专利名称：利用概率模型生成导航系统中的驾驶路线轨迹的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆内的行驶路线信息的计算和显示。
背景技术：
车辆导航系统是利用全球定位数据精确地确定车辆位置的联网计算机装置。主机利用位置以及相关的地理空间、地形以及路网信息计算推荐行驶路线，之后在显示屏上将推荐路线呈现给用户。车辆导航系统还可以提供向参考映射数据库(mapping database)内所包含的其他感兴趣位置的精确全程(turn-by-turn)驾驶指导。车辆导航系统可以基于最近距离、最快驾驶时间或者最易驾驶路线利用映射数据库确定推荐路线。混合动力车辆、电池电动车辆以及增程型电动车辆只有纯电力操作模式， 也被称为EV模式，该模式下车辆仅仅采用电力驱动。这些车辆的导航系统还可以显示起始点和选定目的地之间的“生态路线(eco-route)”信息，其趋向于使在EV模式下行驶的时间最长，从而使化石燃料的消耗最小。
发明内容
本文提供了一种导航系统及其使用方法，其为了改进对车载能量使用的估计，采用概率函数确定推荐行驶路线。车辆导航系统实现了风险厌恶路线规划，并且可以被配置为计算与特定用户选定的关于可能行驶延迟的风险厌恶级别或者容忍级别相应的行驶路线。也就是，概率模型表示的是构成路网的道路上的车辆速度或者其他实际驾驶行为的已知统计分布。一个实施例中，驾驶员可以利用输入装置选择风险厌恶级别，主机利用本文提出的概率模型自动计算并显示考虑该风险厌恶的推荐行驶路线。具体地，导航系统包括主机和显示屏。主机可操作以用于利用概率模型计算和显示路网内的推荐行驶路线，其中该概率模型统计地模型化路网中一组道路上实际驾驶行为的分布型式(distribution pattern)。输入装置，例如标度盘或者触摸屏装置，可用于记录用户对行驶延迟的风险厌恶级别，主机利用该风险厌恶级别计算推荐路线。概率模型，可包括一个或多个马尔可夫链，从而构成马尔可夫模型，其可以统计地模型化沿路网内不同道路的实际车速分布。主机将马尔可夫模型简化为单成本，然后将该单成本用于Di jkstra算法或者其他成本计算函数中计算推荐行驶路线。推荐行驶路线可以是相对于路网内所有其他可能路线而言具有最低能量消耗的路线。操作具有显示屏和主机的车辆导航系统的方法包括利用主机采用概率模型计算路网内的推荐行驶路线，其中该概率模型统计地模型化路网内一组道路上实际驾驶行为的分布型式，并通过显示屏显示该推荐行驶路线。输入装置可以记录用户的风险厌恶级别，该方法包括利用从输入装置输入的风险厌恶级别计算推荐行驶路线。本发明还涉及以下技术方案。方案1. 一种车辆导航系统，包括 显示屏；以及主机，能够操作以利用概率模型计算路网内的推荐行驶路线，并通过所述显示屏显示所述推荐行驶路线；
其中，所述概率模型统计地模型化路网内一组道路上实际驾驶行为的分布型式。方案2.方案1的系统，进一步包括输入装置，用于记录用户对可能行驶延迟的风险厌恶级别，其中，所述主机利用所述风险厌恶级别计算所述推荐行驶路线。方案3.方案2的系统，其中，所述输入装置是标度盘和触摸屏装置之一。方案4.方案2的系统，其中，所述输入装置还能够操作以记录路线目的地。方案5.方案1的系统，其中，所述概率模型统计地模型化沿所述路网内不同道路的实际车辆速度分布。方案6.方案1的系统，其中，所述主机与地理空间映射数据库通信，所述地理空间映射数据库将包括所述概率模型的编码地理空间映射信息传输给所述主机。方案7.方案1的系统，其中，所述概率模型包括马尔可夫链。方案8.方案7的系统，其中，所述主机将所述马尔可夫模型简化为单成本，然后将所述单成本用于成本计算函数中以计算所述推荐行驶路线。方案9.方案8的系统，其中，所述成本计算函数为Dijkstra算法。方案10.方案1的系统，其中，所述推荐行驶路线是相对于路网中所有其他可能路线而言具有最低能量消耗的路线。方案11. 一种操作具有显示屏和主机的车辆导航系统的方法，所述方法包括
利用所述主机采用概率模型计算路网内的推荐行驶路线，其中，所述概率模型统计地模型化路网内一组道路上的实际驾驶行为的分布型式；以及通过所述显示屏显示所述推荐行驶路线。方案12.方案11的方法，所述导航系统包括输入装置，用于记录用户对可能行驶延迟的风险厌恶级别，其中，利用所述主机计算推荐行驶路线包括采用来自所述输入装置的风险厌恶级别。方案13.方案12的方法，其中，所述输入装置是标度盘和触摸屏装置之一。方案14.方案12的方法，进一步包括利用所述输入记录路线目的地。方案15.方案11的方法，其中，利用所述主机采用概率模型计算路网内的推荐行驶路线包括统计地模型化沿所述路网内不同道路的实际车辆速度分布。方案16.方案11的方法，其中，所述主机与地理空间映射数据库通信，所述方法进一步包括
利用所述主机处理来自所述地理空间映射数据库的编码地理空间映射信息，所述编码地理空间映射信息包括所述概率模型。方案17.方案11的方法，其中，所述概率模型包括马尔可夫模型，所述方法进一步包括
将所述马尔可夫模型简化为单成本，然后将所述单成本用于成本计算函数中以计算所述推荐行驶路线。本发明的上述特征、优点以及其他特征和优点将从下面结合附图对实施本发明的最佳方式的详细描述中变得明显。
图1是具有如本文披露的导航系统的车辆的示意图。图2是可用于图1所示车辆的导航系统的示意图。图3是描述可用于图1的导航系统的算法的流程图。
具体实施例方式参见附图，其中在所有图中，相同的附图标记对应相同或相似的构件，图1中示出的车辆1包括导航系统12。导航系统12与地理空间映射数据库14相通信。映射数据库14 向导航系统提供编码的地理空间映射数据16，包括可以用概率密度信息编码的地理编码映射信息。例如，概率密度函数可以统计地模型化对于车辆10而言沿包括各种可能行驶路线的不同道路的普通人口(general population)的历史速度分布。导航系统12利用编码的映射数据16考虑(account for)用户潜在独有的风险厌恶级别，即对由于各种原因引起的潜在行驶延迟的相对容忍级别，所述各种原因如果存在，就会负面影响沿给定路线的行驶速度和/或规划旅行时路线中所用特定路段的可用性。映射数据库14相对于车辆10的位置可以变化。例如，位于车辆10上的远程信息处理单元18可以包括使得能够与映射数据库14远程通信的电子数据发射和接收电路，或者映射数据库可以由软件驱动并且可以在车辆上获得。参照图2，导航系统12包括主机20和显示屏22。主机20可以被配置为单个的或者分布式数字计算机，其一般包括微处理器或者中央处理单元、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPR0M)、高速时钟、模数(A/D)和数模(D/A) 电路以及输入/输出电路和装置(1/0)，以及合适的信号调节和缓冲电路。主机20执行算法100以计算和显示推荐行驶路线24，图3示出了算法100的实施例。如上所述，主机20直接地或者远程地与映射数据库14通信。映射数据库14向主机 20提供编码的地理空间映射数据16，从而使主机能够计算推荐行驶路线M并利用显示屏 22在地理编码地图上显示推荐行驶路线对。在一可能的实施例中，映射数据16可以用路网概率信息来编码，从而允许主机20 考虑推荐行驶路线上的给定道路将符合用户风险厌恶级别的概率。这种概率信息描述了包括各种可能路线的道路上的速度的分布或概率密度函数。也就是，诸如交通事故、道路施工或者天气状况等事件可能严重影响在给定道路上所期望获得的速度。同样地，在一天的某些时候人们可能期望以公示的限速或者接近于公示的限速来行驶，而在一天的其他时间， 交通可能移动得慢很多。本文所用的概率密度函数将能获得给定速度的概率进行量化，从而被主机20用于计算和显示推荐行驶路线M。仍然参见图2，输入装置沈可以被配置为向主机20传输可接受的风险值观。例如，输入装置26可以是适用于确定用户风险厌恶级别的标度盘或者触摸垫。标度盘可允许用户从校准尺度的一端向另一端选择可接受的风险厌恶级别，而触摸垫可以允许用户从不同的预设风险级别中进行选择。主机20适于处理通过输入装置沈确定的用户风险厌恶， 结合概率密度函数来计算推荐行驶路线对。为了解释，考虑这样一种情形用户选定路线的起点和目的地，然后通过经由输入装置沈输入相应的风险值28来表明相对高的风险厌恶级别。在生成推荐路线M的过程中，主机20可以查看潜在地构成推荐行驶路线M的不同道路上的历史驾驶模式(driving pattern)。为了解释，考虑沿着可能的路线设置的道路，在95%的时间里，平均行驶速度等于70英里/小时(mph)。3%的时间里，平均速度可能为50 mph。剩余2%的时间里，平均速度可能只有35 mph。在这种特定的情形下，如通过风险值观确定的，主机20已知晓用户是高度厌恶风险的，因此可以在计算推荐行驶路线M时漠视最可能的70 mph平均速度。相反地，取决于风险厌恶的级别，主机20可以采用上述例子中的其他平均速度，即50 mph或35 mph中的一个，从而最终可能推荐或者可能不推荐该特定道路作为推荐行驶路线M的一部分。结合图2所示的结构并参照图3，算法100开始于步骤102，在该步骤中导航系统 12的用户例如通过输入装置沈记录路线目的地和风险值28。一旦记录完成，算法100进行到步骤104。在步骤104，主机20处理编码的地理空间映射数据16和风险值28，从而计算沿图 1车辆10的当前位置与来自步骤102的记录的路线目的地之间各条可能行驶路线行驶的能量成本。步骤104可能需要将条件概率模型附于可能的行驶路线的每个道路段，例如作为一个或多个马尔可夫模型。在根据需要从图1的车辆10提供反馈的情况下，可以将马尔可夫模型简化为单成本。例如，考虑下面的成本计算公式，其中不同路段的成本被表示为基于概率的成本函数
权利要求
1.一种车辆导航系统，包括显示屏；以及主机，能够操作以利用概率模型计算路网内的推荐行驶路线，并通过所述显示屏显示所述推荐行驶路线；其中，所述概率模型统计地模型化路网内一组道路上实际驾驶行为的分布型式。
2.权利要求1的系统，进一步包括输入装置，用于记录用户对可能行驶延迟的风险厌恶级别，其中，所述主机利用所述风险厌恶级别计算所述推荐行驶路线。
3.权利要求2的系统，其中，所述输入装置是标度盘和触摸屏装置之一。
4.权利要求2的系统，其中，所述输入装置还能够操作以记录路线目的地。
5.权利要求1的系统，其中，所述概率模型统计地模型化沿所述路网内不同道路的实际车辆速度分布。
6.权利要求1的系统，其中，所述主机与地理空间映射数据库通信，所述地理空间映射数据库将包括所述概率模型的编码地理空间映射信息传输给所述主机。
7.权利要求1的系统，其中，所述概率模型包括马尔可夫链。
8.权利要求7的系统，其中，所述主机将所述马尔可夫模型简化为单成本，然后将所述单成本用于成本计算函数中以计算所述推荐行驶路线。
9.权利要求8的系统，其中，所述成本计算函数为Dijkstra算法。
10.一种操作具有显示屏和主机的车辆导航系统的方法，所述方法包括利用所述主机采用概率模型计算路网内的推荐行驶路线，其中，所述概率模型统计地模型化路网内一组道路上的实际驾驶行为的分布型式；以及通过所述显示屏显示所述推荐行驶路线。
全文摘要
本发明涉及利用概率模型生成导航系统中的驾驶路线轨迹，具体地，提供了一种导航系统，其包括显示屏和主机，所述主机可操作以利用马尔可夫或其他概率模型计算并显示路网内的推荐行驶路线。所述概率模型统计地模型化路网内的速度或其他实际驾驶行为的分布型式。输入装置可以记录用户的风险厌恶，主机利用所述风险厌恶计算所述推荐行驶路线。主机将所述模型简化为单成本，并将所述单成本用于Dijkstra算法或其他成本计算函数中计算所述推荐行驶路线。操作所述导航系统的方法包括利用概率模型计算所述推荐行驶路线，并通过所述显示屏显示所述推荐行驶路线。所述主机可以利用通过输入装置输入的风险厌恶来计算所述推荐行驶路线。
文档编号G01C21/34GK102346043SQ20111017282
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年6月25日
发明者D. 小塔特 E. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司