用于动态路径优化的系统和方法

用于动态路径优化的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了动态路径优化的技术。在一些实施例中，一种方法包括：接收确定从源地理位置至目的地地理位置的最优路径的指令，并且使用多个子路径的每个子路径的对应历史交通信息来确定从源地理位置至目的地地理位置的最优路径。每个子路径的历史交通信息可以对应于在对应子路径的开始位置处的估计到达时间，并且可以用于从多个子路径选择子路径。选择的子路径可以限定最优路径。在一些实施例中，历史交通信息包括对应子路径的交通流的指示。在一些实施例中，交通流的指示包括交通流的平均速度。
【专利说明】用于动态路径优化的系统和方法

【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及数据处理的【技术领域】，并且在各个实施例中涉及动态路径优化 的方法和系统。

【背景技术】
[0002] 路径优化在诸如物流执行、网络路由协议和飞机飞行轨迹优化的各种应用中扮演 重要角色。然而，在现实世界中经常出现复杂情况。

【专利附图】

【附图说明】
[0003] 在附图的图中通过示例而非限制性地例示了本公开的一些实施例，在附图中，相 似的附图标号指示类似的元件，并且在附图中：
[0004] 图1图示根据一个示例实施例的、反映在地图上的路径优化的真实世界复杂情况 的物流执行示例；
[0005] 图2是图示根据一个示例实施例的客户端服务器系统的网络图；
[0006] 图3是图示根据一个示例实施例的在企业应用平台中的企业应用和服务的框图；
[0007] 图4是图示根据一个示例实施例的动态路径优化系统的框图；
[0008] 图5是图示根据一个示例实施例的确定最优路径的方法的流程图；
[0009] 图6是图示根据一个示例实施例的确定最优路径的方法的流程图；
[0010] 图7是图示根据一个示例实施例的确定最优路径的方法的流程图；
[0011] 图8A-8B图示根据一个示例实施例的相邻节点和对应子路径的选择；以及
[0012] 图9是根据一个示例实施例的、其上可以执行在此所述的方法的示例计算机系统 的框图。

【具体实施方式】
[0013] 公开了动态路径优化的示例方法和系统。在下面的说明中，为了说明的目的，阐述 了多个具体细节，以便示例实施例的透彻理解。然而，对于本领域内的技术人员显然，可以 在没有这些具体细节的情况下实施本实施例。
[0014] 在现实世界的路径优化中可能遇到几个困难，包括但是不限于：交通流在所有道 路上是动态的和变化的；交通阻塞是基于时间的；在规定区域中在确定的时间段期间存在 交通限制；以及，在规定的路段中存在速度限制。
[0015] 在涉及物流执行的一个示例中，预期卡车快速向目的地运送货物。图1图示根据 一个示例实施例的物流执行示例1〇〇,其反映在地图Iio上的路径优化的现实世界复杂情 况。在示例100中，在8: OOam确定运输卡车120从起始位置至目的地位置130行进的路径 140。如所示，当在8:00am确定路径140时，该确定基于对于确定路径140的时间特有的一 个或多个交通状况，诸如交通阻塞150的存在。然而，这些交通状况可能到运输卡车到达它 们的出现位置的时间的时候已发生改变。例如，虽然当在运输卡车EB-5仍在起始位置的同 时在8: OOam处确定路径140时交通阻塞150可能在距离起始位置10公里的确定区域中出 现，但是到卡车可能到达那个区域的时间(例如，在图1中的8:30am)的时候，交通阻塞150 可能已经清除或已经缓解。当前的路径优化解决方案不考虑在交通状况中的该基于时间的 改变的情况。
[0016] 可以将路径优化的复杂问题分解为子问题。在每个子问题中，可以获得用于反映 车辆的预期到达数据的时间戳（timestamp)，由此将动态交通信息转换为在对应路段处的 静态信息。动态规划方法可以用于使用动态交通信息来优化总体成本。该动态手段可以包 括下面的特征的任何组合，稍后在本公开中更详细地描述该下面的特征：
[0017] ?数据收集：可以收集和向数据库内输入交通流的历史信息(例如，平均速度)、道 路距离和交通限制。
[0018] ?优化：可以将问题划分为几个阶段，在每个阶段处需要策略决策。
[0019] ?最优策略：可以根据从源节点到当前节点的最小成本（即时成本）和最小的即将 到来的成本(未来成本）来在每个阶段处评估最小成本。可以以多种方式来设置该成本，包 括但是不限于距离、行程时间、支付费用等。
[0020] ?时间戳：可以使用相对于（from)源的最小成本向当前节点授予时间戳。
[0021] 在一些实施例中，路径优化系统使用时间成本的动态评估。与传统的静态路径优 化方法不同,本公开的技术可以根据实时交通信息来评估时间成本。
[0022] 在一些实施例中，一种方法包括：接收确定从源地理位置至目的地地理位置的最 优路径的指令；并且，使用多个子路径的每个子路径的对应历史交通信息来确定从源地理 位置至目的地地理位置的最优路径。每个子路径的历史交通信息可以对应于在对应子路径 的开始位置处的估计到达时间，并且用于从多个子路径选择子路径。选择的子路径可以限 定最优路径。
[0023] 在一些实施例中，历史交通信息包括对应子路径的交通流的指示。在一些实施例 中，交通流的指示包括交通流的平均速度。在一些实施例中，历史交通信息进一步包括对应 子路径的可获得性的指示。
[0024] 在一些实施例中，基于对最小化行程时间的偏好来选择每个选择的子路径。在一 些实施例中，确定最优路径包括：将多个节点的每个与多个地理位置中的对应一个相关联。 所述多个地理位置可以包括源地理位置、目的地地理位置、每个子路径的开始位置和每个 子路径的结束位置。可以对于所述多个节点的当前节点从所述多个节点确定相邻节点。每 个相邻节点可以经由对应子路径连接到当前节点。可以基于在当前节点的估计的到达时间 的对应历史交通信息来估计经由对应子路径行进到相邻节点的每个的对应时间成本。可以 选择相邻节点之一和对应子路径以包括在最优路径中。可以更新当前节点为等于所选择的 相邻节点。可以重复所述确定、估计、选择和更新步骤，直到当前节点等于目的地地理位置 的对应节点。
[0025] 在一些实施例中，使得在装置上向用户显示关于最优路径的信息。在一些实施例 中，关于最优路径的信息包括最优路径的时间成本、使用最优路径在目的地地理位置处的 估计到达时间和最优路径的选择的子路径中的至少一个。
[0026] 在此公开的方法或实施例可以被实现为具有一个或多个模块(例如，硬件内或软 件模块）的计算机系统。这样的模块可以被计算机系统的一个或多个处理器执行。在一些 实施例中，非瞬态机器可读存储装置可以存储一组指令，所述指令当被至少一个处理器执 行时使得所述至少一个处理器执行在本公开内描述的操作和方法步骤。
[0027] 图2是图示根据一个示例实施例的客户端服务器系统的网络图。以企业应用平台 212的示例形式的平台（例如，机器和软件）经由网络214 (例如，因特网）向一个或多个客 户端提供服务器侧功能。图2图示了例如具有编程客户端（programmatic client)218(例 如，浏览器，诸如由华盛顿州的Redmond的微软公司开发的INTERNET EXPLORER浏览器）的 客户端机器216、具有小设备网络客户端220 (例如，没有脚本引擎的浏览器)的小设备客户 端机器222和具有编程客户端219的客户端/服务器机器217。
[0028] 具体转向企业应用平台212,网络服务器224和应用编程接口（API)服务器225可 以耦合到应用服务器226,并且向应用服务器226提供网络和编程接口。应用服务器226可 以继而耦合到便利对于一个或多个数据库230的访问的一个或多个数据库服务器228。网 络服务器224、应用编程接口（API)服务器225、应用服务器226和数据库服务器228可以 容纳跨功能（cross-functional)服务232。应用服务器226可以进一步容纳域应用234。
[0029] 跨功能服务232向利用企业应用平台212的用户和处理提供服务。例如，跨功能 服务232可以向操作客户端机器216、客户端/服务器机器217和小设备客户端机器222的 用户提供门户服务(例如，网络服务)、数据库服务和到域应用234的连接。另外，跨功能服务 232可以提供环境，该环境用于向现有的应用提供增强，并且用于将第三方和遗留应用与现 有的跨功能服务232和域应用234整合。而且，虽然在图2中所示的系统200使用客户端 服务器架构，本发明的实施例当然不限于这样的架构，并且可以同样良好地应用在分布式 或对等的架构系统中。
[0030] 图3是图示根据一个示例实施例的在企业应用平台212中的企业应用和服务的框 图。企业应用平台212可以包括跨功能服务232和域应用234。跨功能服务232可以包括 门户模块240、关系数据库模块242、连接器和消息传送模块244、应用编程接口（API)模块 246和开发模块248。
[0031] 门户模块240可以对于客户端机器216、小设备客户端机器222和客户端/服务 器机器217使能对于其他跨功能服务232和域应用234的单个接入点。门户模块240可 以用于处理、创建（author)和维持向用户呈现内容(例如，用户界面元素和导航控件）的网 页。另外，门户模块240可以使能用户角色，S卩如下构造，该构造将角色与如下专用环境相 关联，该专用环境由用户利用来执行任务、利用服务和与其他用户和在限定的范围内交换 信息。例如，该角色可以确定用户可获得的内容和用户可以执行的行为。门户模块240包 括产生模块、通信模块、接收模块和再生模块。另外，门户模块240可以符合网络服务标准， 并且/或者利用各种因特网技术，包括Java、Java2平台企业版本、SAP的高级商业应用编 程语言（ABAP)和Web Dynpro、可扩展标记语言（XML)、Java加密体系结构、Java认证和授 权服务、X. 509、轻量级目录访问协议、Web服务定义语言、WebSphere服务注册和存储库、简 单对象访问协议、通用描述发现和集成以及Microsoft. NET。
[0032] 关系数据库模块242可以提供用于访问包括用户界面库236的数据库230的支持 服务。关系数据库模块242可以为对象关系映射、数据库独立性和分布式计算提供支持。 关系数据库模块242可以用于增加、删除、更新和管理数据库元素。另外，关系数据库模块 242可以符合数据库标准，并且/或者使用各种数据库技术，包括结构化查询语言（SQL)、结 构化查询语言数据库连接、Oracle、MySQL、UNICODE、Java数据库连接。
[0033] 连接器和消息传送模块244可以通过提供公共消息传送应用处理接口来使能跨 越由跨功能服务232和域应用234使用的不同类型的消息传送系统的通信。连接器和消息 传送模块244可以使能在企业应用平台212上的异步通信。
[0034] 应用编程接口（API)模块246可以通过作为服务向现有和新的应用暴露接口来使 能基于服务的应用的开发。可以在作为中央位置的平台中包括存储库，以当建立应用时找 到可获得服务。
[0035] 开发模块248可以提供开发环境，用于在企业应用平台212上增加、整合、更新和 扩展软件部件，而不影响现有的跨功能服务232和域应用234。
[0036] 转向域应用234,客户关系管理应用250可以使能对于来自多个数据源和商业处 理的的相关个性化信息的访问，并且可以便利该相关个性化信息的收集和存储。以将购买 者发展为长期客户为任务的企业人员可以利用客户关系管理应用250来贯穿客户参与周 期向购买者提供帮助。
[0037] 企业人员可以利用财务应用252和商业处理来跟踪和控制在企业应用平台212内 的财务事务。财务应用252可以促进与财务管理相关联的操作、分析和协作任务的执行。具 体地说，财务应用252可以使能与财务问责制、规划、预测和管理财务成本相关的任务的执 行。
[0038] 人力资源应用254可以被企业人员和商业处理利用来管理、部署和跟踪企业人 员。具体地说，人力资源应用254可以使能人力资源问题的分析，并且基于实时信息来便利 人力资源决策。
[0039] 产品使用期限管理应用256可以使能贯穿产品的使用期限的产品的管理。例如， 产品使用期限管理应用256可以使能在商业伙伴之间的协同工程、定制产品开发、项目管 理、资产管理和质量管理。
[0040] 供应链管理应用258可以使能在供应链中观察到的性能的监控。供应链管理应用 258可以促进对于生产计划的遵守和产品和服务的按时交付。
[0041] 第三方应用260以及遗留应用262可以与域应用234整合，并且利用在企业应用 平台212上的跨功能服务232。
[0042] 图4是图示根据一个示例实施例的动态路径优化系统400的框图。动态路径优化 系统400可以包括动态路径优化模块410。在一些实施例中，动态路径优化模块410可以被 包含到图2中的企业应用平台212内（例如，在应用服务器226上)。然而，可以考虑，其他 配置也在本公开的范围内。
[0043] 动态路径优化模块410可以被配置来接收用于确定从源地理位置至目的地地理 位置的最优路径的一个或多个指令。该指令可以由用户450在装置(在图2中的机器216、 217、222的任何一个）发起或提供。
[0044] 动态路径优化模块410可以被配置来使用可以指示可以被选择来形成最优路径 的多个子路径的地理信息432和多个子路径的每个的对应历史交通信息434来确定从源地 理位置至目的地地理位置的最优路径。子路径可以包括连接两个地理点或节点的道路或路 段。地理信息432和历史交通信息434可以存储在一个或多个数据库430上。在一些实施 例中，数据库430可以被并入到图2的数据库230内。然而，可以考虑，其他配置也在本公 开的范围内。
[0045] 地理信息432可以包括用于描述节点和道路分配的信息。地理信息432的示例包 括但是不限于下面的部分：
[0046] ?源节点：正被确定的路径的起始位置(例如，运输卡车离开的位置)。
[0047] ?目的地节点：正被确定的路径的目的地位置(例如，运输卡车在完成其旅程时应 到达的位置)。
[0048] ?开始节点ID :在源节点和目的地节点之间的路径上的中间开始节点ID ;每个子 路径的对应开始位置。
[0049] ?结束节点ID :在源节点和目的地节点之间的路径上的中间结束节点：每个子路 径的对应结束位置。
[0050] ?道路距离：在相邻开始节点和结束节点对之间的路段距离。
[0051] 在一些实施例中，可以从一个或多个地图获得地理信息432,或地理信息432可以 包括一个或多个地图。在一些实施例中，结束节点与开始节点相关联，开始节点是结束节点 的邻居或直接地连接到结束节点。在一些实施例中，在开始节点和结束节点对连接中不允 许存在任何其他节点。在一些实施例中，可以固定源节点和目的地节点。
[0052] 在一些实施例中，历史交通信息434包括关于交通流和交通限制的基于时间的信 息。可以从历史记录(例如，从由政府实体收集或保持的历史记录)获得历史交通信息434。 历史交通信息434的示例包括但是不限于下面的部分 ：
[0053] ?道路名称/ID :路段(子路径）的唯一名称或ID。
[0054] ?时间段：记录的时间段(例如，9:00?9:30)。
[0055] ?交通流：指示对应路段的交通流的度量(例如，交通流的平均速度、在路段上的车 辆的平均数量)。
[0056] ?交通限制：对应路段的可获得性的指示；例如，如果在进行建造并且路段关闭， 则可以将路段看作不可获得来用于最优路径；在一些实施例中，使用值1来表示限制，并且 使用值〇来表示无限制。
[0057] ?速度限制：对应路段的最大允许速度(例如,速度限制)。
[0058] 在所列出的属性中，相对于在任何两个相邻节点之间的特定路段提供交通信息。 在一些实施例中，仅采样具有交通监控器的节点，而在路段中使用相同信息来考虑近处的 不太重要的节点。在一些实施例中，上面提供的所有交通信息与在节点之间的道路或路段 相关联，而不是与特定节点相关联。
[0059] 向回参见图4,输入数据采样模块420可以用于采样和预处理来自数据库430的 地理信息432和历史交通信息434。输入数据采样模块420可以向动态路径优化模块410 提供地理信息432和历史交通信息434,动态路径优化模块410可以然后使用地理信息432 和历史交通信息434来确定最优路径。
[0060] 动态路径优化模块410可以使得经由显示模块440来向用户450显示关于最优路 径的信息。在一些实施例中，显示模块440可以被包含到用户450的装置内。可以以用户 友好的方式来向用户450显示最优路径和关于最优路径的细节。
[0061] 在一些实施例中，动态路径优化模块410可以输出具有节点序列的路径表格以及 所确定的最优路径的总的时间成本。该路径表格可以包括但是不限于下面的信息：
[0062] ?节点ID :在所确定的从源位置至目的地位置的路径上的中间节点。
[0063] ?时间戳：在每个节点处的到达时间。
[0064] ?时间成本：在每个相邻对的节点之间的每个子路径(例如，路段）的时间成本。
[0065] 可以使用路径表格来示出在最优路径中的所有经历的节点。与传统方法相反，在 此，可以使用时间戳来输出与在路径中的节点相关联的预期到达时间。另外，路径表格也能 够记录在较大问题的每个阶段处的划分的子问题的最优解决方案。换句话说，可以逐个阶 段地产生在路径表格中的经历的节点。
[0066] 在一些实施例中，动态路径优化模块410可以使用下面的优化方法的任何一种或 其组合来确定最优路径。
[0067] 图5是图示根据一个示例实施例的确定最优路径的方法500的流程图。可以考虑， 可以通过系统或系统的模块(例如，在图4中的动态路径优化模块410)来执行方法500的 操作。在操作510,可以接收确定从源地理位置至目的地地理位置的最优路径的指令。在操 作520,可以使用多个子路径的每个的对应历史交通信息来确定从源地理位置至目的地地 理位置的最优路径。子路径可以对应于路段。每个子路径的历史交通信息可以对应于在对 应子路径的开始位置处的估计到达时间，并且可以用于从多个子路径选择子路径。所选择 的子路径可以限定最优路径。在操作530,可以使得向用户显示所确定的最优路径或其细 节。可以考虑，可以向方法500内包含在本公开内描述的其他特征的任何一个。
[0068] 在一些实施例中，可以使用节点来表示子路径或路段的连接点。节点可以被表示 为Vi, i=l, 2,…，N,其中，N是节点的数量。在节点Vi和Vj之间的距离可以被表示为dy。 在两个相邻节点之Vi和 '间的成本可以被评估为在这两个节点之间的时间成本(例如，从 Vi行进到Vj的估计的时间量)。如果在时间t的交通流被表达为平均速度交通流Si^ t,则 可以将成本评估为：
[0069]

【权利要求】
1. 一种计算机实现的方法，包括： 接收确定从源地理位置至目的地地理位置的最优路径的指令；并且 通过具有存储器和至少一个处理器的机器来使用多个子路径的每个子路径的对应历 史交通信息来确定从所述源地理位置至所述目的地地理位置的最优路径，每个子路径的所 述历史交通信息对应于在所述对应子路径的开始位置处的估计到达时间，并且用于从所述 多个子路径选择子路径，所选择的子路径限定所述最优路径。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述历史交通信息包括所述对应子路径的交通 流的指示。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，交通流的指示包括交通流的平均速度。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述历史交通信息进一步包括所述对应子路径 的可获得性的指示。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，基于对最小化行程时间的偏好来选择每个选择 的子路径。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述最优路径包括： 将多个节点的每个与多个地理位置中的对应一个相关联，所述多个地理位置包括所述 源地理位置、所述目的地地理位置、每个子路径的开始位置和每个子路径的结束位置； 对于所述多个节点的当前节点从所述多个节点确定相邻节点，每个相邻节点经由对应 子路径连接到所述当前节点； 基于在所述当前节点的所述估计的到达时间的对应历史交通信息，估计经由对应子路 径行进到所述相邻节点的每个的对应时间成本； 选择所述相邻节点之一和对应子路径以包括在所述最优路径中； 更新所述当前节点为等于所选择的相邻节点；并且 重复所述确定、估计、选择和更新步骤，直到所述当前节点等于所述目的地地理位置的 所述对应节点。
7. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使得在装置上向用户显示关于所述最优 路径的信息。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，关于所述最优路径的信息包括所述最优路径的 时间成本、使用所述最优路径在所述目的地地理位置处的估计到达时间和所述最优路径的 所选择的子路径中的至少一个。
9. 一种系统，包括： 机器，其具有存储器和至少一个处理器；以及 在所述机器上的动态路径优化模块，所述动态路径优化模块被配置为： 接收确定从源地理位置至目的地地理位置的最优路径的指令；并且 使用多个子路径的每个子路径的对应历史交通信息来确定从所述源地理位置至所述 目的地地理位置的最优路径，每个子路径的所述历史交通信息对应于在所述对应子路径的 开始位置处的估计到达时间，并且用于从所述多个子路径选择子路径，所选择的子路径限 定所述最优路径。
10. 根据权利要求9所述的系统，其中，所述历史交通信息包括所述对应子路径的交通 流的指示。
11. 根据权利要求10所述的系统，其中，交通流的指示包括交通流的平均速度。
12. 根据权利要求10所述的系统，其中，所述历史交通信息进一步包括所述对应子路 径的可获得性的指示。
13. 根据权利要求9所述的系统，其中，所述动态路径优化模块被配置为基于对最小化 行程时间的偏好来选择子路径。
14. 根据权利要求9所述的系统，其中，所述动态路径优化模块被进一步配置为： 将多个节点的每个与多个地理位置中的对应一个相关联，所述多个地理位置包括所述 源地理位置、所述目的地地理位置、每个子路径的开始位置和每个子路径的结束位置； 对于所述多个节点的当前节点从所述多个节点确定相邻节点，每个相邻节点经由对应 子路径连接到所述当前节点； 基于在所述当前节点的所述估计的到达时间的对应历史交通信息，估计经由对应子路 径行进到所述相邻节点的每个的对应时间成本； 选择所述相邻节点之一和对应子路径以包括在所述最优路径中； 更新所述当前节点为等于所选择的相邻节点；并且 重复所述确定、估计、选择和更新步骤，直到所述当前节点等于所述目的地地理位置的 所述对应节点。
15. 根据权利要求9所述的系统，其中，所述动态路径优化模块被进一步配置为使得在 装置上向用户显示关于所述最优路径的信息。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中，关于所述最优路径的信息包括所述最优路径 的时间成本、使用所述最优路径在所述目的地地理位置处的估计到达时间和所述最优路径 的所选择的子路径中的至少一个。
17. -种非瞬态机器可读存储装置，有形地包含一组指令，所述指令当被至少一个处理 器执行时使得所述至少一个处理器执行包括下述部分的一组操作： 接收确定从源地理位置至目的地地理位置的最优路径的指令；并且 使用多个子路径的每个子路径的对应历史交通信息来确定从所述源地理位置至所述 目的地地理位置的最优路径，每个子路径的所述历史交通信息对应于在所述对应子路径的 开始位置处的估计到达时间，并且用于从所述多个子路径选择子路径，所选择的子路径限 定所述最优路径。
18. 根据权利要求17所述的非瞬态机器可读存储装置，其中，所述历史交通信息包括 所述对应子路径的交通流的指示。
19. 根据权利要求17所述的非瞬态机器可读存储装置，其中，基于对最小化行程时间 的偏好来选择每个选择的子路径。
20. 根据权利要求17所述的非瞬态机器可读存储装置，其中，确定所述最优路径包括： 将多个节点的每个与多个地理位置中的对应一个相关联，所述多个地理位置包括所述 源地理位置、所述目的地地理位置、每个子路径的开始位置和每个子路径的结束位置； 对于所述多个节点的当前节点从所述多个节点确定相邻节点，每个相邻节点经由对应 子路径连接到所述当前节点； 基于在所述当前节点的所估计的到达时间的对应历史交通信息，估计经由对应子路径 行进到所述相邻节点的每个的对应时间成本； 选择所述相邻节点之一和对应子路径以包括在所述最优路径中； 更新所述当前节点为等于所选择的相邻节点；并且 重复所述确定、估计、选择和更新步骤，直到所述当前节点等于所述目的地地理位置的 所述对应节点。
【文档编号】G06Q10/04GK104517155SQ201310445546
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】程羽, 王梦蛟, 黎文宪 申请人:Sap欧洲公司