专利名称：一种获取汽车在途最少时间的装置及方法
技术领域：
本发明涉及交通领域，特别是涉及一种获取汽车在途最少时间的 装置及方法。
背景技术：
随着城巿的发展，城巿交通也在飞速发展，但是城巿交通的拥堵 又是制约城巿发展的主要问题之一。人们开车出行时，因为对道路的 拥堵情况不确定，甚至对最佳行车路线的不确定，因而不能确定何时 出发，走什么样的行车路线，才能使花费在路上的时间最少。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够获取准确确定出发时间，并且汽车 在途时间最少的装置及方法。
为达到上述目的， 一方面，本发明的技术方案提供一种获取汽车
在途最少时间的方法，包括以下步骤
Sl，获取汽车行驶的主干道，以及从出发点进入到所述主干道的
所有入口点和从所述主干道到达终点的所有出口点；
S2，获取从所述出发点到达所述每个入口点的时间；
S3 ，获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间；
S4，获取从所述每个出口点到达终点的时间；
S5,根据步骤S2、 S3和S4的结果，获取汽车从所述出发点到 达所述终点的最少时间。
其中，获取从所述出发点到达所述每个入口点的时间的方法包括 以下步骤
设置给定时间区间[tl， t4];
将给定时间区间[tl， t4]离散为多个时刻点；针对离散的每 一个时刻点，获取从所述出发点到达所述每个入口 点的时间。
其中，将给定时间区间[tl, t4]离散为多个时刻点的方法包括以
521, 设置最大时间分片阈值、最小时间分片闽值、代价差异阈
值；
522, 获取tl时刻的最小代价c[tl]、 t4时刻的最小代价c[t4];
S 2 3 ，判断两个相邻的时刻内的最小代价之差的绝对值是否小于 所述代价差异阈值，且两个相邻的时刻内的时间范围是否介于所述最 大时间分片阈值、最小时间分片阈值之间，如果是，则结東；如果不 是，则转步骤S24;
S24 ，在步骤S23得到的给定时间区间内的两个相邻的时刻构成 的时间段内插入两个时刻，将所述时间段分成三个时间长度相同的时
间段；
S25，获取各个新插入时刻的最小代价； S26,循环步骤S23 S25,直到结束。
其中，在获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间之前还包
括
S31，任意选择一个入口点，获取所述定时间区间[tl， t4]内某一 离散时刻时该入口点到所有出口点的最短路径，并保存所述最短路径 包含的中间结果，所述中间结果包括该入口点与所述最短路径对应 的出口点之间的所有入口点，以及从该入口点到达所有入口点中任意 一个入口点的时间、任意一个入口点到达所述最短路径对应的出口点 的中间最短路径、以及所述最短路径对应的最终时间；；
S32,判断是否还存在没有获取最短路径的入口点，如果是，则 转步骤S33,如果否，则结束；
S33，判断所述中间结果中是否存在没有获取最短路径的入口点到所有出口点的最短路径，如果是，则将该最短路径设置为该入口点
的最短路径；如果否，则转步骤S31。
为达到上述目的，另一方面，本发明的技术方案还提供一种获取
汽车在途最少时间的装置，包括道路信息获取单元，用于获取汽车 行驶的主干道，以及从出发点进入到所述主干道的所有入口点和从所 述主干道到达终点的所有出口点；第一时间获取单元，与所述道路信 息获取单元连接，用于获取从所述出发点到达所述每个入口点的时 间；第二时间获取单元，与所述道路信息获取单元连接，用于获取从 所述每个入口点到达所有出口点的时间；第三时间获取单元，与所述 道路信息获取单元连接，用于获取从所述每个出口点到达终点的时
间；第四时间获取单元，分别与所述第一、第二、第三时间获取单元
连接，用于根据所述第一、第二、第三时间获取单元获取的结果，获 取汽车从所述出发点到达所述终点的最少时间。
其中，所述装置还包括设置单元，与所述道路信息获取单元连
接，用于设置给定时间区间[tl, t4]、最大时间分片阈值、最小时间分片阈值、代价差异阈值；离散单元，与所述设置单元连接，用于将 所述给定时间区间[tl， t4]离散为多个时刻点，最小代价获取单元，
分别与所述离散单元、第一时间获取单元连接，用于获取离散后的给
定时间区间[tl， t4]内各个时刻点的最小代价，并将各个时刻点的最
小代价发送给所述第一时间获取单元。
其中，所述装置还包括最短路径获取单元，分别与所述道路信 息获取单元、第二时间获取单元连接，用于获取任意一个入口点到所 有出口点的路径中的最短路径。
上述技术方案仅是本发明的一个优选技术方案，具有如下优点 本发明能够快速确定汽车的出发时间及行车路线，从而使汽车的在途 时间达到最小，节约时间，减少交通拥堵。
图l是本发明实施例的 一种获取汽车在途最少时间的方法的流程 示意图2是本发明实施例的一种对时间区间进行离散的方法的流程示
意图3是本发明实施例的一种对主干道确定最短路径的方法的流程
示意图4是本发明实施例的一种获取汽车在途最少时间的装置的结构 示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
从交通领域的具体特征出发，在计算最小代价的路径问题上也不 需要考虑交通网络中所有的节点。例如，如果距离很大，则用户在两 点间移动的时候，往往需要借助于主干道，或者用户选择其经常走的 路径。这样，我们可以将整个交通网络分为两个层次，主干道或者用 户经常走的道路为上一层次，全部的节点在下一层次。本实施例的基 本方法是在上一层次详细计算之后，根据全部节点信息构建完整的道 路网路信息。本实施例中的节点是指主干道或者用户经常走的道路的 出口或入口。
车辆速度函数可以通过大量的数据中挖掘出来。在本发明中，我 们是利用车辆的函数，而不是侧重于如何发现这些函数。函数的一些 可能的表示方式是一系列线性函数组合起来。车辆速度函数，或者是 车辆通过道路的时间代价函数和两个因素相关， 一个是时间因素，这
个时间因素是周期性的，如一天24小时。 一个是地点因素(包含从一 个点到另外一个点的方向)。我们可以记录一段时间内某条道路的情 况，记录每辆车在特定时间点上通过这条道路的时间。然后以横轴为 时间轴，纵轴为平均通过时间的点阵，用折线模拟，实现该条道路的车辆速度函数的获取。这样，就可以获取某一时刻车辆在该路段的行 驶速度。
参见图l、图2、图3，本实施例的获取汽车在途最少时间的方法
包括以下步骤
Sl,获取汽车行驶的主干道，以及从出发点进入到所述主干道的 所有入口点和从所述主干道到达终点的所有出口点；主干道可以为城 巿交通中的主干道，也可以为宽度较宽的道路，例如，单向两车道以 上的道路，或者为用户经常走的道路。
S2，设置给定时间区间[tl， t4];该给定时间区间是用户从出发 点到终点的时间区间，例如，用户从8点到9点由家到公司上班。但 是，由于道路上的汽车速度不确定，因此，并不是8点出发是最合适 的，需要将该时间区间离散为多个时间点，即将给定时间区间[tl， t4] 离散为多个时刻点；针对从出发点到达每个入口点的离散的每一个时
刻点，获取从所述出发点到达所述每个入口点的时间；
53, 获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间；
54, 获取从所述每个出口点到达终点的时间；
55, 根据步骤S2、 S3和S4的结果，就可以得到从某一个时刻 出发，获取汽车从所述出发点到达所述终点的最少时间。从而节约了 用户在路途中的时间。
其中，将给定时间区间[tl, t4]离散为多个时刻点的方法包括以 下步骤
S21,设置最大时间分片阈值max、最小时间分片阈值min、代 价差异阈值k;
S22，获取tl时刻的最小代价c[tl]、t4时刻的最小代价c[t4]; C[tl] 表示在tl时刻(离散点)上开始运行最短路径需要的时间，C[t4]表 示在t4时刻(离散点)上开始运行最短路径需要的时间。在确定最 短路径后，结合车辆速度函数，即可求得所需时间。从出发点到各个入口点及从各个出口点到终点的最短路径通过比即可得到。从各个入 口点到各个出口点的最短路径的获取方法在下面有具体描述。
S 2 3 ,判断两个相邻的时刻内的最小代价之差的绝对值是否小于 所述代价差异阈值k,且两个相邻的时刻内的时间范围是否介于所述
最大时间分片阈值max、最小时间分片阈值min之间，如果是，则结 束对给定时间区间的离散；如果不是，则转步骤S24;
S24，在所述给定时间区间[tl， t4]内平均插值t2、 t3，使tl到t2、 t2到t3、 t3到t4的时间范围相同；
525, 获取t2时刻的最小代价c[t2]、 t3时刻的最小代价c[t3];
526, 循环步骤S23 S25,直到结東对给定时间区间的离散。
其中，在获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间之前还包
括
S31，任意选择一个入口点，基于时间点插值的Dijkstra算法获 取定时间区间[t 1 ， t4]内某 一 离散时刻时该入口点到所有出口点的路 径中的最短路径，并保存所述最短路径包含的中间结果，所述中间结 果包括该入口点与所述最短路径对应的出口点之间的所有入口点， 以及从该入口点到达所有入口点中任意一个入口点的时间、任意一个 入口点到达所述最短路径对应的出口点的中间最短路径、以及所述最 短路径对应的最终时间。
以下由具体实例说明上述步骤，假设主干道有n个入口点 (sl sn)， m个出口点(dl dm),离散时刻点序列为tl，..tk (包括k 个时刻点)，在tl时间点，利用dijkstra算法发现一个入口 sl到所有 出口 dl......dm的最短路径，以sl到dl为例，最短路径是sl dl。对
于最短路径中的任意节点(入口 )tmp，则中间结果的形式为(cometime, tmp…dl， totalcost)，其中,cometime表示从sl沿着最短路到达tmp 的时间；tmp….dl表示从tmp到达dl剩余的最短路径，totalcost表示 整个最短路径的最终时间，在计算t2时刻的时候，在使用的dijkstra算法中，如果发现一个节点tmpl，在t2时刻到达，tmpl的时间和tmp 的某个comtime相同，则后续的路径等同于U时刻发现的最短路。 由于存在mxnxk次最短路径的计算，所以，上述中间结果存在重 用的可能。
Dijkstra算法是一个经典的图论算法，其是将图中所有的点分为 两组， 一组为已确定最短路径的点，另 一组为尚未确定最短路径的点。 然后建立两组顶点的集合，假设S为其到出发点V0的最短路径已确 定的顶点集合(第一组)，则初始的S只包含出发点V0, V0对应的 距离值为0;第二组初始时包含除出发点VO之外的所有其他顶点， 各顶点Vi对应的距离值如下确定若图中有边的权值〈V0，则Vi的 距离值为此边的权值(权值即表示定点之间的距离)，否则Vi的距离 值为一个很大的数。最后将第二组的顶点加入到第一组中，过程如下 每次从第二组的顶点中选择一个其距离值最小的顶点Vm加入到第 一组，同时修改第二组中因Vm作为中间顶点而发生改变的各顶点的 距离值，如此直到图的所有顶点均从第二组移到第一组为止。关于 Dijkstra算法的详细介绍可以参见以下文献E. Dijkstra. A note on two problems in connection with graphs. Numerical Mathematics, 1:395412， 1959,
S32，判断是否还存在没有获取最短路径的入口点，如果是，则 转步骤S33,如果否，则结束；
S33, S33，判断所述中间结果中是否存在没有获取最短路径的入 口点到所有出口点的最短路径，如果是，则将该最短路径设置为该入 口点的最短路径；如果否，则转步骤S31。
主干道的发现实际上是多个入口和多个出口之间的发现算法。考 虑离散的时间点，需要运行mxnxp次，其中m是入口数，n是出口数， P是最终离散点数。由于中间存在较多的重复结果，缓存重复结果， 避免重复运算。参见图4，本实施例的获取汽车在途最少时间的装置，包括道
路信息获取单元，其中储存有电子地图，根据电子地图，可以获取汽 车行驶的主干道，以及从出发点进入到主干道的所有入口点和从主干 道到达终点的所有出口点。设置单元与道路信息获取单元连接，用于 根据获取的主干道及所有出口点和入口点信息，设置给定时间区间、最大时间分片阈值、最小时间分片阈值、代价差异阈值，
并将以上信息发送给离散单元，离散单元与设置单元连接，根据设置
单元设置的给定时间区间[tl， t4],将给定时间区间[tl, t4]离散为多 个时刻点，其中，离散的方法釆用上述描述的离散方法。离散单元将 离散后的时刻点信息发送给最小代价获取单元，最小代价获取单元获 取离散后的给定时间区间[tl, t4]内各个时刻点的最小代价，并将各 个时刻点的最小代价发送给第一 时间获取单元。第一时间获取单元结 合车辆数度函数，获取从出发点到达每个入口点的时间。最短路径获 取单元，分别与道路信息获取单元、第二时间获取单元连接，用于获 取任意一个入口点到所有出口点的路径中的最短路径，并将该信息发 送给第二时间获取单元，第二时间获取单元结合车辆数度函数，获取
从每个入口点到达所有出口点的时间。第三时间获取单元，与道路信 息获取单元连接，用于获取从每个出口点到达终点的时间。第四时间 获取单元，分别与第一、第二、第三时间获取单元连接，用于根据第 一、第二、第三时间获取单元获取的结果，获取汽车从出发点到达终 点的最少时间。
由以上实施例可以看出，本方法提出了一种两层次的路径发现算 法。从完整交通网络中按照道路等级、用户偏好抽取出主干道，发现 当前位置到主干道的若干入口的路径，结合主干道路径运行时间，发 现整个时变网络中的最小代价行车路线。由于主干道网路节点远远小 于原有网络，同时满足用户的行车规律，本方法能够以较小的代价获 取最小代价行车路线；本方法提出了一种基于动态规划的主干道路径发现算法，通过保存中间结果，减少发现主干道中给定时间范围的最 小代价行车路线发现的代价。本发明能够快速确定汽车的出发时间及 行车路线，从而使汽车的在途时间达到最小，节约时间，减少交通拥 堵。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种获取汽车在途最少时间的方法，其特征在于，包括以下步骤S1，获取汽车行驶的主干道，以及从出发点进入到所述主干道的所有入口点和从所述主干道到达终点的所有出口点；S2，获取从所述出发点到达所述每个入口点的时间；S3，获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间；S4，获取从所述每个出口点到达终点的时间；S5，根据步骤S2、S3和S4的结果，获取汽车从所述出发点到达所述终点的最少时间。
2、 如权利要求1所述的获取汽车在途最少时间的方法，其特征 在于，获取从所述出发点到达所述每个入口点的时间的方法包括以下 步骤设置给定时间区间[tl， t4〗； 将给定时间区间[tl, t4]离散为多个时刻点； 针对离散的每 一个时刻点，获取从所述出发点到达所述每个入口 点的时间。
3、 如权利要求2所述的获取汽车在途最少时间的方法，其特征 在于，将给定时间区间[tl， t4]离散为多个时刻点的方法包括以下步S21，设置最大时间分片阈值、最小时间分片阈值、代价差异阈值；S22，获取tl时刻的最小代价c[tl]、 t4时刻的最小代价c[t4];S23,判断两个相邻的时刻内的最小代价之差的绝对值是否小于 所述代价差异阈值，且两个相邻的时刻内的时间范围是否介于所述最 大时间分片阈值、最小时间分片阈值之间，如果是，则结束；如果不 是，则转步骤S24;S24 ，在步骤S23得到的给定时间区间内的两个相邻的时刻构成 的时间段内插入两个时刻，将所述时间段分成三个时间长度相同的时 间段；S25，获取各个新插入时刻的最小代价； S26，循环步骤S23 S25,直到结束。
4、 如权利要求3所述的获取汽车在途最少时间的方法，其特征 在于，在获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间之前还包括S31，任意选择一个入口点，获取所述定时间区间[tl， t4]内某一 离散时刻时该入口点到所有出口点的最短路径，并保存所述最短路径 包含的中间结果，所述中间结果包括该入口点与所述最短路径对应 的出口点之间的所有入口点，以及从该入口点到达所有入口点中任意 一个入口点的时间、任意一个入口点到达所述最短路径对应的出口点 的中间最短路径、以及所述最短路径对应的最终时间；532, 判断是否还存在没有获取最短路径的入口点，如果是，则 转步骤S33,如果否，则结東；533, 判断所述中间结果中是否存在没有获取最短路径的入口点 到所有出口点的最短路径，如果是，则将该最短路径设置为该入口点 的最短路径；如果否，则转步骤S31。
5、 一种获取汽车在途最少时间的装置，其特征在于，包括 道路信息获取单元，用于获取汽车行驶的主干道，以及从出发点进入到所述主干道的所有入口点和从所述主干道到达终点的所有出 口点；第一时间获取单元，与所述道路信息获取单元连接，用于获取从 所述出发点到达所述每个入口点的时间；第二时间获取单元，与所述道路信息获取单元连接，用于获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间；第三时间获取单元，与所述道路信息获取单元连接，用于获取从所述每个出口点到达终点的时间；第四时间获取单元，分别与所述第一、第二、第三时间获取单元 连接，用于根据所述第一、第二、第三时间获取单元获取的结果，获 取汽车从所述出发点到达所述终点的最少时间。
6、 如权利要求5所述的获取汽车在途最少时间的装置，其特征在于，所述装置还包括设置单元，与所述道路信息获取单元连接，用于设置给定时间区 间[tl， t4]、最大时间分片阈值、最小时间分片阈值、代价差异阈值；离散单元，与所述设置单元连接，用于将所述给定时间区间[tl，t4]离散为多个时刻点，最小代价获取单元，分别与所述离散单元、第一时间获取单元连 接，用于获取离散后的给定时间区间[tl， t4]内各个时刻点的最小代 价，并将各个时刻点的最小代价发送给所述第 一 时间获取单元。
7、 如权利要求5所述的获取汽车在途最少时间的装置，其特征在于，所述装置还包括最短路径获取单元，分别与所述道路信息获取单元、第二时间获 取单元连接，用于获取任意一个入口点到所有出口点的路径中的最短
全文摘要
本发明公开了一种获取汽车在途最少时间的方法，包括以下步骤S1，获取汽车行驶的主干道，以及从出发点进入到所述主干道的每个入口点和从所述主干道到达终点的每个出口点；S2，获取从所述出发点到达所述每个入口点的时间；S3，获取从所述每个入口点到达所有出口点的时间；S4，获取从所述每个出口点到达终点的时间；S5，根据步骤S2、S3和S4的结果，获取汽车从所述出发点到达所述终点的最少时间。本发明能够快速确定汽车的出发时间及行车路线，从而使汽车的在途时间达到最小，节约时间，减少交通拥堵。
文档编号G01C21/26GK101294821SQ20081011558
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者杨冬青, 王腾蛟, 军 高 申请人:北京大学