基于多代价的路线规划设备和方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于多个代价的路线规划设备，包括：参数获取单元，被配置为获取位置信息和用户偏好，所述用户偏好包括多个代价及其相应的权重；路线规划单元，被配置为基于位置信息来计算路线，并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线；路线选择单元，被配置为将结果路线的多个代价进行标准化，并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线；以及路线排序单元，被配置为按照所选择的路线的代价与用户偏好的符合程度，对所选择的路线进行排序。还提供了一种基于多个代价的路线规划方法。本发明通过考虑用户所关心的多个代价及其权重，可以更好地规划路线。
【专利说明】基于多代价的路线规划设备和方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及数据分析领域，具体涉及一种基于多代价的路线规划设备和方法。
【背景技术】
[0002]当用户在规划出行路线的时候，通常要同时考虑多个出行代价，例如时间、费用、距离、能耗等。但是在实际中，通常很难找出一条路线，其所有代价都是最优的。因此需要用户权衡这些代价，给他们不同的权值。权值越大说明该代价的重要性越高，也就是说规划出的路线的该代价越接近最优值。
[0003]针对用户关心的代价，可以运用Di jkstra或A*等路线探索算法，快速地计算出可能的出行路线，并将结果路线集呈现给用户。
[0004]有些现有的方法针对用户最关心的一个代价使用最短路算法，规划在该代价上的最优路线，例如最快路线、最节能路线等。有些现有的方法针对用户最关心的多个代价，但是不区分这些代价的权重，即认为用户关心的这些代价同样重要。因此，现有的方法没有考虑多个代价不同的权重，无法区分多个代价之间的重要程度。例如，很多人都关心时间，但时间代价对每个人的重要程度是不同的。此外，现有的方法只是返回一组结果路线，但没有将这些路线按照与用户偏好的相似度进行排序。
【发明内容】
[0005]本发明考虑用户所关心的多个代价及其权重来进行路线规划。此外，本发明提出一种快速路线剪枝方案，减少了路线探索过程中的搜索空间，从而尽快得到结果路线。本发明还可以基于结果路线和用户偏好的符合程度，对结果路线进行排序。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种基于多个代价的路线规划设备，包括:参数获取单元，被配置为获取位置信息和用户偏好，所述用户偏好包括多个代价及其相应的权重；路线规划单元，被配置为基于位置信息来计算路线，并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线；路线选择单元，被配置为将结果路线的多个代价进行标准化，并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线；以及路线排序单元，被配置为按照所选择的路线的代价与用户偏好的符合程度，对所选择的路线进行排序。
[0007]优选地，所述用户偏好是由用户设置的或基于用户的历史数据自动获得的。
[0008]优选地，所述结果路线至少在一个代价上优于其他路线，并且所述结果路线在其他代价上不比其他路线的相应代价差。
[0009]优选地，所述路线选择单元还被配置为:针对每个代价，将起点和终点之间的所有路线上该代价的最小值除以所有路线中每一路线上该代价的值，作为每一路线上该代价的标准化值；以及将每一路线上的每个代价的标准化值与用户偏好中相应的权重进行比较，并选择在所有代价上都满足用户偏好的路线。
[0010]优选地，所述路线排序单元还被配置为:针对每一条路线，基于该路线的标准化代价和用户偏好中相应代价的权重来构造表示该路线的代价和用户偏好的两条折线，并且基于这两条折线之间的相似度来计算该路线的所有代价值和用户偏好的符合程度。
[0011]优选地，所述路线规划单元包括:路线探索单元，被配置为探索从起点开始的每一个邻接节点以形成可能的路线；路线代价估计单元，被配置为对路线的代价进行估计；以及路线剪枝单元，被配置为根据特定的剪枝原则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
[0012]优选地，所述路线代价估计单元还被配置为:针对某个路线，将该路线中已探索的路径上的特定代价的值与还未探索的路径上的估计的特定代价的值相加，以获得该路线的特定代价的估计值。
[0013]优选地，所述路线剪枝单元还被配置为:对于任意一个代价，如果当前路线上该代价的值大于特定阈值，则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
[0014]优选地，所述路线剪枝单元还被配置为:如果存在已经完全探索过的路线且该路线控制当前路线，则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
[0015]优选地，所述路线剪枝单元还被配置为:如果存在已经探索过的子路线且该子路线控制当前路线的相应子路线，则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
[0016]根据本发明的第二方面，提供了一种基于多个代价的路线规划方法，包括:获取位置信息和用户偏好，所述用户偏好包括多个代价及其相应的权重；基于位置信息来计算路线，并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线；将结果路线的多个代价进行标准化，并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线；以及按照所选择的路线的代价与用户偏好的符合程度，对所选择的路线进行排序。
[0017]优选地，所述用户偏好是由用户设置的或基于用户的历史数据自动获得的。
[0018]优选地，所述结果路线至少在一个代价上优于其他路线，并且所述结果路线在其他代价上不比其他路线的相应代价差。
[0019]优选地，将结果路线的多个代价进行标准化并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线包括:针对每个代价，将起点和终点之间的所有路线上该代价的最小值除以所有路线中每一路线上该代价的值，作为每一路线上该代价的标准化值；以及将每一路线上的每个代价的标准化值与用户偏好中相应的权重进行比较，并选择在所有代价上都满足用户偏好的路线。
[0020]优选地，针对每一条路线，基于该路线的标准化代价和用户偏好中相应代价的权重来构造表示该路线的代价和用户偏好的两条折线，并且基于这两条折线之间的相似度来计算该路线的所有代价值和用户偏好的符合程度。
[0021]优选地，基于位置来计算路线并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线包括:探索从起点开始的每一个邻接节点以形成可能的路线；对路线的代价进行估计；以及根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索。
[0022]优选地，对路线的代价进行估计包括:针对某个路线，将该路线中已探索的路径上的特定代价的值与还未探索的路径上的估计的特定代价的值相加，以获得该路线的特定代价的估计值。
[0023]优选地，根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索包括:对于任意一个代价，如果当前路线上该代价的值大于特定阈值，则停止对当前路线进行探索。
[0024]优选地，根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索包括:如果存在已经完全探索过的路线且该路线控制当前路线，则停止对当前路线进行探索。
[0025]优选地，根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索包括:如果存在已经探索过的子路线且该子路线控制当前路线的相应子路线，则停止对当前路线进行探索。
[0026]本发明通过考虑用户所关心的多个代价及其权重，可以更好地规划路线。另外，本发明减少了路线探索过程中的搜索空间，从而能够更快地获得规划的路线。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其它特征将会变得更加明显，其中:
[0028]图1是示出了根据本发明一个实施例的路线规划设备的框图。
[0029]图2是示出了图1所示的路线规划设备中的路线规划单元的另一示例的框图。
[0030]图3(a)_(e)是示出了图2所示的路线规划单元的操作的示意图。
[0031]图4是示出了根据本发明一个实施例的路线规划方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032]下面，通过结合附图对本发明的具体实施例的描述，本发明的原理和实现将会变得明显。应当注意的是，本发明不应局限于下文所述的具体实施例。另外，为了简便起见，省略了与本发明无关的公知技术的详细描述。
[0033]图1是示出了根据本发明一个实施例的路线规划设备的框图。如图1所示，路线规划设备10包括参数获取单元110、路线规划单元120、路线选择单元130和路线排序单元140。下面，详细描述本实施例中的路线规划设备10的各个组件的操作。
[0034]参数获取单元110被配置为获取位置信息和用户偏好。例如,位置信息可以包括用户指定的路网中的位置点(起点和终点)。用户偏好可以包括多个代价及其相应的权重(权值)。代价的权值可以介于O和I之间，其描述了该代价与最优值的接近程度。如果某个代价的权值接近于1，说明用户很关心该代价并且希望路线在代价上的值要接近最优值。反之，如果某代价的权值接近于0，说明用户不关心该代价。
[0035]多个代价可以包括时间、距离、费用、能耗等。用户偏好可以由用户自己来设定，也可以是基于用户的历史数据自动抽取获得的。此外，用户偏好可能随着时间和区域而变化。
[0036]路线规划单元120被配置为基于位置信息来计算路线，并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线。例如，路线规划单元120可以计算起点到终点之间所有可能的路线，并基于这些路线代价之间的“控制”关系来选出一组不能被其他路线“控制”的路线作为最终的结果路线。其中，“控制”的定义如下:假设有两条从O点到D点的路线Ri (0，D)和Rj (O, D)。那么，路线Ri (O, D)被称为控制路线Rj (O, D)当且仅当:路线Ri (O, D)至少在一个代价上优于路线Rj (O, D)，并且路线Ri (O, D)在其他代价上不比Rj (O, D)差。
[0037]路线选择单元130被配置为将结果路线的多个代价进行标准化，并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线。例如，路线选择单元130可以按照以下方式来选择路线:
[0038]将一条路线Ri的代价Cj的值记为fcj (Ri)。
[0039]对任意一条路线Ri，将其代价cj标准化后的值记为Stdej(Ri) = min(cj)/Ui)。其中，
[0040]min (cj) = min (fcj (Rl), fcj (R2),...fcj (Ri), fccj (Rn)),即，
[0041]min(cj)就是所有路线的(Ri)中的最小值。
[0042] 对任意一条路线Ri，比较Stdc^(Ri)和用户偏好中的相应代价的权重(即weight (cj))。如果存在Stdej(Ri) < weight (cj),则说明关于代价cj,该路线Ri不满足用户偏好，所以不选择Ri。反之，选择在所有代价上都满足用户偏好的路线。即，所选择的路线是关于每个代价cj都满足Stdej(Ri) >= weight (cj)的路线。
[0043]路线排序单元140被配置为按照所选择的路线的代价与用户偏好的符合程度对所选择的路线进行排序。例如，对于路线选择单元130选出的任意路线Ri，路线排序单元140首先基于Stdej(Ri)和weight (cj)构造两条折线PLri和PLpref,分别表示路线Ri的代价以及用户偏好。折线的构造方法为坐标轴的横轴为代价，每个刻度代表一个代价cj，纵轴为O和I之间的值。对于折线PLri，其在横轴cj处对应的值就是Ri在代价cj上的标准化后的值Std。」(Ri)。对于折线PLpref，其在横轴c j处对应的值就是用户偏好在代价c j上的权重weight (cj)。然后，基于这两条折线之间的相似度来表示该路线的所有代价值和用户偏好的符合程度，记为Sim(Ri)。两条折线的相似度越大说明该路线与用户偏好的符合程度越高。
[0044]例如,两条折线PLri和PLpref的相似度可以通过计算两折线相应各段的夹角来获得，方法如下:
【权利要求】
1.一种基于多个代价的路线规划设备，包括: 参数获取单元，被配置为获取位置信息和用户偏好，所述用户偏好包括多个代价及其相应的权重； 路线规划单元，被配置为基于位置信息来计算路线，并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线； 路线选择单元，被配置为将结果路线的多个代价进行标准化，并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线；以及 路线排序单元，被配置为按照所选择的路线的代价与用户偏好的符合程度，对所选择的路线进行排序。
2.根据权利要求1所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述用户偏好是由用户设置的或基于用户的历史数据自动获得的。
3.根据权利要求1所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述结果路线至少在一个代价上优于其他路线，并且所述结果路线在其他代价上不比其他路线的相应代价差。
4.根据权利要求1所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述路线选择单元还被配置为: 针对每个代价， 将起点和终点之间的所有路线上该代价的最小值除以所有路线中每一路线上该代价的值，作为每一路线上该代价的标准化值；以及 将每一路线上的每个代价的标准化值与用户偏好中相应的权重进行比较，并选择在所有代价上都满足用户偏好的路线。
5.根据权利要求1所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述路线排序单元还被配置为:针对每一条路线，基于该路线的标准化代价和用户偏好中相应代价的权重来构造表示该路线的代价和用户偏好的两条折线，并且基于这两条折线之间的相似度来计算该路线的所有代价值和用户偏好的符合程度。
6.根据权利要求1所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述路线规划单元包括: 路线探索单元，被配置为探索从起点开始的每一个邻接节点以形成可能的路线； 路线代价估计单元，被配置为对路线的代价进行估计；以及 路线剪枝单元，被配置为根据特定的剪枝原则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
7.根据权利要求6所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述路线代价估计单元还被配置为:针对某个路线，将该路线中已探索的路径上的特定代价的值与还未探索的路径上的估计的特定代价的值相加，以获得该路线的特定代价的估计值。
8.根据权利要求6所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述路线剪枝单元还被配置为:对于任意一个代价，如果当前路线上该代价的值大于特定阈值，则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
9.根据权利要求6所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述路线剪枝单元还被配置为:如果存在已经完全探索过的路线且该路线控制当前路线，则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
10.根据权利要求6所述的基于多个代价的路线规划设备，其中，所述路线剪枝单元还被配置为:如果存在已经探索过的子路线且该子路线控制当前路线的相应子路线，则指示路线探索单元停止对当前路线进行探索。
11.一种基于多个代价的路线规划方法，包括: 获取位置信息和用户偏好，所述用户偏好包括多个代价及其相应的权重； 基于位置信息来计算路线，并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线； 将结果路线的多个代价进行标准化，并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线；以及 按照所选择的路线的代价与用户偏好的符合程度，对所选择的路线进行排序。
12.根据权利要求11所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，所述用户偏好是由用户设置的或基于用户的历史数据自动获得的。
13.根据权利要求11所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，所述结果路线至少在一个代价上优于其他路线，并且所述结果路线在其他代价上不比其他路线的相应代价差。
14.根据权利要求11所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，将结果路线的多个代价进行标准化并基于标准化的代价来选择满足用户偏好的路线包括: 针对每个代价，将起点和终点之间的所有路线上该代价的最小值除以所有路线中每一路线上该代价的值，作为 每一路线上该代价的标准化值；以及 将每一路线上的每个代价的标准化值与用户偏好中相应的权重进行比较，并选择在所有代价上都满足用户偏好的路线。
15.根据权利要求11所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，针对每一条路线，基于该路线的标准化代价和用户偏好中相应代价的权重来构造表示该路线的代价和用户偏好的两条折线，并且基于这两条折线之间的相似度来计算该路线的所有代价值和用户偏好的符合程度。
16.根据权利要求11所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，基于位置来计算路线并基于用户偏好从计算得到的路线中选择结果路线包括: 探索从起点开始的每一个邻接节点以形成可能的路线； 对路线的代价进行估计；以及 根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索。
17.根据权利要求16所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，对路线的代价进行估计包括: 针对某个路线，将该路线中已探索的路径上的特定代价的值与还未探索的路径上的估计的特定代价的值相加，以获得该路线的特定代价的估计值。
18.根据权利要求16所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索包括:对于任意一个代价，如果当前路线上该代价的值大于特定阈值，则停止对当前路线进行探索。
19.根据权利要求16所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索包括:如果存在已经完全探索过的路线且该路线控制当前路线，则停止对当前路线进行探索。
20.根据权利要求16所述的基于多个代价的路线规划方法，其中，根据特定的剪枝原则停止对当前路线进行探索包括:如果存在已经探索过的子路线且该子路线控制当前路线的相应子路线， 则停止对当前路线进行探索。
【文档编号】G01C21/34GK104075720SQ201310098525
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】李曼, 胡卫松 申请人:日电（中国）有限公司