专利名称：路径引导系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及路径弓丨导服务。
背景技术：
作为本技术领域的背景技术，存在JP特开2007-192727号公报(专利文献I)。该专利文献I公开了利用高精度的交通信息来捜索直到目的地的推荐路径的技木。此外，专利文献2中公开了通过针对交通信息向量进行主成分分析并基于其得到的基底的线性合成来近似表现出交通信息的技术。专利文献I JP特开2007-192727号公报专利文献2 JP特开2006-251941号公报如果利用交通信息，则能够进行与当时的交通状况相应的动态的最佳路径引导。不过，由于每次有路径引导的请求都需要利用最新的交通信息执行路径搜索，因此在运算处理中耗费时间。另ー方面，为了缩短路径搜索的执行时间，若针对将能够设定为出发地、目的地的全部地点分别作为出发地、目的地的所有組合，事先将搜索全部出发地至全部目的地之间的路径(全捜索)而得到结果保存在数据库中，则在接收到路径引导请求时，从数据库中读出与所指定的出发地及目的地相应的出发地-目的地间的路径，不需要毎次有路径引导请求都进行路径搜索运算处理，通过数据库的搜索处理就求出了路径，与此相应地提高对于路径引导请求的响应性。但是，在事前对可能的出发地目的地间的路径进行全搜索的方法中，无法提供与时刻变化的交通状况相应的最佳路径。此外，如果在反映出事先假设的全部交通状况的组合的基础上执行上述的全捜索，则也能够反映出交通状况，但是由于交通状况的状态数存在无数，因此针对全部的交通状况事先执行全捜索可以说是不现实的方案。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的路径引导系统具备交通状况分类単元，其将基于每个时刻的交通信息的多个交通状况分类为多个交通状况模式；路径数据库生成単元，其与多个交通状况模式的每个模式对应地，进行针对多个地点间的所有组合的路径搜索运算，将通过路径搜索运算得到的所有的路径保存在路径数据库中；交通状况比对単元，其从多个交通状况模式中输出与当前状况交通信息类似的交通状况模式；和路径信息检索单元，其基于由交通状况比对单元输出的交通状况模式，參照路径数据库检索并输出从出发地至目的地的路径。发明效果本发明的路径引导系统通过事先捜索能够响应性良好地提供基于当前状况交通信息的路径的近似路径。
图1是第I实施例中的路径引导系统的构成图。图2是表示路径数据库的数据结构的图。图3是路径引导界面的显示画面。图4是根据将交通信息投影至特征空间来进行聚类而得到的重心进行交通状况比对的示意图。图5是路径引导系统中的路径数据库的生成处理流程。图6是路径引导系统中的路径搜索的处理流程。图7是第2实施例中的路径引导系统的构成图。图8是当前状况交通信息与统计交通信息的随着时间经过的误差变化趋势的曲线。图9是路径引导系统的处理流程。图中100路径引导系统101交通信息数据库102交通状况分类装置103交通状况模式104、803路径数据库生成装置105、804路径数据库106当前状况交通信息107交通状况比对装置108路径信息检索装置109路径引导界面110地图数据库150导航装置401特征空间向量的坐标501 群组(cluster)502群组重心的坐标503距当前状况交通信息的特征空间投影点的坐标最近的群组重心的坐标601当前状况交通信息的特征空间投影点的坐标801统计交通信息生成装置802统计交通信息数据库
具体实施例方式以下，利用
使用了本发明的路径搜索系统的实施例。(第I实施例)图1是本实施例的路径引导系统100的构成图。路径引导系统100具有交通信息数据库101、交通状况分类装置102、交通状况模式103、路径数据库生成装置104、路径数据库105、当前状况交通信息106、交通状况比对装置107、路径信息检索装置108、地图数据库110。导航装置150是路径引导系统100的外部装置，具有路径引导界面109。路径引导系统100与导航装置150之间的输入输出经由通信来进行。在路径引导系统100中，每个更新周期从外部收集各时间点的交通信息作为当前状况交通信息106。该当前状况交通信息106除了从设置于路边的传感器得到的交通信息以外，还存在基于上载了由探测车(流动车)计测的行驶数据的探测数据的交通信息。每个更新周期所收集的当前状况交通信息106存储在蓄积过去的交通信息的交通信息数据库101中。交通信息数据库101中保存以路段旅行时间或路段代表速度等数值数据表示的过去的交通信息。在交通状况分类装置102中，读出交通信息数据库101中保存的交通信息，通过聚类(clustering)生成代表性的多个交通状况模式103。聚类的方法中存在各种公知的方法。交通状况分类装置102利用例如K-means法进行过去的交通状况的聚类。交通状况分类装置102进行的处理的详细内容在后面叙述。交通状况模式103由交通状况分类装置102生成。由于交通状况模式103通过聚类生成的，因此并不表示过去计测的交通状况本身。将过去的交通状况分类为多个交通状况模式103，各交通状况模式被表示为代表过去的交通状况内彼此类似的几种情况的近似值。对交通状况模式103分别赋予固有的模式编号。在路径数据库生成装置104中，利用基干与交通状况模式103对应的交通信息的路径搜索成本、地图数据库110中保存的地图数据，通过迪杰斯特(Dijkstra)法等的路径捜索算法，针对与交通状况模式103分别对应的全部地点间的所有组合进行路径搜索运算，将通过该路径搜索运算得到的所有路径保存在路径数据库105中。在此，所谓针对全部地点间的所有组合的路径搜索运算是针对可能成为出发地和目的地的节点(node)的全部组合来进行路径搜索。即，从地图数据库110中获取路径搜索的对象区域内的所有节点，针对将其作为出发地或目的地的所有组合(其中，除去两者皆为同一节点)，根据基于与各个交通状况模式103对应的交通信息的路径搜索成本预先进行路径搜索。在路径数据库105中，如图2所示那样与各个交通状况模式103对应地，保存构成对出发地节点和目的地节点连结的路径的路段列。该路段列是从出发地至目的地对构成从作为出发地的节点至作为目的地的节点的路径的道路路段的路段编号。在交通状况比对装置107中，比较当前状况交通信息106和交通状况模式103，输出与当前状况交通信息106最相似的交通状况模式103的模式编号。该处理的详细内容后面叙述。在路径信息检索装置108中，參照保存了针对与交通状况比对装置107输出的模式编号的交通状况模式对应的全部节点间的所有组合的路径搜索结果的路径数据库105，检索从由导航装置150的路径引导界面109输入的出发地起至目的地的路径，将构成该路径的路段列输出至导航装置150的路径引导界面109。在导航装置150的路径引导界面109，从利用者接受出发地和目的地的输入，发送至路径引导系统100的路径信息检索装置108，接收路径信息检索装置108输出的连接该出发地和目的地的路径300的路径信息。并且，当在路径引导界面109从路径信息检索装置108接收到路段列时，如图3的画面所示，在显示出发地和目的地的地图上强调显示与路段列相应的路径。接下来，说明交通状况分类装置102的详细内容。交通状况分类装置102将以多个路段的交通信息为要素的多维向量作为聚类的对象。若将ー个路段的交通信息考虑为一个坐标轴上的值，则包含例如1000条的路段的区域的交通状况表示为1000维的交通信息空间上的交通信息向量。该交通信息向量具有的1000个分量分别表示1000条路段的路段旅行时间或者路段代表速度等与各个路段的移动成本相关的数值。该路段旅行时间或者路段代表速度等的数值数据如上述那样基于过去的交通信息保存在交通信息数据库101中。这种的交通信息向量在每个交通信息的更新周期就会存在ー个。即，ー个交通信息向量表示基于某时刻的交通信息的1000条路段的交通状況。交通状况分类装置102对通过多个交通信息更新所生成的这些交通信息向量进行聚类，得到多个代表性的群组。各群组中，对表示基于多个不同时刻的交通信息的多个交通状况的多个交通信息向量进行分类。利用与这多个交通信息向量的重心对应的交通信息向量即各群组的重心向量来表示交通状况模式 103。但是，在路段数较多的情况下，聚类的运算量变得巨大。在这种情况下，优选如专利文献2所公开的那样，针对交通信息向量进行主成分分析并通过所得到的基底的线性合成来近似表现交通信息。即，首先将交通信息向量在通过主成分分析得到的低维度的特征空间中投影为特征空间向量，接下来进行以特征空间中的特征空间向量作为对象的聚类，由此能够大幅減少运算量。图4中对此进行说明。图4中为了方便说明将通过主成分分析而得到的多个特征空间向量的投影点的坐标401表示为从特征空间中切取出2个基底Wl和W2的ニ维部分空间。实际的特征空间的维数能够设定为例如将主成分分析中的累积贡献率用作指标来近似保持原始交通信息向量所具有的90%的信息。当以该特征空间向量(投影点)作为对象来进行聚类时，求出多个群组501。将多个群组501各自的重心502从特征空间横向投影至原始交通信息空间而得到的多个重心向量，分别是在交通信息空间中进行聚类而得到的各群组的重心向量的近似向量。能够将该近似向量用作交通状况模式103。 接下来，说明交通状况比对装置107的详细内容。交通状况比对装置107分别比较表示基于当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量和表示多个交通状况模式103的多个交通信息向量，相互比较基于其差分得到的多个差分向量，输出由范数最小的差分向量所对应的交通信息向量表示的交通状况模式103的模式编号。如上述那样，在交通状况分类装置102将多个交通信息向量投影至特征空间来进行聚类的情况下，交通状况比对装置107也将表示基于当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量投影至特征空间，由此交通状况比对装置107在特征空间中进行当前状况交通信息106和交通状况模式103的比对。多个重心502、503等位于与多个交通状况模式103的每ー个对应的特征空间上的坐标。将表示基于当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量投影至特征空间之后的坐标是坐标601。在该例中，交通状况比对装置107搜索与特征空间上的坐标601最近的重心，输出与该重心对应的交通状况模式103的模式编号。在图4的例子中，与离坐标601最近的重心503对应的交通状况模式103的模式编号被输出。图5、图6以流程图表不路径引导系统100的动作。图5表不包括多个交通状况模式103的生成、针对与多个交通状况模式103分别对应的全部地点间的所有组合的路径搜索运算在内的、由路径引导系统100预先准备路径数据库804的处理顺序。图6表示在针对所指定的出发地和目的地进行从出发地至目的地的路径搜索时由路径引导系统100进行的处理顺序。再者，在此说明如上述那样在特征空间中进行聚类的情況。在图5的步骤701中，由交通状况分类装置102从交通信息数据库101中读出数据。交通状况分类装置102获取作为路径搜索对象的区域中的过去的交通信息。在步骤S702中，由交通状况分类装置102进行交通信息向量的主成分分析的运算。交通状况分类装置102生成与通过针对交通信息向量的主成分分析所得到的基底对应的特征空间，该交通信息向量表示基于由步骤701得到的交通信息的交通状況。再者，此时得到的基底还在后述的步骤705、步骤712中使用，因此保存在其他存储装置(未图示)中。在步骤S703中，交通状况分类装置102进行在该特征空间中对该交通信息向量进行投影的运算。通过向与步骤S701中获取的交通信息对应的特征空间的投影，得到特征空间向量(投影点)。在步骤S704中，由交通状况分类装置102进行聚类的运算，形成该投影点被分类之后的群组。尽管聚类中存在各种方法，但如果使用例如K-means法，则形成多个球状群组，可保证从被分类至各群组的投影点至该群组的群组重心的距离最短。在步骤S705中，由交通状况分类装置102进行投影点和群组重心向交通信息空间的横向投影(inverse projection)运算。根据群组重心被横向投影而得到的重心向量得到交通状况模式103。S706是路径数据库生成装置104内的循环处理。在路径数据库生成装置104中，利用基干与交通状况模式分别对应的交通信息的路径搜索成本，在与步骤S707的所有节点相关的循环处理中进行路径搜索运算708，将搜索结果保存在路径数据库105中。具体而言，由干与交通状况模式对应的交通信息是各路段中的旅行时间信息，因此将其用作用于路径搜索中的路段成本、或者使其反映在路径成本等中来进行路径搜索。由此，得到与对应于各个交通状况模式103的所有节点间的路径相关的路径信息。在图6的步骤S709中，路径信息检索装置108接收用户经由导航装置150的路径引导界面109输入的出发地和目的地在内的路径引导请求。在步骤S710中，进行将当前状况交通信息106输入至交通状况比对装置107的处理。在步骤S711中，由交通状况比对装置107进行运算，将表示基于当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量投影至特征空间。在交通状况比对装置107中将该交通信息向量投影至步骤S702中得到特征空间。此时使用的基底如上述那样，使用预先在步骤S702中求出的基底。步骤S712是交通状况比对装置107中的循环处理。在步骤S713中，交通状况比对装置107计算步骤S711中得到的表示基于当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量在特征空间中的投影点、与对应于各个交通状况模式103的群组重心的距离。在步骤S714中，交通状况比对装置107将与步骤S713中计算出的距投影点的距离之内处于最短距离处的群组重心对应的交通状况模式103的模式编号，作为与当前状况交通信息最相似的交通状况模式的模式编号输出至路径信息检索装置108。在步骤S715中，路径信息检索装置108向路径数据库105发出检索请求，參照图5的处理中预先生成的路径数据库804的路径来进行路径检索。即，基于由使用者利用经由导航装置150的路径引导界面109所指定的出发地和目的地、步骤S714中从交通状况比对装置107输入的交通状况模式103的模式编号，读出与从对应于该模式编号的该出发地至该目的地的路径相关的路径信息。由于与读出的路径信息对应的路径是在与当前状况交通信息106最相似的交通状况模式103中检索出的路径，因此是与基于当前状况交通信息106实际进行路径搜索所得到的路径近似的近似路径。在步骤S716中，路径信息检索装置108将步骤S715中读出的该路径信息发送至导航装置150的路径引导界面109。导航装置150的路径引导界面109将由路径信息检索装置108输出的近似路径如图3所示那样作为路径300显示在画面上。图5所示的步骤S701 S708中进行的处理与图6所示的步骤S709 S716中进行的处理是彼此独立的处理。步骤S701 S708可预先在离线的情况下执行。例如可以按ー个月一次等的方式定期地实施该处理。相对于此，步骤S709 S716是根据来自导航装置150的路径引导请求而与交通信息的更新周期即当前状况交通信息的获取同步地实时执行。这样，路径引导系统100能够快速地提供从由导航装置150的路径引导界面109输入的从出发地至目的地的上述近似路径。即便在当前状况交通信息106中包含突发的交通管制等的信息的情况下，该近似路径也是在与包含该信息在内的当前状况交通信息106最相似的交通状况模式103中检索出的路径。因此，得到基干与实际的道路条件相应的路径的近似路径。作为步骤S712表示出的交通状况比对装置107中的循环处理之中，在步骤S713中，交通状况比对装置107计算表示基于步骤S711中得到的当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量在特征空间中的投影点、与对应于各个交通状况模式103的群组重心之间的距离。但是，在步骤S703中，在由交通状况分类装置102没有进行将对应于各个交通状况模式103的交通信息向量投射于特征空间的运算的情况下，也可以在步骤S711中由交通状况比对装置107进行表示基于当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量向特征空间的投影的运算。此时，可以在步骤S713中，交通状况比对装置107计算从表示基于步骤S711中得到的当前状况交通信息106的交通状况的交通信息向量起至与群组的重心对应的交通信息向量(重心向量)为止的距离，该群组的重心与各个交通状况模式103相对应。(第2实施例)作为提高路径引导的精度的方法，已知如JP特开2007-192727号公报(专利文献I)那样的方法，对于出发地附近在路径搜索成本中使用当前状况交通信息，在距出发地较远的地方，在当前状况交通信息的误差超出统计交通信息的误差的范围内对于路径搜索成本则使用统计交通信息。在本实施例中，表示应用该方法来提高实施例1的路径引导系统的精度的方法。图7是本实施例的路径引导系统800的构成图。由于路径引导系统800的基本结构与图1的路径引导系统100相同，因此这里叙述与路径引导系统100不同的构成要素。801是统计交通信息生成装置，利用交通信息数据库101中保存的过去的交通信息生成统计交通信息。在此所谓的统计交通信息是在星期 节假日 时间段等取得过去的交通信息的统计性代表值的信息，例如星期日10:00的路段旅行时间、路段代表速度这种的信息保存在统计交通信息数据库802中。接下来，叙述路径数据库生成装置803的处理。路径引导系统100中的路径数据库生成装置104仅将交通状况模式103的交通信息作为搜索成本来进行路径搜索，但路径数据库生成装置803将交通状况模式103和统计交通信息数据库802的双方的交通信息作为捜索成本来进行路径搜索。如专利文献I中所述那样，在以某时间点为起点吋，该时间点的当前状况交通信息与统计交通信息的误差随着时间的经过如图8所示那样发生反转。将两者的误差反转并且当前状况交通信息的误差超过统计交通信息的误差的经过时间设定为阈值901。由于交通状况模式103是在交通状况比对装置107中成为与当前状况交通信息106比较对照的对象的信息，因此在路径数据库生成装置803中，将阈值901用作区分使用交通状况模式103和统计交通信息数据库802的阈值。即，在路径数据库生成装置803中利用迪杰斯特法进行捜索的情况下，在捜索开始时间点将交通状况模式103作为搜索成本进行计算，毎次确定到达新的节点的最短时间路径时，进行到达该节点的到达时间与阈值901的比较，在到达时间超过阈值901的时间点，将搜索成本从交通状况模式103切換至统计交通信息数据库802。图9中以流程图表示以上叙述的路径数据库生成装置803的处理。S1001是与所有节点相关的循环，将各节点作为出发节点进行S1002 S1006的搜索处理。S1002是搜索的初始化，在各路段中将交通状况模式103的交通信息设定为捜索成本。S1003是依次确定从出发点附近的节点开始的最短时间路径的处理。S1004是结束判断，在针对该出发节点确定了到达所有节点的最短时间路径的情况下结束捜索处理，在尚未确定的情况下继续搜索处理。在S1005中比较步骤S1003中达到确定了最短时间路径的节点的到达时间与阈值901，在到达时间超过阈值时，在S1006中将统计交通信息数据库802的交通信息设定为完成确定的最短路径中不包含的各路段的捜索成本。通过以上的处理，路径数据库生成装置803区分使用交通状况模式103和统计交通信息数据库802来进行全捜索。此外，參照这样生成的路径数据库804，路径信息检索装置108基于交通状况比对装置107的当前状况交通信息106和交通状况模式103的比对结果，能够发送加入了交通状况模式103和统计交通信息数据库802双方的路径信息。
权利要求
1.一种路径引导系统，其特征在于，具备 交通状况分类单元，其将基于每个时刻的交通信息的多个交通状况分类为多个交通状况模式； 路径数据库生成单元，其与所述多个交通状况模式的每个模式相对应地，进行针对多个地点间的所有组合的路径搜索运算，将通过所述路径搜索运算得到的所有的路径保存在路径数据库中； 交通状况比对单元，其从所述多个交通状况模式中输出与当前状况交通信息类似的交通状况模式；和 路径信息检索单元，其基于由所述交通状况比对单元输出的所述交通状况模式，参照所述路径数据库检索并输出从出发地至目的地的路径。
2.根据权利要求1所述的路径引导系统，其特征在于， 所述交通状况分类单元通过聚类将所述多个交通状况分类为多个群组， 所述多个交通状况模式的每个模式对应于所述多个群组的各群组。
3.根据权利要求2所述的路径引导系统，其特征在于， 所述多个交通状况的每个交通状况由包含与对应于多个区间道路的每个区间道路的多个移动成本相关的多个成分在内的交通信息向量表不， 所述多个交通状况模式的每个模式由与所述各群组的重心对应的所述交通信息向量表不， 所述交通状况比对单元将与所述多个群组各自的重心对应的多个交通信息向量之内、处于与表示基于所述当前状况交通信息的交通状况的所述交通状况向量最近的距离处的所述交通信息向量所表示的交通状况模式，作为与所述当前状况交通信息类似的交通状况模式进行输出。
4.根据权利要求3所述的路径引导系统，其特征在于， 在所述最近的距离为规定阈值以下时，所述交通状况比对单元输出与所述当前状况交通信息类似的所述交通状况模式， 根据所述多个群组之内的、处于与表示基于所述当前状况交通信息的交通状况的所述交通状况向量所述最近的距离处的所述交通信息向量所表示的交通状况模式所对应的群组来确定所述规定阈值。
全文摘要
本发明提供一种路径引导系统，可快速输出以基于当前状况交通信息的路径为准的近似路径。路径引导系统具备交通状况分类单元，其将基于每个时刻的交通信息的多个交通状况分类为多个交通状况模式；路径数据库生成单元，其与多个交通状况模式的每个模式对应地，进行针对多个地点间的所有组合的路径搜索运算，将通过路径搜索运算得到的所有的路径保存在路径数据库中；交通状况比对单元，其从多个交通状况模式中输出与当前状况交通信息类似的交通状况模式；和路径信息检索单元，其基于由交通状况比对单元输出的交通状况模式，参照路径数据库检测并输出从出发地至目的地的路径。
文档编号G01C21/26GK103033194SQ20121029884
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月21日 优先权日2011年9月28日
发明者熊谷正俊, 奥出真理子, 蛭田智昭 申请人:株式会社日立制作所