TWI664395B - 多地點依存的路徑規劃方法和系統 - Google Patents

Abstract

本發明解決現有技術中對於具有多個地點存在時，尤其是多個地點中包括需要用戶限時到達的地點時路徑規劃不能最優化而導致總行駛時間較長、總能源消耗過大的問題。本發明包括以下步驟：獲取多個目標地點；從多個目標地點中選取第一目標地點；確定第一目標地點的前置地點；確定遍歷前置地點的第一最短路徑；獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑；對第一最短路徑和第二最短路徑求和，從而獲得總的最短路徑。通過本發明的方法能夠使用戶獲得遍歷所有目標地點的總的最短路徑，進而減少了總體行駛時間和能耗。

Description

多地點依存的路徑規劃方法和系統

本發明屬於路徑導航領域，具體提供一種多地點依存的路徑規劃方法和系統。

在日常生活中，汽車用戶在某一段時間內往往需要去多個地點。通常用戶只能在汽車導航系統中通過手動設置目的地或途經地點的方式進行導航。但是，這種導航方法通常是基於排程的時間進行路徑規劃的，而無法在滿足時間規劃的前提下將行駛路徑進行最優化，進而增加了汽車的耗能量（耗油量、耗電量）以及增加了完成所有排程的總時間。

相應地，本領域需要一種路徑規劃方法來解決上述問題。

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有技術中對於具有多個地點存在時，尤其是該多個地點中包括需要用戶限時到達的地點時路徑規劃不能最優化而導致總行駛時間較長、總能源消耗過大的問題，本發明提供了一種多地點依存的路徑規劃方法，該方法包括以下步驟：獲取多個目標地點；從多個目標地點中選取第一目標地點；從多個目標地點中確定第一目標地點的前置地點；確定遍歷前置地點的第一最短路徑；獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑；對第一最短路徑和第二最短路徑求和，從而獲得總的最短路徑。

在上述方法的優選技術方案中，“獲取多個目標地點”的步驟進一步包括：通過用戶手動設置或同步方式獲取多個目標地點。

在上述方法的優選技術方案中，同步方式包括與移動終端同步和/或與雲端資料庫同步。

在上述方法的優選技術方案中，前置地點是在第一目標地點之前用戶期望或必須到達的目標地點；並且/或者“從多個目標地點中選取第一目標地點”的步驟按照用戶設定的優先順序或時間順序來執行；並且/或者“從多個目標地點中確定第一目標地點的前置地點”的步驟按照用戶設定的優先順序或時間順序來執行。

在上述方法的優選技術方案中，“確定遍歷前置地點的第一最短路徑”的步驟進一步包括：獲取遍歷前置地點的所有第一路徑；選取其中最短的路徑作為第一最短路徑。

在上述方法的優選技術方案中，“獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑”的步驟進一步包括：獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的所有第二路徑；選取其中最短的路徑作為第二最短路徑。

在上述方法的優選技術方案中，第一目標地點包括用戶期望或必須準時到達的限時地點。

在上述方法的優選技術方案中，路徑規劃方法還包括：確定起始地點和起始時間。

在上述方法的優選技術方案中，“確定第一目標地點的前置地點”的步驟進一步包括：基於起始地點和起始時間確定在限時地點之前用戶期望或必須到達的目標地點；將確定出的目標地點作為前置地點。

在上述方法的優選技術方案中，路徑規劃方法還包括：當按照第一最短路徑無法按時到達限時地點時，依次嘗試遍歷前置地點的各個次短路徑。

在另一方面，本發明提供了一種多地點依存的路徑規劃系統，系統包括：資料獲取單元，其用於獲取多個目標地點；路徑規劃單元，其用於執行下列操作：從多個目標地點中選取第一目標地點、確定第一目標地點的前置地點、確定遍歷前置地點的第一最短路徑、獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑以及對第一最短路徑和第二最短路徑求和來獲得總的最短路徑。

在上述系統的優選技術方案中，路徑規劃單元進一步包括：地圖模組，其用於確定遍歷前置地點的第一最短路徑和獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑；控制模組，其用於從多個目標地點中選取第一目標地點、確定第一目標地點的前置地點以及對第一最短路徑和第二最短路徑求和來獲得總的最短路徑。

在上述系統的優選技術方案中，資料獲取單元通過用戶手動設置或同步方式獲取多個目標地點。

在上述系統的優選技術方案中，同步方式包括與移動終端同步和/或與雲端資料庫同步。

在上述系統的優選技術方案中，前置地點是在第一目標地點之前用戶期望或必須到達的目標地點；並且/或者路徑規劃單元按照用戶設定的優先順序或時間順序從多個目標地點中選取第一目標地點；並且/或者路徑規劃單元按照用戶設定的優先順序或時間順序從多個目標地點中確定第一目標地點的前置地點。

在上述系統的優選技術方案中，地圖模組通過下列操作來確定遍歷前置地點的第一最短路徑：獲取遍歷前置地點的所有第一路徑；選取其中最短的路徑作為第一最短路徑。

在上述系統的優選技術方案中，地圖模組通過下列操作來獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑：獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的所有第二路徑；選取其中最短的路徑作為第二最短路徑。

在上述系統的優選技術方案中，第一目標地點包括用戶期望或必須準時到達的限時地點。

在上述系統的優選技術方案中，資料獲取模組還能夠確定起始地點和起始時間。

在上述系統的優選技術方案中，控制模組通過下列操作確定第一目標地點的前置地點：基於起始地點和起始時間確定在限時地點之前用戶期望或必須到達的目標地點；將確定出的目標地點作為前置地點。

在上述系統的優選技術方案中，當按照第一最短路徑無法按時到達限時地點時，路徑規劃單元依次嘗試遍歷前置地點的各個次短路徑。

本領域技術人員能夠理解的是，在本發明的優選技術方案中，先從多個目標地點中選出一個地點（優選是限時地點），進而確定該地點的前置地點並對其進行路徑規劃，獲得遍歷所有前置地點的第一最短路徑；然後再對除限時地點和已經進行了路徑規劃的前置地點外的其他剩餘目標地點進行路徑規劃，獲得第二最短路徑，進而通過對第一最短路徑和第二最短路徑求和來獲得用戶將要前往的所有目標地點的總的最短路徑。進一步，第二最短路徑的起點為第一最短路徑的終點。

因此，通過本發明的方法在滿足完成特定任務（前往限時地點和前置地點）的前提下，能夠獲得遍歷所有目標地點的總的最短路徑，進而減少了總的行駛時間以及總的行駛能耗。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非用於限制本發明的保護範圍。例如，可以將道路擁堵情況和道路平整程度作為路徑規劃進一步的參考因素，對第一最短路徑和第二最短路徑分別進行約束，本領域技術人員可以根據需要對其作出調整，以便適應具體的應用場合。

本發明的多地點依存的路徑規劃系統主要包括：資料獲取單元和路徑規劃單元。其中，資料獲取單元用於獲取用戶在當前行程上的所有目標地點。具體地，資料獲取單元可通過用戶手動設置或同步方式獲取所有目標地點。該同步方式具體可以是與移動終端同步（如手機），還可以是與雲端資料庫同步，等等。本領域技術人員能夠理解的是，資料獲取單元還可以通過用戶手動設置和同步方式兩者交互的模式獲取所有目標地點。此外，資料獲取模組還能夠確定用戶的起始地點和起始時間，以便能夠對路徑進行精確規劃和準確判斷用戶到達目標地點的時間。此外，在實際應用中，資料獲取單元可以採用任何適當的物理形式，其可以集成到現有的系統中，例如集成到現有的車載娛樂資訊系統中，也可以是獨立的設備，例如專用於執行本發明的方法的移動終端或APP等。具體實現形式的改變並沒有脫離本發明的基本原理，因此也將落入本發明的保護範圍之內。

路徑規劃單元進一步包括地圖模組和控制模組。控制模組能夠與資料獲取單元進行通信，並因此能夠從上述所有目標地點中選取第一目標地點、確定第一目標地點的前置地點。地圖模組能夠確定遍歷該前置地點的第一最短路徑和獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑。進一步，控制模組能夠通過對第一最短路徑和第二最短路徑求和來獲得總的最短路徑。

進一步，地圖模組先獲取遍歷所有前置地點的所有第一路徑，然後將所有第一路徑進行比較，並選取其中最短的路徑作為第一最短路徑。地圖模組還獲取遍歷除前置地點和限時地點外的剩餘目標地點的所有第二路徑；然後將所有第二路徑進行比較，並選取其中最短的路徑作為第二最短路徑。

需要說明的是，第一目標地點優選是用戶期望或必須準時到達的限時地點，前置地點是用戶在第一目標地點之前期望或必須到達的目標地點，兩者都屬於資料獲取單元獲取的多個目標地點的一部分。此外，與資料獲取單元類似，地圖模組和控制模組也是既可以集成到現有的系統中，也可以設置成獨立的模組，專門用於執行上述操作。

下面參閱圖1來描述本發明的多地點依存的路徑規劃方法。如圖1所示，本發明的多地點依存的路徑規劃方法包括：步驟S100，獲取多個目標地點；步驟S200，從多個目標地點中選取第一目標地點；步驟S300，確定第一目標地點的前置地點；步驟S400，確定遍歷前置地點的第一最短路徑；步驟S500，獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的所有剩餘目標地點的第二最短路徑；步驟S600，對第一最短路徑和第二最短路徑求和，從而獲得總的最短路徑。

在步驟S100中，通過用戶手動設置或同步方式獲取所有目標地點。本發明的“目標地點”意指用戶在一段時間（例如一天）內需要前往的地點，該目標地點可以附帶時間要求，也可以不帶時間要求；在附帶時間要求的情況下，該時間要求可以是強制性的（下文所述的限時地點），也可以是非強制性的；既可以是具體的－例如上午10點去某地，也可以相對模糊的－例如下午去某地。具體地，用戶可以將需要前往的目標地點輸入並存儲至設置於汽車上的系統或者其他遠端。或者，用戶也可以事先將所有目標地點記錄在移動終端（如手機）或通過電腦、手機將所有目標地點存儲至雲端資料庫。然後將移動終端或雲端資料庫內的資料同步至車載系統中。更具體地，同步過程可以是通過雲端進行即時同步，也可以是在用戶打開車門或啟動汽車時進行同步。

在步驟S200中，通過控制模組從步驟S100中獲得所有目標地點中選取第一目標地點。該第一目標地點是用戶期望或必須準時到達的地點。優選地，該第一目標地點是用戶必須準時到達的限時地點。具體地，用戶將限時地點在系統中進行標記。此外，這裡所述的限時地點是指在特定時間點必須到達的目標地點，其在所有目標地點中具有最高優先順序，因此，在本發明的路徑規劃邏輯中，以滿足該限時地點的準時性為先決條件，然後再考慮在該特定時間點之前必須到達的目標地點，最後才是其他時間要求不嚴格的地點。

在步驟S300中，根據步驟S100中獲得的目標地點和步驟S200獲得的限時地點來確定限時地點的前置地點。該前置地點是在限時地點之前用戶期望或必須到達的地點。舉例來說，如果第一目標地點是“中午12點去參加飯局的XX飯店”，則“上午10點必須去的XX公司”就是必須到達的前置地點，“（最好）上午去就診的醫院”就是期望到達的前置地點，依此類推。優選地，該前置地點是在限時地點之前用戶必須到達的地點，從而能夠避免限時地點與前置地點在時間上發生干涉。或者，本領域技術人員也可以在限時地點和其前置地點不發生時間干涉的前提下，將該前置地點中的任一個設置成用戶必須到達的限時地點，這種改變並不背離本發明的原理。

對於目標地點、限時地點和前置地點，本領域技術人員也可以根據需要在路徑系統中設置不同的存儲區，用來分別存儲限時地點、前置地點和普通目標地點（除限時地點和前置地點外的所有目標地點），然後由用戶將限時地點和前置地點分類輸入路徑規劃系統。

作為示例，一段時間T（例如一天）內的行程：X={x0,x1,x2,…xi…,xn}。其中，T表示從x0開始到xn結束的時間；n≥2；xi=(ti,pi,sta,pre)。其中，i為從0到n的正整數，pi代表目標位置；p0表示用戶當前的出發位置（即，i等於0時的目標位置）；ti代表用戶在pi位置點預計花費的時間；sta表徵當前狀態（某一目標地點）是否可變，0代表不可變（如當前目標地點pi是需要按時到達的限時地點），1代表可變；pre為一個陣列，表徵是否有前置任務，陣列為空表示xi無前置任務，陣列中的數位（例如2、5、8等）代表其所有前置任務。

在步驟S400中，通過地圖模組獲取遍歷所有前置地點的第一最短路徑。具體地，首先，將所有前置地點在地圖中進行標定，或者先將所有的目標地點（p0~pi）在地圖上進行標定，然後在地圖上篩選出某一限時地點之前的前置地點。其次，在地圖上按照前置地點不同的排列次序分別計算遍歷所有前置地點的第一路徑。然後，將計算獲得的所有第一路徑進行比較，獲得最短的第一路徑，即第一最短路徑。

進一步，為了避免在遍歷所有前置地點時，用戶到達限時地點超時的情況出現，還需要在起始時間的基礎上考慮行駛完該第一最短路徑的時間。當用戶按當前第一最短路徑行駛時間超限－即無法按時到達限時地點時，可以忽略掉至少一個用戶非必須到達的前置地點，然後對剩餘的前置地點重新計算最短路徑，直至用戶到達限時地點時不超時為止；或者可以重新選取其他限時地點作為第一目標地點。

本領域技術人員能夠理解的是，一個整體行程中的限時地點可能是一個、兩個或更多個，但每次計算時作為第一目標地點的限時地點只能有一個。為了獲得更明顯的技術效果，可以在系統運算能力允許的前提下，將不同限時地點作為第一目標地點時計算出的總的最短路徑進行比較，並選取它們中最短的一個作為最終應用的最佳路徑。

本領域技術人員能夠理解的是，為了進一步優化路徑規劃的準確性，還可以將道路情況作為參考依據來適當調整第一路徑。該道路情況具體地可以是道路擁堵情況、道路平整程度、設置於道路上的紅路燈數量等。

在步驟S500中，獲取除步驟S400中已經遍歷的限時地點和前置地點外剩餘的目標地點，進而通過地圖模組獲取該剩餘目標地點的第二最短路徑。具體地，首先將所有目標地點（p0~pi）在地圖上進行標定。然後，去除已經遍歷的限時地點和前置地點的干擾，並以步驟S200中選取的第一目標地點為起點，在地圖上對剩餘目標地點按照不同的排列次序分別計算遍歷所有剩餘目標地點的第二路徑。最後，將計算獲得的所有第二路徑進行比較，獲得最短的第二路徑，即第二最短路徑。

同理，為了進一步優化路徑規劃的準確性，還可以將道路情況作為參考依據來適當調整第二路徑。該道路情況具體地可以是道路擁堵情況、道路平整程度、設置於道路上的紅路燈數量等。

在步驟S600中，通過控制模組將在步驟S400中獲得第一最短路徑和在步驟S500中獲得的第二最短路徑進行求和，其求和結果就是整個行程中總的最短路徑X。

下面參閱圖2來舉例說明本發明的路徑規劃方法。如圖2所示，作為示例，p0為當前出發位置，即起始地點，p1和p3為限時地點，p3被選定為第一目標地點，p1和p2為p3的前置地點，p1沒有前置地點（或者前置地點為p0），p4和p5為普通目標地點（除限時地點和前置地點外的所有剩餘目標地點）。若按照上述步驟S400和步驟S500，用戶需要先從p0依次前往p1，然後再根據用戶離開p1的第一時間（例如9:00點）、用戶從p1歷經p2到達p3的第二時間（例如t）和要求到達p3的第三時間（例如10:00），判斷用戶是否可以在到達p3之前先前往p2。具體地，當第一時間與第二時間之和超過第三時間，即t超過1小時，則用戶離開p1之後直接前往p3；當第一時間與第二時間之和未超過第三時間，即t未超過1小時，則用戶離開p1之後可以先前往p2再前往p3。需要說明的是，該情況的前提是第一時間與用戶離開p1之後直接前往p3所花費的時間之和未超過第三時間。否則，就要重新選擇p1作為第一目標地點，然後對剩下的目標地點p2、p3、p4、和p5反覆運算執行本發明的方法，最終路徑就是p0到p1之間的距離加上按照本發明的方法對p2、p3、p4、和p5四個目標地點規劃出的最短路徑。

進一步，當用戶從p1離開之後直接前往p3時，則以p3為起點計算遍歷p2、p4和p5的第二最短路徑，假設結果為從p3依次前往p2、p4和p5。當用戶從p1離開之後途徑p2後再前往p3時，則以p3為起點計算遍歷p4和p5的第二最短路徑。

此外，在沒有限時地點存在時，所述第一目標地點也可以根據目標地點的主次要關係或者用戶的個人喜好等其他因素作出調整，之後的路徑規劃操作與上文描述的完全相同。

綜上所述，通過本發明的方法在滿足完成特定任務（前往限時地點和前置地點）的前提下，能夠獲得遍歷所有目標地點的總的最短路徑，進而減少了總的行駛時間以及總的行駛能耗，提高了汽車的續航里程。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S100‧‧‧獲取多個目標地點

S200‧‧‧從多個目標地點中選取第一目標地點

S300‧‧‧確定第一目標地點的前置地點

S400‧‧‧確定遍歷前置地點的第一最短路徑

S500‧‧‧獲取遍歷除第一目標地點和前置地點外的所有目標地點的第二最短路徑

S600‧‧‧對第一最短路徑和第二最短路徑求和，從而獲得總的最短路徑

[圖1] 是本發明的多地點依存的路徑規劃方法的步驟流程圖。 [圖2] 是本發明的多地點依存的路徑規劃方法的目標地點的示例圖。

Claims (19)

1. 一種多地點依存的路徑規劃方法，包括：獲取多個目標地點；從該些目標地點中選取一第一目標地點；從該些目標地點中確定該第一目標地點的一前置地點；確定遍歷該前置地點的一第一最短路徑，其中，當按照該第一最短路徑無法按時到達該第一目標地點時，忽略掉至少一個該前置地點，並重新確定遍歷剩餘的該前置地點的第一最短路徑；獲取遍歷除該第一目標地點和已經位於該第一最短路徑上的該前置地點外的剩餘目標地點的一第二最短路徑；及對該第一最短路徑和該第二最短路徑求和，從而獲得總的最短路徑。
2. 如請求項1所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，在獲取該些目標地點之步驟中進一步包括：通過用戶手動設置或一同步方式獲取該些目標地點。
3. 如請求項2所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，該同步方式包括與移動終端和/或與雲端資料庫中的用戶行程安排同步。
4. 如請求項1所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，該前置地點是在該第一目標地點之前用戶期望或必須到達的該些目標地點；並且/或者在從該些目標地點中選取該第一目標地點的步驟中，按照用戶設定的優先順序或時間順序來執行；及並且/或者在從該些目標地點中確定該第一目標地點的該前置地點的步驟中，按照用戶設定的優先順序或時間順序來執行。
5. 如請求項4所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，在確定遍歷該前置地點的該第一最短路徑之步驟中進一步包括：獲取遍歷該前置地點的所有第一路徑；及選取其中最短的路徑作為該第一最短路徑。
6. 如請求項5所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，在獲取遍歷除該第一目標地點和該前置地點外的剩餘目標地點的該第二最短路徑之步驟中進一步包括：獲取遍歷除該第一目標地點和該前置地點外的剩餘目標地點的所有第二路徑；及選取其中最短的路徑作為該第二最短路徑。
7. 如請求項1至6中任一項所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，該第一目標地點包括用戶期望或必須準時到達的一限時地點。
8. 如請求項7所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，該路徑規劃方法還包括：確定一起始地點和一起始時間。
9. 如請求項8所述之多地點依存的路徑規劃方法，其中，在確定該第一目標地點的該前置地點之步驟中進一步包括：基於該起始地點和該起始時間確定在該限時地點之前用戶期望或必須到達的該些目標地點；及將確定出的該些目標地點作為該前置地點。
10. 一種多地點依存的路徑規劃系統，包括：一資料獲取單元，其用於獲取多個目標地點；一路徑規劃單元，其用於執行下列操作，從該些目標地點中選取一第一目標地點、確定該第一目標地點的一前置地點、確定遍歷該前置地點的一第一最短路徑、當按照該第一最短路徑無法按時到達該第一目標地點時，忽略掉至少一個該前置地點，並重新確定遍歷剩餘的該前置地點的第一最短路徑、獲取遍歷除該第一目標地點和已經位於該第一最短路徑上的該前置地點外的剩餘目標地點的一第二最短路徑以及對該第一最短路徑和該第二最短路徑求和來獲得總的最短路徑。
11. 如請求項10所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，所述路徑規劃單元進一步包括：一地圖模組，其用於確定遍歷該前置地點的該第一最短路徑和獲取遍歷除該第一目標地點和該前置地點外的剩餘目標地點的該第二最短路徑；及一控制模組，其用於從該些目標地點中選取該第一目標地點、確定該第一目標地點的該前置地點以及對該第一最短路徑和該第二最短路徑求和來獲得總的最短路徑。
12. 如請求項11所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，該資料獲取單元通過用戶手動設置或一同步方式獲取該些目標地點。
13. 如請求項12所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，該同步方式包括與移動終端同步和/或與雲端資料庫同步。
14. 如請求項10所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，該前置地點是在該第一目標地點之前用戶期望或必須到達的該些目標地點；並且/或者該路徑規劃單元按照用戶設定的優先順序或時間順序從該些目標地點中選取該第一目標地點；及並且/或者該路徑規劃單元按照用戶設定的優先順序或時間順序從該些多個目標地點中確定該第一目標地點的該前置地點。
15. 如請求項14所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，一地圖模組通過下列操作來確定遍歷該前置地點的該第一最短路徑：獲取遍歷該前置地點的所有第一路徑；及選取其中最短的路徑作為該第一最短路徑。
16. 如請求項15所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，該地圖模組通過下列操作來獲取遍歷除該第一目標地點和該前置地點外的剩餘目標地點的第二最短路徑：獲取遍歷除該第一目標地點和該前置地點外的剩餘目標地點的所有第二路徑；及選取其中最短的路徑作為該第二最短路徑。
17. 如請求項11至16中任一項所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，該第一目標地點包括用戶期望或必須準時到達的一限時地點。
18. 如請求項17所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，一資料獲取模組還能夠確定一起始地點和一起始時間。
19. 如請求項18所述之多地點依存的路徑規劃系統，其中，該控制模組通過下列操作確定該第一目標地點的該前置地點：基於該起始地點和該起始時間確定在該限時地點之前用戶期望或必須到達的該些目標地點；及將確定出的該些目標地點作為該前置地點。