CN104977008A - 一种实现自驾与公交无缝接驳的导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现自驾与公交无缝接驳的导航系统。采用本发明的技术方案以后，导航系统中会添加自驾与公交接驳路径规划的选项，用户可以设定驾车的主目的地和乘客需到达的副目的地。系统能够接收并规划出总时间较短的驾驶导航路径和乘客的公交换乘规划，实现自驾与公交的无缝接驳，解决用户驾车送人的路径规划问题。

Description

一种实现自驾与公交无缝接驳的导航系统

  

 技术领域

本发明涉及一种实现自驾与公交无缝接驳的导航系统。采用本发明的技术方案以后，导航系统中会添加自驾与公交接驳路径规划的选项，用户可以设定驾车的主目的地和乘客需到达的副目的地。系统能够接收并规划出总时间较短的驾驶导航路径和乘客的公交换乘规划，实现自驾与公交的无缝接驳，解决用户驾车送人的路径规划问题。 

  

背景技术

在目前现有的导航路径规划中，已经有较为成熟的自驾导航路径规划和公交路线查询两种模式，分别满足于自驾和公交出行的需要。这些算法都是通过最短路径算法查找通行耗费最小路线。然而这两种路径规划模式针对的都是单人单模式的出行要求，不能实现单人驾驶、多人多目的地接送的路径规划需求。多人多目的地路径规划是一个最优化问题，现有的求最优解的算法模型复杂，计算缓慢，不能满足实时查询处理的需要，实用性较低。 

发明内容

本发明实现的自驾与公交无缝接驳的导航系统的基本原理分为三个阶段： 

主目的地自驾导航路径规划阶段：通过用户输入的导航主目的地，由导航系统按照传统的最短路径查找方式规划出时间耗费较少的几条候选导航路径；

副目的地公交接驳路线规划阶段：对于每条候选的导航路径，如果副目的地在其周围，则调整驾驶路径经过这些副目的地；对于其它副目的地，则查询整条导航路径附近所有公交站点到副目的地之间最优的公交路线，并将其与沿导航路径行驶至距离公交站点最近点的时间之和作为到副目的地的通行耗费；

导航路径重新规划阶段：选取到每个副目的地的通行耗费总和最小的候选导航路径，将到每个副目的地耗费最小的公交站点作为接驳点，调整选取的自驾导航路径经过这些接驳点。

如图1所示，本发明包括以下模块： 

初始化模块，将每个副目的地的通行耗费设为无穷大，将总通行耗费设为无穷大。

          导航路径规划模块，用于计算从导航仪所在地到主目的地的候选规划路径，并将模块将规划出的前几条较优的规划路径都作为候选的规划路径。计算使用的是启发式搜索方法，例如A*算法，道路的通行能力权重为道路的通行速度信息，如果导航数据中没有通行速度信息，则根据道路等级进行预设。 

缓冲区查找模块，用于查找候选规划路径附近的副目的地和公交站点。首先根据设定的缓冲区边界距离，构建每条候选规划路径的缓冲区。然后查找包含在缓冲区内的副目的地和公交站点。 

第一判断模块，用于判断缓冲区中是否有副目的地。如果有副目的地，则将这些缓冲区中的副目的地作为导航路径规划的途经点，由指令调用导航路径修改模块重新规划导航路径；如果缓冲区中没有副目的地，则由调用第二判断模块判断缓冲区中是否有公交站点。 

导航路径修改模块，用于修改当前的候选导航路径。修改方法为，将途经点作为必须经过的中途目的地，依次分段地调用导航路径规划模块计算途经点之间的导航路径，作为修改后的导航规划路径。 

第二判断模块，用于判断缓冲区中是否有公交站点。如果有公交站点，则由指令调用公交线路查询模块查询公交站点到副目的地的公交线路；如果缓冲区中没有公交站点，则由增大缓冲区边界距离调用缓冲区查找模查找候选规划路径附近的副目的地和公交站点。 

公交线路查询模块，用于查找公交站点与副目的地之间的公交线路。查找方法基于公交线路网络，使用的是启发式搜索方法，例如A*算法，公交的通行能力权重为公交的通行速度信息，如果导航数据中没有公交通行速度信息，则根据公交类型（地铁、快速公交、一般公交车）进行预设。 

通行耗费计算模块，用于计算从沿导航规划到接驳公交查询结果到达特定副目的地的通行耗费。通行耗费的计算方式为两部分耗费的求和，分别是沿导航规划至公交站点最近处的时间，以及从公交站点换乘到副目的地的时间。当导航数据中无法计算通行时间时，则用总路程作为通行耗费。 

第三判断模块，用于判断当前计算的通行耗费是否小于存储模块中已有的到达该副目的地的最小通行耗费。如果小于已有的最小通行耗费，则将当前计算的通行耗费作为到达该副目的地的最小通行耗费，并调用存储模块存储当前的公交站点和路线作为到达该副目的地的公交路线。 

存储模块，用于存储到达每个副目的地的公交站点和路线，以及最终的导航路径。 

总通行耗费计算模块，用于计算沿导航规划接驳公交查询结果到达所有副目的地的通行耗费之和。 

第四判断模块，用于判断当前候选路径的通行耗费用户是否小于已有的的最小通行耗费。如果小于已有的最小通行耗费，则将当前计算的通行耗费作为所有候选规划路径的最小通行耗费，并调用存储模块存储当前候选规划路径和路线作为最终的规划路径。 

具体实施步骤，如图2所示。 

步骤1：调用初始化模块进行初始化，将每个副目的地的通行耗费和总通行耗费设为无穷大。 

步骤2：开始常规导航路径规划。通过导航路径规划模块计算从导航仪所在地到主目的地的候选规划路径，并将规划出的前几条较优的规划路径都作为候选的规划路径。计算使用的是启发式搜索方法，例如A*算法。道路的通行能力权重为道路的通行速度信息，如果导航数据中没有通行速度信息，则根据道路等级进行预设。 

步骤3：遍历所有候选的导航路径； 

步骤4：调用缓冲区查找模块，查找当前遍历的候选规划路径附近的副目的地和公交站点。查找过程首先根据设定的缓冲区边界距离，构建每条候选规划路径的缓冲区。然后查找包含在缓冲区内的副目的地和公交站点。

步骤:5：判断缓冲区中是否有副目的地。如果有副目的地，则执行步骤6；如果缓冲区中没有副目的地，则跳转至步骤7。 

步骤6：将副目的地作为途经点，调用导航路径修改模块，修改当前的候选导航路径。修改方法为，将副目的地作为必须经过的中途目的地，依次分段地调用导航路径规划模块计算途经点之间的导航路径，作为修改后的导航规划路径。 

步骤7：判断缓冲区中是否有公交站点。如果有公交站点，则执行步骤8；如果缓冲区中没有公交站点，则增大缓冲区边界距离，跳转至步骤4。 

步骤8：遍历缓冲区中所有的公交站点； 

步骤9：遍历所有未包含在缓冲区中的副目的地；

步骤10：调用公交线路查询模块，查找当前遍历的公交站点与当前遍历的副目的地之间最优的的公交线路。查找方法基于公交线路网络，使用的是启发式搜索方法，例如A*算法，公交的通行能力权重为公交的通行速度信息，如果导航数据中没有公交通行速度信息，则根据公交类型（地铁、快速公交、一般公交车）进行预设。

步骤11：计算从沿当前候选导航规划到当前公交站点，接驳公交查询结果到达当前副目的地的通行耗费。通行耗费的计算方式为两部分耗费的求和，分别是沿导航规划至公交站点最近处的时间，以及从公交站点换乘到副目的地的时间。当导航数据中无法计算通行时间时，则用总路程作为通行耗费。 

步骤12：判断当前计算的通行耗费是否小于存储模块中已有的到达该副目的地的最小通行耗费。如果小于已有的最小通行耗费，则将当前计算的通行耗费作为到达该副目的地的最小通行耗费，并调用存储模块存储当前的公交站点和路线作为到达该副目的地的公交路线。 

步骤13：判断未包含在缓冲区中的副目的地是否全部遍历，如果全部遍历，则执行步骤14，否则跳转至步骤9； 

步骤14：判断缓冲区中的公交站点是否全部遍历，如果全部遍历，则执行步骤15，否则跳转至步骤8；

步骤15：计算到达所有副目的地的通行耗费之和作为当前遍历的候选路径的通行耗费；

步骤16：判断当前遍历的候选路径的通行耗费用户是否小于已有的的最小通行耗费。如果小于已有的最小通行耗费，则将当前计算的通行耗费作为所有候选规划路径的最小通行耗费，并调用存储模块存储当前遍历的候选规划路径和公交路线作为最终的规划路径。

步骤17：判断候选的导航路径是否全部遍历，如果全部遍历，则执行步骤18，否则跳转至步骤3； 

步骤18：将最终的导航路径中的公交站点作为途经点，调用导航路径修改模块，修改当前的候选导航路径。修改方法为，将公交站点作为必须经过的中途目的地，依次分段地调用导航路径规划模块计算途经点之间的导航路径，作为修改后的导航规划路径。

 以上，准备步骤为：步骤1。 

核心模块步骤为：步骤2-18。 

本发明所具体采用的流程存在地位平等的并列方案： 

在导航路径规划模块中，道路的通行能力权重为道路的通行速度信息，如果导航数据中没有通行速度信息，则根据道路等级进行预设。

在公交线路查询模块，公交的通行能力权重为公交的通行速度信息，如果导航数据中没有公交通行速度信息，则根据公交类型（地铁、快速公交、一般公交车）进行预设。 

从开发的角度而言，技术人员需要做的工作有：导航路径规划模块，缓冲区查找模块，导航路径修改模块，公交线路查询模块，通行耗费计算模块。 

本发明的创新点： 

1、主目的地的多条候选导航路径规划。计算从导航仪所在地到主目的地的候选规划路径，并将规划出的前几条较优的规划路径都作为候选的规划路径。计算使用的是启发式搜索方法，例如A*算法。道路的通行能力权重为道路的通行速度信息，如果导航数据中没有通行速度信息，则根据道路等级进行预设。

2、通过缓冲区查找候选规划路径附近的副目的地和公交站点。查找过程首先根据设定的缓冲区边界距离，构建每条候选规划路径的缓冲区。然后查找包含在缓冲区内的副目的地和公交站点。 

3、将副目的地作为途经点，修改候选导航路径。修改方法为，将副目的地作为必须经过的中途目的地，依次分段地调用导航路径规划模块计算途经点之间的导航路径，作为修改后的导航规划路径。 

4、查找缓冲区中的公交站点与未在缓冲区中的副目的地之间最优的的公交线路。查找方法基于公交线路网络，使用的是启发式搜索方法，例如A*算法，公交的通行能力权重为公交的通行速度信息，如果导航数据中没有公交通行速度信息，则根据公交类型（地铁、快速公交、一般公交车）进行预设。 

  

5、到达每个副目的地的通行耗费的计算。通行耗费的计算方式为两部分耗费的求和，分别是沿导航规划至公交站点最近处的时间，以及从公交站点换乘到副目的地的时间。当导航数据中无法计算通行时间时，则用总路程作为通行耗费。

6、候选路径通行耗费的计算。计算方式为将到达所有副目的地的通行耗费之和作为当前候选路径的通行耗费；选取所有候选路径中具有最小通行耗费的候选规划路径和公交路线作为最终的规划路径。 

7、将最终的导航路径中的公交站点作为途经点，修改当前的候选导航路径。修改方法为，将公交站点作为必须经过的中途目的地，依次分段地调用导航路径规划模块计算途经点之间的导航路径，作为修改后的导航规划路径。 

本发明的技术效果： 

本发明的技术效果是用户在输入自己需要前往的主目的地，以及需要接送他人的副目的地之后，导航系统首先规划出几条候选的导航路径；然后根据候选导航路径附近的副目的地和公交站点，继续查找公交站点到其它副目的地的最优路线；最后根据计算每条候选导航路径的通行耗费，选取通行耗费最小的候选导航路径作为最终的规划结果，并调整该导航路径使其经过需要接送的副目的地和公交站点。

       图1是模块构成图； 

图2是步骤流程图。

Claims (18)

1.主目的地的多条候选导航路径规划。

2.计算从导航仪所在地到主目的地的候选规划路径，并将规划出的前几条较优的规划路径都作为候选的规划路径。

3.计算使用的是启发式搜索方法，例如A*算法。

4.道路的通行能力权重为道路的通行速度信息，如果导航数据中没有通行速度信息，则根据道路等级进行预设。

5.通过缓冲区查找候选规划路径附近的副目的地和公交站点。

6.查找过程首先根据设定的缓冲区边界距离，构建每条候选规划路径的缓冲区。

7.然后查找包含在缓冲区内的副目的地和公交站点。

8..将副目的地作为途经点，修改候选导航路径。

9.修改方法为，将副目的地作为必须经过的中途目的地，依次分段地调用导航路径规划模块计算途经点之间的导航路径，作为修改后的导航规划路径。

10.查找缓冲区中的公交站点与未在缓冲区中的副目的地之间最优的的公交线路。

11.查找方法基于公交线路网络，使用的是启发式搜索方法，例如A*算法，公交的通行能力权重为公交的通行速度信息，如果导航数据中没有公交通行速度信息，则根据公交类型（地铁、快速公交、一般公交车）进行预设。

12.到达每个副目的地的通行耗费的计算。

13.通行耗费的计算方式为两部分耗费的求和，分别是沿导航规划至公交站点最近处的时间，以及从公交站点换乘到副目的地的时间。

14.当导航数据中无法计算通行时间时，则用总路程作为通行耗费。

15. 候选路径通行耗费的计算。

16.计算方式为将到达所有副目的地的通行耗费之和作为当前候选路径的通行耗费；选取所有候选路径中具有最小通行耗费的候选规划路径和公交路线作为最终的规划路径。

17.将最终的导航路径中的公交站点作为途经点，修改当前的候选导航路径。

18.修改方法为，将公交站点作为必须经过的中途目的地，依次分段地调用导航路径规划模块计算途经点之间的导航路径，作为修改后的导航规划路径。