一种带时间窗口的旅行路线自动优化系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种每日路线优化系统及方法，具体涉及一种带时间窗口的每日路线优化系统及方法。
【背景技术】
[0002]旅游业是当今的热门行业，并且是未来投资的热点。随着人们生活水平的提高，人们旅游的发生频次越来越高，且逐渐由传统的跟团游转变为自由行。人们出游前总是需要花很多时间来阅读旅游攻略和制定行程计划，以免到达目的地后不知所措。而传统旅行社仍然需要为游客提供旅游线路产品。因此，个人游客和旅行社都需要制作旅行路线，但是制作旅行路线是一个困难的过程，目前大多数个人游客和旅行社在制定旅行路线时，排列景点顺序使用的方法主要还是人工方式，即先从各种渠道搜集大量目的地的旅游信息，然后利用地图工具，根据景点在地图上的位置进行分析，最后排定一种游玩顺序。这种方式极为费时费力，效率低下。
[0003]随着移动互联网的发展，近年出现了许多提供旅游信息资源的网站和应用，用户一般只需两步即可编排出景点的游玩顺序:
[0004]第一步:在应用界面生成一个旅行路线；
[0005]第二步:使用应用内置的优化工具重新排列景点顺序。
[0006]这一类的网站和应用大大方便了人们编排景点顺序，为人工方式带来了便利，但是其也存在如下的缺点:优化景点顺序时忽略了景点的开关门时间，可能导致用户实际旅游时错过景点的开关门时间而无法游玩。
【发明内容】
[0007]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带时间窗口的旅行路线自动优化系统及方法，该路线自动优化系统能够免去人们查阅资料的工作，帮助人们快速编排合理的行程路线，并且能够有效解决在编排行程路线时景点顺序可能不合理、安排的景点可能在到达时还未开门或者已经关门等问题。
[0008]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0009]一种带时间窗口的旅行路线自动优化系统，其特征在于，包括:数据库模块、矩阵计算模块、带时间窗口的路线生成模块和全局路线检验模块，
[0010]数据库模块:存储和维护POI的开关门时间、POI之间的交通数据，前述交通数据包括:两个POI之间交通所需的距离、时间和费用；
[0011]矩阵计算模块:查询数据库模块中两两POI之间的交通数据，得到一个NXN的矩阵M，前述N为一天内需要游玩的POI的个数；
[0012]带时间窗口的路线生成模块:根据矩阵计算模块计算得到的矩阵M和数据库中存储的POI的开关门时间，利用启发式算法生成一条近似满足时间窗口的旅行路线，前述近似满足时间窗口是指:在该旅行路线中，尽可能保证每一个POI都满足时间窗口，但是存在个别POI不能满足该要求的概率；
[0013]全局路线检验模块:逐一校验带时间窗口的路线生成模块产生的路线中的POI是否满足开关门时间的约束，如果有POI不满足开关门时间的约束，则重新生成一条新的路线，直到所有的POI都满足约束或者达到迭代次数为止，最后输出优化过后的路线。
[0014]利用前述的旅行路线自动优化系统自动优化旅行路线的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0015]步骤一:向数据库模块中存储POI的开关门时间、POI之间的交通数据，前述交通数据包括:两个POI之间交通所需的距离、时间和费用；
[0016]步骤二:矩阵计算模块查询数据库模块中两两POI之间的交通数据，得到一个NXN的矩阵M，前述N为一天内需要游玩的POI的个数；
[0017]步骤三:带时间窗口的路线生成模块根据矩阵计算模块计算得到的矩阵M和数据库中存储的POI的开关门时间，利用启发式算法生成一条近似满足时间窗口的旅行路线，前述近似满足时间窗口是指:在该旅行路线中，尽可能保证每一个POI都满足时间窗口，但是存在个别POI不能满足该要求的概率；
[0018]步骤四:全局路线检验模块逐一校验带时间窗口的路线生成模块产生的路线中的POI是否满足开关门时间的约束，如果有POI不满足开关门时间的约束，则重新生成一条新的路线，直到所有的POI都满足约束或者达到迭代次数为止，最后输出优化过后的路线。
[0019]前述的自动优化旅行路线的方法，其特征在于，在步骤三中，带时间窗口的路线生成模块生成一条近似满足时间窗口的旅行路线的方法为:
[0020]Stepl:用有向带权图G(V，E)表示等待优化的旅行路线，其中，把POI看作是图G的顶点V，把POI之间的交通距离/交通时间/交通费用看作是图G中顶点之间的边E ；
[0021]Step2:从有向带权图G(V，E)中寻找一条不重复的最短路径L，前述最短路径L从用户指定的顶点Vs出发，到指定的顶点V e结束，通过图G(V，E)的所有顶点V，且每个顶点只通过一次，同时要求到达每个顶点的时刻处于该顶点的时间窗口内。
[0022]前述的自动优化旅行路线的方法，其特征在于，在St印2中，从有向带权图G (V，E)中寻找一条不重复的最短路径L使用的算法为蚁群算法、随机贪婪算法、穷举法或分支定界法。
[0023]本发明的有益之处在于:
[0024](I)本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化系统，其能够对已有的行程路线进行优化调整，不仅确保了交通数据和起点终点的真实性，而且确保了用户到达景点时该景点处于开放状态；
[0025](2)本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化系统，其可以为用户节省查阅地图的时间，轻松编排出合理的游玩路线；
[0026](3)本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化系统，其考虑了每一个景点的开关门时间，极大的提高了优化路线的合理性；
[0027](4)本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化方法，其在处理开关门时间的时候，将开关门时间窗口作为算法的软约束条件使用，先搜索到一个近似的解，再通过多次迭代尝试找出完全满足条件的解，有效避免了把时间窗口作为硬约束条件导致的求解困难。
【附图说明】
[0028]图1是本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化系统的组成示意图；
[0029]图2是优化前的旅行路线；
[0030]图3是优化后的旅行路线。
【具体实施方式】
[0031]术语解释:
[0032](I)PO1-兴趣点，在旅游地图中特指景点、酒店、餐厅等；
[0033](2)时间窗口 -POI的开关门时间，只有在该时间段内到达才能游玩此POI ；
[0034](3)矩阵-图论中描述图的方法，矩阵的每一个元素对应图中两点间的抽象距离/费用/时间。
[0035]首先，介绍本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化系统。
[0036]本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化系统，其能够对每日行程路线作出优化调整，考虑POI时间窗口的影响，重新排列每日行程路线中POI的顺序，使每日行程路线途经的交通距离最短，或者交通费用最省，或者交通时间最少，以上三种优化策略可以根据实际需要任选一种。
[0037]以下结合附图和具体实施例对本发明的系统作具体的介绍。
[0038]参照图1，本发明的带时间窗口的旅行路线自动优化系统，其主要包括以下四个功能模块:数据库模块、矩阵计算模块、带时间窗口的路线生成模块和全局路线检验模块。下面分别介绍各个功能模块。
[0039](I)数据库模块
[0040]数据库模块用于存储和维护POI的开关门时间、POI之间的交通数据，该交通数据包括:两个POI之间交通所需的距离、时间和费用等信息，这些数据是路线优化必须的数据。
[0041]数据库对路线优化系统的鲁棒性和效率提升有巨大的作用。
[0042](2)矩阵计算模块
[0043]矩阵计算模块用于查询数据库模块中两两POI之间的交通数据，得到一个NXN的矩阵M，其中，N为一天内需要游玩的POI的个数。
[0044]矩阵M将在带时间窗口的路线生成模块中被使用。
[0045](3)带时间窗口的路线生成模块
[0046]带时间窗口的路线生成模块根据矩阵计算模块计算得到的矩阵M和数据库中存储的POI的开关门时间，利用启发式算法生成一条近似满足时间窗口的旅行路线。
[0047]这里，针对所谓的“近似满足时间窗口 ”有两点说明:
[0048](I)满足时间窗口:在该旅行路线中，到达某一个POI的时刻正好落在该POI的开门时间内；
[0049](2)近似满足时间窗口:在该旅行路线中，尽可能保证每一个POI都满足时间窗口，但是存在个别POI不能满足该要求的概率。
[0050](4)全局路线检验模块
[0051]全局路线检验模块用来逐一校验带时间窗口的路线生成模块产生的路线中的POI是否满足开关门时间的约束，如果有POI不满足开关门时间的约束，则重新生成一条新的路线，直到所有的POI都满足约束或者达到迭代次数为止，最后输出优化过后的路线。
[0052]可见，本发明的旅行路线自动优化系统能够对已有的行程路线进行优化调整，不仅能够确保交通数据和起点终点的真实性，而且能够确保用户到达景点时该景点处于开放状态。
[0053]此外，由于本发明的旅行路线自动优化系统考虑了每一个景点的开关门时间，所以极大的提高了优化路线的合理性。
[0054]接下来，介绍利用本发明的旅行路线自动优化系统自动优化旅行路线的方法。
[0055]步骤一:存储POI的开关门时间和POI之间的交通数据
[0056]数据库模块存储POI的开关门时间以及POI之间的交通数据，该交通数据包括:两个POI之间交通所需的距离、时间和费用等信息。
[0057]步骤二:查询两两POI之间的交通数据
[0058]根据输入的每日路线，可以知道该日需要游玩的POI，于是矩阵计算模块到数据库模块中查询两两POI之间的交通数据，得到一个NXN的矩阵M，其中，N为一天内需要游玩的POI的个数。
[0059]矩阵M将在带时间窗口的路线生成模块中被使用。
[0060