专利名称：基于常用路线的路线搜索系统及方法
技术领域：
本发明涉及导航领域，特别是一种基于常用路线(即大多数司机经常选择的路线)的路线搜索系统及相对应的方法。
背景技术：
路线搜索是导航系统的一项基本功能，它根据用户需求计算出一条从出发地到目的地的路线。其中，如何规划出一条合理的路线对用户非常重要。现有的导航电子地图可以看作是由多条路链(路链指两个相邻的交叉口之间的路段)构成的道路网络，所以当前的路线计算大多是基于路链的行驶成本，例如路链等级、路链长度、路链旅行时间(或平均速度)、路口数量等。但因为这些成本数据会存在一些误差，例如实时信息的延迟或数据本身的错误，影响了路线搜索结果的准确性，而且由于该类算法没有充分考虑人类路线选择的习惯，使得路线搜索结果往往不能达到预期的效果。例如，有些路线虽然旅行时间短，但 是包含很多拐弯和小路，不易于驾驶；有些路线虽然距离短，但是比较拥堵，旅行时间较长。造成以上情况的原因是导航系统没有充分利用人类的历史经验，仅仅是依靠计算机对电子地图和交通数据的分析处理结果来搜索路线。人们在行驶过程中利用长期历史经验的积累能结合实时交通路况找到最优的出行路线，甚至在没有实时交通数据的前提下也能找到较优的出行路线。基于这个事实，本发明提出一种结合人类经验的路线搜索系统。通过分析大多数司机的历史行驶数据，发掘出常用路线。这些常用路线反映了人类路线选择的经验和技巧，基于它们来规划路线有助于改善结果的质量。所以本专利把这些常用路线以起始点为索引，存储在中心数据库或导航系统中。当导航系统搜索路线的时候，利用这些常用路线和传统路段组合，为用户提供最优的路线引导。另外，考虑到不同时段，司机会选择不同的出行路线以避开拥堵，本专利将抽取不同时段的常用路线。同时，考虑到司机们不同的驾驶偏好，例如有些司机喜欢走距离较短的路线，有些司机喜欢走旅行时间较短的路线，有些司机喜欢走平均速度较快的路线等等。本专利将常用路线依据不同的偏好进行分类从而生成针对不同驾驶偏好的数据库。例如，距离优先的常用路线库、时间优先的常用路线库、速度优先的常用路线库等等。当用户进行路线搜索请求时根据不同用户的驾驶偏好以及时间，生成不同的导航路线。到目前为止，也有一些专利提出从历史的行驶数据中抽取一些数据以供路线搜索时使用。例如，日本公开特许公报2007-164520(中国发明专利200810128867)，根据车载终端所接收的探测数据，通过分析各个交通路口的交通流量得到主要分支交点，然后以主要分支交点将探测数据分割为探测截断。在搜索路线时首先在出发地和目的地之间生成初始路线，然后利用分支交点和探测截断反复迭代生成派生路线。该公知例中的探测截断是基于主要分支点生成的，这样的主要分支点会人为的破坏路线的连续性。为了避免该问题，本发明基于完整的出行路线抽取出常用路线，以最大限度的保持历史数据的完整性和可用性。日本公开特许公报2007-198769提出存储用户的所有历史数据，当有新的路线搜索请求时，根据给定的起点和终点，检索该数据库将已有的历史轨迹首尾链接，并将频率高的路线组合方式作为最后的结果反馈给用户。该公知例与本专利有以下不同点(I)该公知例在计算频率时考虑用户ID，即对于一对起点和终点，如果路线A被同一个人走了 10次，路线B被10个人每人走I次，那么路线A被认为是频率高的路线。所以该公知例是基于个人经验优先的原则。而本专利在计算频率时不区分用户，是基于大众经验优先的原则，其目的是为了规避某些用户自己特殊的路线选择偏好。(2)该公知例在路线选择时是将频率高的路段的组合作为最后的结果，但这样的路线可能为了追求局部的频率最高化而绕行很远的距离，所以最终的组合路线未必是合理的。而本专利在路线选择时将初始路线上的路段用常用路线替换，在选择最后的结果路线时只考虑被替换的长度和被替换的次数，即选择被替换长度尽量大且被替换次数尽量少的路线。该结果既能保证最大限度的利用常用路线又控制了绕行范围。另外，已知公知例都没有考虑用户偏好，而本公知例中的常用路线是基于用户偏好生成的
发明内容
本发明的目的是利用公众的路线选择技巧和经验进行路线搜索，以避免或减轻上述问题中的至少一些问题。本发明的目的由一种路线搜索方法来实现。所述路线搜索方法包括基于起点和终点，在常用路线库中查找是否存在匹配的常用路线，如果找到匹配的常用路线，则直接返回该匹配的常用路线作为最终的推荐路线，否则使用路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线；针对所生成的初始路线的所有路链的端点，在所述常用路线库中查找匹配的常用路线，并对初始路线的相应部分进行替换，以生成候选路线；以及针对所生成的所有候选路线进行评估，选择使初始路线被替换的长度最长的候选路线，作为最终的推荐路线。本发明的目的还由一种路线搜索系统来实现。所述路线搜索系统包括存储装置，用于存储地图数据库和常用路线库；批处理装置，用于处理历史数据，以生成存储于所述存储装置中的常用路线库；实时处理装置，用于接收路线搜索请求，基于所述存储装置中的地图数据库和常用路线库生成最终的推荐路线；其中，所述路线搜索系统的特征在于所述实时处理装置执行以下步骤基于起点和终点，在常用路线库中查找是否存在匹配的常用路线，如果找到匹配的常用路线，则直接返回该匹配的常用路线作为最终的推荐路线，否则使用路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线；针对所生成的初始路线的所有路链的端点，在所述常用路线库中查找匹配的常用路线，并对初始路线的相应部分进行替换，以生成候选路线；以及针对所生成的所有候选路线进行评估，选择使初始路线被替换的长度最长的候选路线，作为最终的推荐路线。本发明相比于现有技术的一部分优点如下I、依据人们的历史数据提供路线搜索服务，减少了对电子地图和交通数据的依赖性。2、区分不同的用户偏好，从而提供更个性化的路线搜索结果。
通过参考附图对实施例的详细描述，本发明的上述目的和优点将变得更清楚，其中图I是根据本发明的示例实施例的路线搜索系统的示例结构图；图2是根据本发明的示例实施例的数据处理的示例流程图；图3是根据本发明的示例实施例的出行路线筛选的示例流程图；图4是根据本发明的示例实施例的常用路线生成的示例流程图；图5是根据本发明的示例实施例的路线搜索方法的示例流程图；图6是根据本发明的示例实施例的候选路线生成的示例流程图；图7是示出了根据本发明的示例实施例的出行路线筛选的示例实施例； 图8是根据本发明的示例实施例的常用路线生成的示例实施例；以及图9是根据本发明的示例实施例的路线搜索方法的示例实施例。
具体实施例方式本发明的总体技术方案如下首先接收车辆的历史数据。历史数据可以是过去一段时间内，个人用户(例如私家车)的行驶轨迹数据；也可以是专业用户(例如出租车用户)的行驶轨迹数据。出行路线固定的车辆除外，例如公交车的行驶轨迹数据不能作为该系统的数据源。然后对历史数据进行筛�。沙鲂新废呖狻８每庵屑锹剂顺盗久看纬鲂械钠鸬悖盏愫屯揪兜�。特别是对于出租车，其前一次出行的终点可能就是下一次出行的起点，所以要对出行的数据进行筛选和区分。接着基于出行路线库，生成针对不同用户偏好的常用路线库。所谓常用路线是指用户选择该路段的频率较高。所谓用户偏好可以包括以下各项中至少一项(但不限于)路线距离、旅行时间、平均速度、油耗、安全性、路口数量、路链长度和路链等级等等。以上生成常用路线的过程可以是离线的，结果存储在常用路线库中。当用户发出路线搜索请求时，该系统可以基于常用路线库实时地计算结果。方法如下首先根据用户偏好和时间选择合适的常用路线库，然后在该库中搜索是否有匹配指定起点和终点的常用路线，若有则将其作为结果返回给用户。若无，则通过传统算法计算一条从指定的起点到目的地的初始路线。注意生成初始路线的算法的选择是基于指定的用户偏好。例如如果用户偏好是时间优先的路线，则初始路线是由最短旅行时间算法生成，如果用户偏好是距离优先的路线，则初始路线是由最短距离算法生成，等等。然后对于初始路线上的所有路链的端点，在常用路线库中寻找与之匹配的常用路线，并使用该常用路线替换初始路线上的相应路段，得到候补路线。因为可能存在多条匹配的常用路线，不同的替换策略会得到多个候补路线。当候补路线只有一条时，该候补路线即是用户最终得到的导航路线。当候补路线有多条时，需要从中选出最终的结果，选择的策略如下(I)选择被替换长度最长的候补路线；(2)如果存在多条满足条件(I)的路线，则选取被替换次数最少的路线作为最终的推荐路线。图I是本发明的路线搜索系统的示例结构图。本发明的路线搜索系统包括批处理装置2、实时处理装置3和存储装置4。其中，批处理装置2将历史数据I进行处理，以生成存储在存储装置4中的常用路线库。批处理装置2可以是定期执行的，也可以是当历史数据的数据量达到一定程度时不定期执行的。实时处理装置3通过无线网络接收导航终端的路线搜索请求后，基于在存储装置4中存储的地图数据库和常用路线库生成推荐路线发送给导航终端。表I是历史数据I的示例格式。历史数据可以是来自个人用户或者出租车。它包含上传该数据的车辆ID、位置、时间以及在该点的状态信息。个人用户的数据不包含车辆的状态信息。出租车数据要求带有状态标志即空车和重车两类，空车表示未载客，重车表示载客。例如表I中第一行数据，车辆ID为NI的是出租车。如表I中第二行数据，车辆ID为N2的是个人用户。表I
权利要求
1.一种路线搜索方法，包括 基于起点和终点，在常用路线库中查找是否存在匹配的常用路线，如果找到匹配的常用路线，则直接返回该匹配的常用路线作为最终的推荐路线，否则 使用路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线； 针对所生成的初始路线的所有路链的端点，在所述常用路线库中查找匹配的常用路线，并对初始路线的相应部分进行替换，以生成候选路线；以及 针对所生成的所有候选路线进行评估，选择使初始路线被替换的长度最长的候选路线，作为最终的推荐路线。
2.根据权利要求I所述的路线搜索方法，其中， 如果存在多条使初始路线被替换的长度最长的候选路线，则选择替换次数最少的候选路线，作为最终的推荐路线。
3.根据权利要求I或2所述的路线搜索方法，其中， 所述常用路线库中的常用路线与偏好相关联，以及 使用路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线的步骤还包括 基于所述偏好，采用适于所述偏好的设定的相应路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线。
4.根据权利要求3所述的路线搜索方法，其中， 所述偏好包括以下各项中的至少一项路线距离、旅行时间、平均速度、油耗、安全性、路口数量、路链长度和路链等级。
5.根据权利要求I 4之一所述的路线搜索方法，其中， 所述常用路线库中的常用路线与时间相关联，以及 所述时间包括以下各项中的至少一项一天中的不同时间段和日期。
6.根据权利要求I 5之一所述的路线搜索方法，其中， 生成候选路线的步骤包括以下步骤 抽取所述初始路线中所有路链的端点，且按照从起点到终点的顺序排序； 在所述常用路线库中，搜索与这些端点匹配的所有常用路线；以及基于搜索的结果，将所述初始路线中两个端点之间的路段替换为搜索到的匹配的常用路线，生成满足以下条件的候选路线 任一候选路线中使用的常用路线之间不存在重叠路段； 任一候选路线中使用的常用路线的集合不是另一候选路线中使用的常用路线集合的子集。
7.根据权利要求I 6之一所述的路线搜索方法，还包括 构建所述常用路线库，包括 将起点位于同一条路链上且终点也位于同一条路链上的路线划分为一组； 针对任意一组路线，选择使用频率大于等于指定阈值的路线为常用路线。
8.根据权利要求7所述的路线搜索方法，其中， 构建所述常用路线库的步骤还包括 根据偏好，将常用路线划分到与所述偏好对应的常用路线库中。
9.一种路线搜索系统,包括存储装置，用于存储地图数据库和常用路线库； 批处理装置，用于处理历史数据，以生成存储于所述存储装置中的常用路线库； 实时处理装置，用于接收路线搜索请求，基于所述存储装置中的地图数据库和常用路线库生成最终的推荐路线； 其中，所述路线搜索系统的特征在于所述实时处理装置执行以下步骤 基于起点和终点，在常用路线库中查找是否存在匹配的常用路线，如果找到匹配的常用路线，则直接返回该匹配的常用路线作为最终的推荐路线，否则 使用路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线； 针对所生成的初始路线的所有路链的端点，在所述常用路线库中查找匹配的常用路线，并对初始路线的相应部分进行替换，以生成候选路线；以及 针对所生成的所有候选路线进行评估，选择使初始路线被替换的长度最长的候选路线，作为最终的推荐路线。
10.根据权利要求9所述的路线搜索系统，其中，所述实时处理装置被配置为 如果存在多条使初始路线被替换的长度最长的候选路线，则选择替换次数最少的候选路线，作为最终的推荐路线。
11.根据权利要求9或10所述的路线搜索系统，其中， 所述常用路线库中的常用路线与偏好相关联，以及 所述实时处理装置执行使用路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线的步骤还包括 基于所述偏好，采用适于所述偏好的设定的相应路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线。
12.根据权利要求11所述的路线搜索系统，其中， 所述偏好包括以下各项中的至少一项路线距离、旅行时间、平均速度、油耗、安全性、路口数量、路链长度和路链等级。
13.根据权利要求9 12之一所述的路线搜索系统，其中， 所述常用路线库中的常用路线与时间相关联，以及 所述时间包括以下各项中的至少一项一天中的不同时间段和日期。
14.根据权利要求9 13之一所述的路线搜索系统，其中，所述实时处理装置执行的生成候选路线的步骤包括以下步骤 抽取所述初始路线中所有路链的端点，且按照从起点到终点的顺序排序； 在所述常用路线库中，搜索与这些端点匹配的所有常用路线；以及基于搜索的结果，将所述初始路线中两个端点之间的路段替换为搜索到的匹配的常用路线，生成满足以下条件的候选路线 任一候选路线中使用的常用路线之间不存在重叠路段； 任一候选路线中使用的常用路线的集合不是另一候选路线中使用的常用路线集合的子集。
15.根据权利要求9 14之一所述的路线搜索系统，其中，所述批处理装置被配置为通过以下步骤来构建所述常用路线库 将起点位于同一条路链上且终点也位于同一条路链上的路线划分为一组；针对任意一组路线，选择使用频率大于等于指定阈值的路线为常用路线。
16.根据权利要求15所述的路线搜索系统，其中，所述批处理装置执行的构建所述常用路线库的步骤还包括 根据偏好，将常用路线划分到与所述偏好对应的常用路线库中。
全文摘要
本发明提供一种路线搜索方法和路线搜索系统。所述路线搜索方法包括基于起点和终点，在常用路线库中查找是否存在匹配的常用路线，如果找到匹配的常用路线，则直接返回该匹配的常用路线作为最终的推荐路线，否则使用路线搜索算法生成满足所述起点和所述终点的初始路线；针对所生成的初始路线的所有路链的端点，在所述常用路线库中查找匹配的常用路线，并对初始路线的相应部分进行替换，以生成候选路线；以及针对所生成的所有候选路线进行评估，选择使初始路线被替换的长度最长的候选路线，作为最终的推荐路线。
文档编号G01C21/34GK102840867SQ20111016731
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者奥出真理子, 熊谷正俊, 天谷真一, 李曼, 张豫鹤, 王文桂 申请人:歌乐株式会社
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