用以儲存該等行車道路資訊與該等行人道路資訊之複數個環境資訊與複數個路徑權重邏輯。環境設定模組用以提供至少一環境因素，規劃設定模組用以設定一路徑規劃原則，輸入模組用以輸入一起點資訊與一終點資訊。路徑規劃模組用以依據起點資訊與終點資訊，以從路徑資料庫取得一目標地圖資訊，以取得目標地圖資訊的行車道路資訊與行人道路資訊，並找出匹配環境因素的環境資訊與符合路徑規劃原則的路徑權重邏輯的複數個目標道路資訊，以建構一導航路徑。

為解決上述問題，本發明係揭露一種路徑規劃方法，應用於一路徑規劃系統，此方法包括：取得一起點資訊與一終點資訊，以從複數個地圖資訊中擇一目標地圖資訊，該目標地圖資訊包括複數個行車道路資訊與複數個行人道路資訊；利用至少一環境因素與一路徑規劃原則分析各行車道路資訊與各行人道路資訊的複數個環境資訊與複數個路徑權重邏輯；取得匹配環境因素的環境資訊與符合該路徑規劃原則的路徑權重邏輯之複數個目標道路資訊；以及利用目標道路資訊建構一導航路徑。

本發明之特點在於將行人道路及其屬性納入路徑規劃的路徑建構需求，同時配合使用者需求的路徑規劃原則，配合氣候、地形與道路類型及實際結構以選擇最適當的權重規劃模式，藉此得到最佳的路徑規劃結果。

茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。

首先請參閱圖1繪示本發明實施例之路徑規劃系統之第一種系統架構示意圖。

如圖1繪示，此系統可應用於一導航裝置或一可執行電腦程式的電子裝置。系統包括複數個資料庫、一控制介面30、一路徑規劃模組40與一顯示單元50。

資料庫包括一路徑資料庫10與一加權資料庫20，兩資料庫的資料會相互對應。路徑資料庫10包括複數個地圖資訊，每一個地圖資訊包括複數個道路資訊，如行車道路資訊11與行人道路資訊12。加權資料庫20則記錄對應行車道路資訊11與行人道路資訊12的複數個環境資訊21與路徑權重邏輯22，在此說明，所謂環境資訊21是指各種不同的外在環境條件、道路環境條件、地形環境條件與人為因素而產生的環境條件，例如天氣、道路類型、路燈位置、街道林蔭、市集位置、塞車與地形等其中任一或多個條件。

然而，天氣之變化與道路類型為較主要的權重參考要素，例如，天氣至少包括晴天、陰天與雨天等數種類型，而道路類型包括一般車道、快速車道、高速車道、露天人行道、樓下人行道與騎樓等數種類型。

路燈位置、街道林蔭、市集位置、塞車與地形等其它環境資訊21則是因應使用者之不同需求而得以配合使用(請容後說明)。其中，地形包括平地形、低窪地形、坡地形與山路地形。

控制介面30包括有數種設定與輸入的控制模組，其一者為環境設定模組31，用以供使用者提供至少一個環境因素32。環境因素32用以匹配環境資訊21，然而提供的方式有二，一為由使用者輸入文字以形成環境因素32的資訊，如使用者輸入「雨」，代表現在氣候為「雨天」，又如使用者輸入「行走」，代表現在使用者是步行方式前進。

另一種環境因素32的提供方式，可由環境設定模組31直接讀取加權資料庫20，以羅列各種環境資訊21於顯示單元50上，以供使用者藉由控制介面30以從中選出一個以上的環境資訊21作為環境因素32。

路徑權重邏輯22則是道路在不同的環境下，應如何進行權重的運算。舉例，當氣候為雨天，使用者為步行時，具遮雨結構的騎樓與樓下人行道，其所屬的行人道路資訊12之權重，於路徑規劃時會被調整，以使此等行人道路資訊12被優先選取。而當氣候為雨天，使用者為行車狀態時，具較低速限的行車道路資訊11之權重，於路徑規劃時會被調整，以使此等行車道路資訊11被優先選取。又如，當氣候為雨天時，使用者為行車狀態時，屬於平地道路的行車道路資訊11之權重，於路徑規劃時會被調整，以使此等行車道路資訊11被優先選取。諸如此類，但不以此等說明範例為限，其它權重調整方式亦適用。

規劃設定模組33用以供使用者設定一路徑規劃原則34，在此說明，路徑規劃原則34可直接被設計為規劃設定模組33的執行指令或執行程式，或是預儲於路徑資料庫10或加權資料庫20由以供使用者透過規劃設定模組33作選擇，不論是何種模式，皆是由規劃設定模組33羅列各種路徑規劃原則34於顯示單元50上，以供使用者藉由控制介面30以從中選出其一者。

在此以路徑規劃原則34被設計為規劃設定模組33的執行指令或執行程式為例，路徑規劃原則34係如：

(1)最短路徑原則，不論道路類型，僅考量各路段之加總距離最短的路徑資訊。

(2)最少時間原則，考量道路類型、行駛時速上限與車輛擁塞程度，以計算出行車時間最少的路徑資訊。

(3)指定路種原則，係考量道路類型，以特定種類的道路為最優先考量，如以高速公路為優先選擇道路。

(4)使用者自訂法則，依據使用者之設定喜好以進行路徑規劃。

(5)特殊環境規劃原則，如使用者為身心障礙人士，並依此為最優先條件以規劃出使用者的專屬路徑。又如，對應天氣情形而進行路徑規劃，如氣候為雨天且使用者以「步行方式」前進，具遮雨結構的騎樓與樓下人行道即為路徑規劃之優先選擇，以規劃出一避雨路徑。同理，亦得以利用避雨路徑規劃之原則以規劃出躲避陽光的一遮陽路徑。然而，此等路徑規劃原則34並不以上述為限，路徑規劃原理如汽車導航路徑、機車導航路徑、行人導航路徑、高速道路規劃路徑、平面道路徑與塞車迴避路徑等相類似或相同原理之規劃原則亦適用。

輸入模組35則用以供使用者輸入一起點資訊36與一終點資訊37，若系統架設在一導航裝置時，可藉由導航裝置與衛星之間的互動以取得導航裝置的位置，並以此位置作為起點。

路徑規劃模組40連接至上述路徑資料庫10、加權資料庫20、控制介面30與顯示單元50。路徑規劃模組40會依據起點資訊36與終點資訊37，從路徑資料庫10的各地圖資訊中，找出一目標地圖資訊，以取得目標地圖資訊包括的行車道路資訊11與行人道路資訊12。路徑規劃模組40讀取加權資料庫20，以取得各行車導路資訊與行人道路資訊12對應的環境資訊21與路徑權重邏輯22。接著，路徑規劃模組40係將前述的環境因素32媒合、匹配目標地圖資訊包括的環境資訊21，並將各道路資訊對應的路徑規劃原則34導入先前設定的路徑規劃原則34，以找出符合路徑規劃原則34需求與匹配環境資訊21的環境因素32的複數個目標道路資訊41，並利用此等目標道路資訊41來規劃出一導航路徑42。導航路徑42會被路徑規劃模組40輸出，並透過顯示單元50顯示。

請參閱圖2繪示本發明實施例之路徑規劃方法之流程示意圖，請同時參閱圖1以利於了解。此方法之流程說明如下：

取得一起點資訊36與一終點資訊37，以從複數個地圖資訊中擇一目標地圖資訊，目標地圖資訊包括複數個行車道路資訊11與複數個行人道路資訊12(步驟S110)。

如前述，輸入模組35則用以供使用者輸入一起點資訊36與一終點資訊37，若系統架設在一導航裝置時，可藉由導航裝置與衛星之間的互動以取得導航裝置的位置，並以此位置作為起點。

地圖資訊儲存於路徑資料庫10，每一個地圖資訊包括複數個道路資訊，包括多個行車道路資訊11與多個行人道路資訊12，如一般車道、快速車道、高速車道、露天人行道、樓下人行道與騎樓等數種類型。

利用至少一環境因素32與一路徑規劃原則34分析行車道路資訊11與行人道路資訊12的複數個環境資訊21與複數個路徑權重邏輯22(步驟S120)。

如前述，加權資料庫20記錄有對應行車道路資訊11與行人道路資訊12的複數個環境資訊21與路徑權重邏輯22，環境資訊21是指各種不同的外在環境條件、道路環境條件、地形環境條件與人為因素而產生的環境條件，例如天氣、道路類型、路燈位置、街道林蔭、市集位置、塞車與地形等其中任一或多個條件。路徑權重邏輯22則是道路在不同的環境下，應如何進行權重的運算。

環境因素32則是透過環境設定模組31所提供，提供的方式有二，一為由使用者輸入文字以形成環境因素32的資訊。另一者為，環境設定模組31直接讀取加權資料庫20，羅列各種環境資訊21於顯示單元50上，以供使用者藉由控制介面30以從中選出一個以上的環境資訊21作為環境因素32。

路徑規劃原則34則由使用者透過規劃設定模組33所設定，路徑規劃模組40利用所選擇的路徑規劃原則34進行路徑規劃行為。路徑規劃原則34如(1)最短路徑原則，(2)最少時間原則，(3)指定路種原則，(4)使用者自訂法則與(5)特殊環境規劃原則。其中，特殊環境規劃原則係如，使用者為身心障礙人士，並依此為最優先條件以規劃出使用者的專屬路徑。又如，對應天氣變化，以規劃出避雨路徑、遮陽路徑或其它如汽車導航路徑、機車導航路徑、行人導航路徑、高速道路規劃路徑、平面道路徑與塞車迴避路徑等相類似規劃原則。

取得匹配環境因素32的環境資訊21與符合路徑規劃原則34的路徑權重邏輯22的複數個目標道路資訊41(步驟S130)。

路徑規劃模組40會依據起點資訊36與終點資訊37，從路徑資料庫10的各地圖資訊中，找出一目標地圖資訊，以取得目標地圖資訊包括的行車道路資訊11與行人道路資訊12。路徑規劃模組40讀取加權資料庫20，以取得各行車導路資訊與行人道路資訊12對應的環境資訊21與路徑權重邏輯22。接著，路徑規劃模組40係將前述的環境因素32媒合、匹配目標地圖資訊包括的環境資訊21，並將各道路資訊對應的路徑規劃原則34導入先前設定的路徑規劃原則34，以找出符合路徑規劃原則34需求與匹配環境資訊21的環境因素32的複數個目標道路資訊41。路規劃模組會利用此等目標道路資訊41來規劃出一導航路徑42(步驟S140)。導航路徑42會被路規劃模組輸出，並透過顯示單元50顯示。

請參閱圖3繪示本發明實施例之路徑規劃系統之第二種系統架構示意圖。與圖1實施例不同處在於，此系統更包括一遠端伺服設備60，此遠端伺服器透過實線或無線方式而與環境設定模組31相連接，以提供無法由使用者所掌控的外部環境因素61，如氣候與交通資訊。此類遠端伺服設備60如氣像資訊伺服設備，用以提供氣候方面的環境因素。又如，遠端伺服設備60為交通路況資訊伺服設備，用以提供交通擁塞程度的資訊。

當路徑規劃模組40判定環境因素32有所變動時，係依據更新之後的環境因素32來重新進行路徑規劃行為。

請參閱圖4A繪示本發明實施例之第一種路徑規劃示意圖、圖4B繪示本發明實施例之第二種路徑規劃示意圖、圖4C繪示本發明實施例之第三種路徑規劃示意圖與圖4D繪示本發明實施例之第四種路徑規劃示意圖。

使用者係透過輸入模組35輸入起點資訊36與終點資訊37。如圖4A至圖4D繪示，在此以同一起點201與終點202進行不同施行模式之說明。顯示單元50係顯示包括起點資訊36與終點資訊37在內的目標地圖資訊，在此假設，行車道路包括第一車道301、第二車道302、第三車道303、第四車道304、第五車道305與第六車道306等六條，行人道路包括第一人行道401、第二人行道402、第三人行道403與第四人行道404等四條。其中，第一人行道401與第二人行道402為露天人行道但具有街道林蔭，第三人行 道403與第四人行道404為具有遮蔽構造的樓下人行道或騎樓。第五車道305與第二車道302的街燈設置數量較少，其它人行道與車道皆設有較多數量之街燈。

如圖4A繪示，氣候為陰天，行進狀態為車輛行駛模式。路徑規劃模組40係以行車道路為規劃主軸，以依據一路徑規劃原則34，如最短路徑原則，以規劃出行車導航路徑。以圖4A而言，從起點至終點的最短路徑為第六車道306、第五車道305、第二車道302至第一車道301。

如圖4B繪示，環境因素32為第五車道305擁塞，氣候為陰天，行進狀態為車輛行駛模式。路徑規劃模組40係以行車道路為規劃主軸，以依據一路徑規劃原則34，如擁塞道路回避原則，以規劃出行車導航路徑。

以圖4B而言，從起點至終點的最短路徑為第六車道306、第五車道305、第二車道302至第一車道301。但第五車道305擁塞之故，路徑規劃模組40會調整第五車道305的權重，使其不易或必然不被規劃於導航路徑中，並從其它相關聯的路段以進行路徑規劃作業。如路徑規劃模組40所取得的目標道路資訊41則為第六車道306、第五車道305、第四車道304、第三車道303與第一車道301。

如圖4C繪示，環境因素32為雨天，行進狀態為步行模式，路徑規劃原則34為避雨原則。路徑規劃模組40係以行人道路為主軸，具有遮雨架構之條件為輔，以規劃出步行導航路徑。如前述，具有遮雨結構的行人道路為第三 人行道403與第四人行道404，故路徑規劃模組40於路徑規劃作業期間，會先調整第三人行道403與第四人行道404之權重，使其易被優先選擇為目標道路資訊41，再輔以最短路徑原則，將其它的行人道路資訊12與行車道路資訊11作為次一考量對象，以規劃出一避雨導航路徑。

於圖4C中，路徑規劃模組40所取得之目標道路資訊41包括第六車道306、第五車道305、第四人行道404、第三人行道403與第一人行道401。

如圖4D繪示，環境因素32為大睛天，行進狀態為步行模式，路徑規劃原則34為遮陽原則。路徑規劃模組40係以行人道路為主軸，具有街道林蔭之條件為輔，以規劃出步行導航路徑。如前述，具有街道林蔭的行人道路為第一人行道401與第二人行道402，故路徑規劃模組40於路徑規劃作業期間，會先調整第一人行道401與第二人行道402之權重，使其易被優先選擇為目標道路資訊41，再輔以最短路徑原則，將其它的行人道路資訊12與行車道路資訊11作為次一考量對象，以規劃出一遮陽導航路徑。於圖4D中，路徑規劃模組40所取得之目標道路資訊41包括第六車道306、第五車道305、第二人行道402與第一人行道401。

又例如，環境因素32為晚上、睛天，行進狀態為步行模式，路徑規劃原則34為夜歸安全原則。路徑規劃模組40係以具有大量街燈之道路為主軸，以規劃出步行導航路 徑。如前述，街燈數量較少的道路僅有第五車道305與第二車道302，故路徑規劃模組40於路徑規劃作業期間，會先調整第五車道305與第二車道302之權重，使其不易被優先選擇為目標道路資訊41，再輔以最短路徑原則，將其它的行人道路資訊12與行車道路資訊11作為次一考量對象，以規劃出一夜歸安全導航路徑。例如：路徑規劃模組40所取得之目標道路資訊41包括第六車道306、第五車道305、第四車道304、第三車道303與第一車道301。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

10．．．路徑資料庫

11．．．行車道路資訊

12．．．行人道路資訊

20．．．加權資料庫

21．．．環境資訊

22．．．路徑權重邏輯

30．．．控制介面

31．．．環境設定模組

32．．．環境因素

33．．．規劃設定模組

34．．．路徑規劃原則

35．．．輸入模組

36．．．起點資訊

37．．．終點資訊

40．．．路徑規劃模組

41．．．目標道路資訊

42．．．導航路徑

50．．．顯示單元

60．．．遠端伺服設備

61．．．外部環境因素

201．．．起點

202．．．終點

301．．．第一車道

302．．．第二車道

303．．．第三車道

304．．．第四車道

305．．．第五車道

306．．．第六車道

401．．．第一人行道

402．．．第二人行道

403．．．第三人行道

404．．．第四人行道

圖1繪示本發明實施例之路徑規劃系統之第一種系統架構示意圖；圖2繪示本發明實施例之路徑規劃方法之流程示意圖；圖3繪示本發明實施例之路徑規劃系統之第二種系統架構示意圖；圖4A繪示本發明實施例之第一種路徑規劃示意圖；圖4B繪示本發明實施例之第二種路徑規劃示意圖；圖4C繪示本發明實施例之第三種路徑規劃示意圖；以及圖4D繪示本發明實施例之第四種路徑規劃示意圖；。

10．．．路徑資料庫

11．．．行車道路資訊

12．．．行人道路資訊

20．．．加權資料庫

21．．．環境資訊

22．．．路徑權重邏輯

30．．．控制介面

31．．．環境設定模組

32．．．環境因素

33．．．規劃設定模組

34．．．路徑規劃原則

35．．．輸入模組

36．．．起點資訊

37．．．終點資訊

40．．．路徑規劃模組

41．．．目標道路資訊

42．．．導航路徑

50．．．顯示單元

Claims (10)

1. 一種路徑規劃系統，其包括：一路徑資料庫，係儲存複數個地圖資訊，每一地圖資訊包括複數個行車道路資訊與複數個行人道路資訊；一加權資料庫，係儲存該等行車道路資訊與該等行人道路資訊之複數個環境資訊與複數個路徑權重邏輯，其中該些路徑權重邏輯是道路在不同的環境下，進行權重的運算及調整；一環境設定模組，用以提供至少一環境因素；一規劃設定模組，用以設定一路徑規劃原則；一輸入模組，用以輸入一起點資訊與一終點資訊；一路徑規劃模組，依據該起點資訊與該終點資訊以從該路徑資料庫取得一目標地圖資訊，以取得該目標地圖資訊之該等行車道路資訊與複數個行人道路資訊，並找出匹配該環境因素之該等環境資訊與符合該路徑規劃原則之該等路徑權重邏輯的複數個目標道路資訊，以建構一導航路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之路徑規劃系統，其中該環境資訊包括天氣、道路類型、路燈位置、街道林蔭、市集位置、塞車與地形之至少其一者。
3. 如申請專利範圍第2項所述之路徑規劃系統，其中該天氣包括晴天、陰天與雨天，而該道路類型包括一般車道、快速車道、高速車道、露天人行道、樓下人行道與騎樓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之路徑規劃系統，其中該路徑規劃模組會調整匹配該環境因素之該等道路資訊之權重，以於規劃路徑時，選取權重優先之該等目標道路資訊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之路徑規劃系統，其中更包括一遠端伺服設備以連接該環境設定模組，用以提供一外部環境因素。
6. 如申請專利範圍第5項所述之路徑規劃系統，其中該遠端伺服設備為氣象資訊伺服設備。
7. 如申請專利範圍第5項所述之路徑規劃系統，其中該遠端伺服設備為交通路況資訊伺服設備。
8. 一種路徑規劃方法，應用於一路徑規劃系統，該方法包括：取得一起點資訊與一終點資訊，以從複數個地圖資訊中擇一目標地圖資訊，該目標地圖資訊包括複數個行車道路資訊與複數個行人道路資訊；利用至少一環境因素與一路徑規劃原則分析該等行車道路資訊與該等行人道路資訊的複數個環境資訊與複數個路徑權重邏輯；取得匹配該環境因素之該等環境資訊與符合該路徑規劃原則之該等路徑權重邏輯的複數個目標道路資訊；以及利用該等目標道路資訊建構一導航路徑。
9. 如申請專利範圍第8項所述之路徑規劃方法，其中該環 境因素包括天氣、道路類型、塞車與地形之至少其一者。
10. 如申請專利範圍第9項所述之路徑規劃方法，其中該天氣包括晴天、陰天與雨天，而該道路類型包括一般車道、快速車道、高速車道、露天人行道、樓下人行道與騎樓。