[发明专利]用于车队导航、调度以及多个车辆、多个目的地指定路线的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及导航路线计算和指引的领域，尤其是对普遍的导航问题的多个车辆、多个目的地的解。

背景技术

导航系统包括某些必需的要素：输入/输出设备；处理单元，导航计算核心；通常包括街道和兴趣点(Points of Interest,“POIs”)的地理数据库；以及用于确定位置全球定位系统芯片集；等等。对于汽车系统来说，另外有提供引领和速度信息的陀螺仪芯片。在现有系统中存在重大的缺陷。通过OEMS设置在车辆中的导航系统需要昂贵的硬件和软件，其比在其所安装的汽车废弃地更快。此外，车载地理数据库需要例如硬盘驱动器的存储介质，相对地，该介质比其他电子元件更易于故障，并且必须定期地更新数据库。

基于服务器的导航系统是那些在其中指引算法常驻(resident)在中央处理单元或者服务器上的导航系统。终端用户使用包括移动电话、计算机、便携式导航设备、嵌入式车辆系统和移动数据终端(Mobile Data Terminals,“MDT”)的各种设备输入导航目的地。终端用户请求经由移动电话网络、卫星网络、Wi-Fi网络，或者包括无线连接和有线连接的混合的网络，被无线地传输给服务器。无线链接可以在许多环境(例如，隧道、主要城市中心中的混凝土峡谷、无人区、以及无线使用繁重的时候)中被中断。依赖于系统是如何配置的，需要传送的数据的量常常压垮无线资源。手机和个人导航类似地受到限制。

在任何地理区域中，本身存在用于导航数据库信息的少量源。导航数据库将提供用于街道的坐标和名称，以及为每条道路定义街道类型(例如，住宅、商业、高速公路、州际公路等)。导航数据库常常还包括兴趣点(“POIs”)，该兴趣点是本地商业、城市的地方或者具有历史意义的地方、学校、教堂、以及公众常去的其他地方。在美国，美国人口普查局提供拓扑集成的地理编码与参照系统数据(Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing System data,“TIGER data”)。TIGER数据不包括在美国的可导航街道的完整集合，它也不提供POIs。存在导航数据库的多个商业供应商，其提供POIs和可导航街道的实质上的完整集合。在美国，最大的两家是和Tele除非文本是明确地相反的，否则在此专利中POIs的使用都意味着兴趣点的一般概念，而不是兴趣点的任何特定的、离散收集。在韩国和日本，导航数据库是受政府控制的。从政府拥有的延伸到私人的服务的其他权限提供导航数据库。包括苹果(Apple)和谷歌(Google)的其他导航和导航数据库竞争者正在迅速进入市场。此外，众包革命正在影响地图数据库。例如，MapBox正在致力于被称为OpenStreetMap的开源协作地图数据库。通常，在这一点上，几乎所有车辆和移动电话导航都依赖于来自一个源的导航软件，以及来自另一个源的免费的导航数据库。几乎总是，单个实体将导航组件作为完整的解决方案(solution)打包并且出售。

尽管有其的限制，过去的二十年中已经见到了针对导航的先进的电子设备的激增。二十年前，大多数车辆只有非常少的电子内容，并且手机或者移动电话还处于它们的初期。今天，在车辆和无线电子中的革命已经使得基于导航的全球定位无所不在。然而，激增的选项对客户还没有呈现最优化的整体解决方案。大多数导航解决方案依赖于超过10年的计算核心。

所有当前的导航算法依赖于一维最优化。通过变化长度和形状的矢量来表示所有街道。根本上，当前方法表示街道有两种方式。在第一种中，所有矢量都是直线向量。曲线被分解成多个直线段。。在第二种中，用一种形状或者另一形状的曲线和齿条来模拟道路的自然弯曲。

为了发现路线，当前算法在一维中分段最优化。存在许多单独的算法来执行一维分段导航最优化，这些算法包括但不限于：单边决策树、双边决策树、带门限的单边决策树、带门限的双边决策树、桶算法、以及漏桶算法。从起点或者从起点和目的地二者生成多个路线段。在处理过程中，将线路与另一个路线进行比较，并且建立单个或者多个拒绝标准来抛弃发散的(divergent)解(solution)。最终，在起点与目的地之间生成单个路线，或者在中间相遇(在从起点和目的地二者生成分段解的情况下)或者在目的地相遇(仅从起点生成分段解的情况下)。十分奇怪的是，如果处理是真正的分段最优化解，则算法是从起点开始还是从目的地开始与计算目的无关。在许多算法中，当对换起点和目的地时，在单边决策中计算将挑选不同的路线。某些算法通过计算两条路线并且随后将更有效率或者最优化的路线呈现给终端用户来修正这一点。