專利名稱：一種從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛導(dǎo)航方法，特別是涉及一種從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法。
背景技術(shù)：
為了改善現(xiàn)代物流運(yùn)輸業(yè)中貨物運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量，充分發(fā)揮運(yùn)輸車輛的效能，除了進(jìn)一步擴(kuò)大、改善城市道路系統(tǒng)和交通設(shè)施之外，所需投資更少、見效迅速更快、可行性更高的方法是加強(qiáng)運(yùn)輸?shù)目茖W(xué)組織管理。作為科學(xué)運(yùn)輸管理及智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要方面一物流配送車輛的調(diào)度問題是直接與消費(fèi)者相連的重要環(huán)節(jié)，涵蓋的作業(yè)流程眾多。 采用系統(tǒng)優(yōu)化的方法來確定配送線路是車輛調(diào)度的核心部分，即合理的進(jìn)行配貨優(yōu)化、貨物配裝優(yōu)化，特別是配送線路優(yōu)化，能夠大大提高運(yùn)輸效率，降低行駛費(fèi)用，減少車輛空駛里程，增加貨運(yùn)量，提高營運(yùn)收入，同時減少廢氣排放量，降低城市空氣污染水平，降低交通事故率。物流車輛調(diào)度技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)度和計(jì)算機(jī)輔助的、靜態(tài)的事先規(guī)劃調(diào)度，發(fā)展到現(xiàn)在的實(shí)時動態(tài)的智能調(diào)度。傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)度是根據(jù)調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行運(yùn)輸任務(wù)的分配、人員車輛班次的確定以及運(yùn)輸線路的制定。隨著車輛、運(yùn)輸量以及運(yùn)輸約束條件(例如服務(wù)時間窗口、貨物混裝限制等)的增加，人工排班的弊端日益顯現(xiàn)，往往導(dǎo)致線路不合理，浪費(fèi)了寶貴的運(yùn)輸資源。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)學(xué)工具的不斷運(yùn)用，人們開始嘗試對車輛路徑問題建立各種數(shù)學(xué)模型，并用計(jì)算機(jī)路徑計(jì)算與規(guī)劃，得到了很好的效果，可比人工調(diào)度節(jié)約至少10%的運(yùn)輸費(fèi)用。隨后這種方法在煙草運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)有了初步的應(yīng)用，但其缺點(diǎn)是當(dāng)面臨大規(guī)模問題時，運(yùn)算速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，實(shí)現(xiàn)從地圖數(shù)據(jù)中快速獲取多車輛的導(dǎo)航路徑。一種從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，用于生成多車輛從配送中心出發(fā)途經(jīng)若干服務(wù)點(diǎn)進(jìn)行服務(wù)后回到配送中心的導(dǎo)航路徑，包括以下步驟
1)數(shù)據(jù)獲取步驟獲取地圖數(shù)據(jù)、以及車輛必須經(jīng)過的所有服務(wù)點(diǎn)的服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)，該服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)至少包括服務(wù)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)；
2)導(dǎo)航路徑生成步驟根據(jù)所述地圖數(shù)據(jù)和所述服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)生成包含多條子線路的多車輛導(dǎo)航路徑，其包括以下子步驟
2-1)初始導(dǎo)航路徑生成步驟2-l-a):選擇一個服務(wù)點(diǎn)作為初始點(diǎn)，在車輛從配送中心去往該初始點(diǎn)以及從該初始點(diǎn)返回配送中心的路徑中，插入若干服務(wù)點(diǎn)作為該路徑的途經(jīng)點(diǎn)以形成一條子線路；2-1-b)重復(fù)步驟a以形成多條子線路，使得所有服務(wù)點(diǎn)均處于其中一條子線路的途經(jīng)點(diǎn)，從而形成初始導(dǎo)航路徑；2-1-c)通過所述地圖數(shù)據(jù)以及各服務(wù)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)計(jì)算出初始導(dǎo)航路徑的路程總長度Sl ；2-2)第一優(yōu)化步驟2-2-a)在初始導(dǎo)航路徑中，選擇任意一條子線路的一個途經(jīng)點(diǎn)， 將該途經(jīng)點(diǎn)隨機(jī)地與同一條子線路或非同一條子線路的其他途經(jīng)點(diǎn)進(jìn)行交換、或者選擇任意一條子線路的一段路徑段隨機(jī)地與同一條子線路或非同一條子線路的其他路徑段進(jìn)行交換以形成第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑，計(jì)算第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑的路程總長度S2，2-2-b):若S2<S1， 用第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑替代初始導(dǎo)航路徑并重復(fù)步驟2-2-a)，否則，直接重復(fù)步驟2-2-a)并累計(jì)1次第一優(yōu)化次數(shù)，當(dāng)?shù)谝粌?yōu)化次數(shù)大于預(yù)定值時，退出第一優(yōu)化步驟；
2-3)第二優(yōu)化步驟2-3-a):在第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑中，隨機(jī)地將任意一條子線路中的一個途經(jīng)點(diǎn)刪除，并重新將其隨機(jī)地插入至其原子線路或非原子線路中作為途經(jīng)點(diǎn)以形成第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑，計(jì)算出第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑的路程總長度S3，2-2-b):若S3<S2，用第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑替代第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑并重復(fù)步驟2-3-a)，否則直接重復(fù)步驟2-3-a)并累計(jì)1次第二優(yōu)化次數(shù)，當(dāng)?shù)诙?yōu)化次數(shù)大于預(yù)定值時，退出第二優(yōu)化步驟；
3)導(dǎo)航路徑輸出步驟將步驟2-3)得到的第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑發(fā)送至被導(dǎo)航車輛的導(dǎo)航終端中。優(yōu)選地，所述步驟2-1-a)中，插入服務(wù)點(diǎn)時，優(yōu)先選擇插入費(fèi)用函數(shù)最小的服務(wù)點(diǎn)進(jìn)行插入，所述插入費(fèi)用函數(shù) m’u，f) = C&u) + Cfy，f)-C(hJ),其中，分別是一條子線路中的兩個服務(wù)點(diǎn)』是待插入的服務(wù)點(diǎn)，C(i,u)、、C(Ij)分別是車輛從服務(wù)點(diǎn)I到U到J、及,到J所需要的費(fèi)用。優(yōu)選地，所述步驟2-1-a)中，所述初始點(diǎn)選擇未插入子線路中的距離配送中心最遠(yuǎn)的服務(wù)點(diǎn)。所述服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)還包括該服務(wù)點(diǎn)的貨物量，所述步驟a中，當(dāng)該子線路中的服務(wù)點(diǎn)的貨物量總和超過預(yù)設(shè)的值時，停止在該子線路中插入新的服務(wù)點(diǎn)。所述服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)還包括車輛到達(dá)該服務(wù)點(diǎn)的時間范圍要求，所述步驟2-1-a)中， 當(dāng)在子線路中插入新的服務(wù)點(diǎn)后車輛無法在要求的時間范圍內(nèi)到達(dá)時，停止在該子線路中插入新的服務(wù)點(diǎn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在第一優(yōu)化步驟中，采用交換路徑點(diǎn)或路徑段的方式進(jìn)行優(yōu)化，且途經(jīng)點(diǎn)或路徑段的交換均是隨機(jī)地在任意路徑間進(jìn)行，而只不局限于路徑內(nèi)或只局限于路徑間，從而能夠在很小的交換次數(shù)內(nèi)快速地從地圖中找出優(yōu)化路徑，能夠有效地提高導(dǎo)航系統(tǒng)的工作效率。。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖加是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的同一條子線路內(nèi)途經(jīng)點(diǎn)交換的示例圖； 圖2b是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的非同一條子線路內(nèi)途經(jīng)點(diǎn)交換的示例圖； 圖3a是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的同一條子線路內(nèi)路徑段交換的示例圖； 圖北是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的非同一條子線路內(nèi)路徑段交換的示例圖； 圖如是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的服務(wù)點(diǎn)在同一條子線路內(nèi)重定位的示例圖； 圖4b是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的服務(wù)點(diǎn)在非同一條子線路內(nèi)重定位的示例圖。
具體實(shí)施例方式下面對照附圖并結(jié)合優(yōu)選具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的闡述。本實(shí)施例涉及車輛導(dǎo)航系統(tǒng)及一種從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，用于針對分散的多個顧客(例如1000個)，在有限的資源下(例如50輛配送車輛)快速地從地圖數(shù)據(jù)中獲取最佳導(dǎo)航路徑，如圖1所示，車輛導(dǎo)航系統(tǒng)包括規(guī)劃調(diào)度服務(wù)器、供客戶上傳貨物配送請求的客戶端、用于從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的調(diào)度計(jì)算機(jī)、用于為調(diào)度計(jì)算機(jī)提供地圖數(shù)據(jù)的地圖服務(wù)器、車載GPS設(shè)備、以及用于供司機(jī)接收導(dǎo)航路徑的移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。所述從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法包括以下步驟
1)顧客向調(diào)度服務(wù)器提交貨物配送請求，配送請求一般包括貨物名稱、重量、體積、配送時間、地址、聯(lián)系電話等信息；調(diào)度服務(wù)器通知調(diào)度計(jì)算機(jī)收到新的顧客配送需求；
2)調(diào)度計(jì)算機(jī)收到調(diào)度指令后，首先從規(guī)劃服務(wù)器中獲取所有服務(wù)點(diǎn)(一個配送地址視為一個服務(wù)點(diǎn))的服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)(即每一個貨物配送請求對應(yīng)的全部信息或部分信息)，該服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)至少需要包括服務(wù)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)(即貨物配送地址)；然后，從地圖服務(wù)器中獲取的地圖數(shù)據(jù)；
3)調(diào)度計(jì)算機(jī)根據(jù)服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)、通過以下步驟從地圖數(shù)據(jù)中獲取包括多條子線路的多車輛導(dǎo)航路徑
3-1)初始導(dǎo)航路徑生成步驟3-l-a):選擇距離配送中心最遠(yuǎn)的服務(wù)點(diǎn)作為初始點(diǎn)，在車輛從配送中心去往該初始點(diǎn)以及從該初始點(diǎn)返回配送中心的路徑中，插入若干未安排的服務(wù)點(diǎn)作為該路徑的途經(jīng)點(diǎn)以形成一條子線路；3-1-b)重復(fù)步驟3-1-a)以形成多條子線路，使得所有服務(wù)點(diǎn)均處于其中一條子線路的途經(jīng)點(diǎn)，從而形成初始導(dǎo)航路徑；2-1-c)通過所述地圖數(shù)據(jù)以及各服務(wù)點(diǎn)的經(jīng)緯度計(jì)算出初始導(dǎo)航路徑的路程總長度Si。本實(shí)施例每一次在子線路中插入服務(wù)點(diǎn)均選取插入費(fèi)用函數(shù)最小的服務(wù)點(diǎn)，插入
函數(shù)/α U,乃的定義如下
權(quán)利要求
1.一種從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，用于生成多車輛從配送中心出發(fā)途經(jīng)若干服務(wù)點(diǎn)進(jìn)行服務(wù)后回到配送中心的導(dǎo)航路徑，其特征在于，包括以下步驟1)數(shù)據(jù)獲取步驟獲取地圖數(shù)據(jù)、以及車輛必須經(jīng)過的所有服務(wù)點(diǎn)的服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)，該服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)至少包括服務(wù)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)；2)導(dǎo)航路徑生成步驟根據(jù)所述地圖數(shù)據(jù)和所述服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)生成包含多條子線路的多車輛導(dǎo)航路徑，其包括以下子步驟2-1)初始導(dǎo)航路徑生成步驟2-l-a):選擇一個服務(wù)點(diǎn)作為初始點(diǎn)，在車輛從配送中心去往該初始點(diǎn)以及從該初始點(diǎn)返回配送中心的路徑中，插入若干服務(wù)點(diǎn)作為該路徑的途經(jīng)點(diǎn)以形成一條子線路；2-1-b):重復(fù)步驟2-1-a)以形成多條子線路，使得所有服務(wù)點(diǎn)均處于其中一條子線路的途經(jīng)點(diǎn)，從而形成初始導(dǎo)航路徑；2-1-c)通過所述地圖數(shù)據(jù)以及各服務(wù)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)計(jì)算出初始導(dǎo)航路徑的路程總長度Sl ；2-2)第一優(yōu)化步驟2-2-a)在初始導(dǎo)航路徑中，選擇任意一條子線路的一個途經(jīng)點(diǎn)， 將該途經(jīng)點(diǎn)隨機(jī)地與同一條子線路或非同一條子線路的其他途經(jīng)點(diǎn)進(jìn)行交換、或者選擇任意一條子線路的一段路徑段隨機(jī)地與同一條子線路或非同一條子線路的其他路徑段進(jìn)行交換以形成第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑，計(jì)算第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑的路程總長度S2，2-2-b):若S2<S1， 用第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑替代初始導(dǎo)航路徑并重復(fù)步驟2-2-a)，否則，直接重復(fù)步驟2-2-a)并累計(jì)1次第一優(yōu)化次數(shù)，當(dāng)?shù)谝粌?yōu)化次數(shù)大于預(yù)定值時，退出第一優(yōu)化步驟；2-3)第二優(yōu)化步驟2-3-a):在第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑中，隨機(jī)地將任意一條子線路中的一個途經(jīng)點(diǎn)刪除，并重新將其隨機(jī)地插入至其原子線路或非原子線路中作為途經(jīng)點(diǎn)以形成第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑，計(jì)算出第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑的路程總長度S3，2-2-b):若S3<S2，用第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑替代第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑并重復(fù)步驟2-3-a)，否則直接重復(fù)步驟2-3-a)并累計(jì)1次第二優(yōu)化次數(shù)，當(dāng)?shù)诙?yōu)化次數(shù)大于預(yù)定值時，退出第二優(yōu)化步驟；3)導(dǎo)航路徑輸出步驟將步驟2-3)得到的第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑發(fā)送至被導(dǎo)航車輛的導(dǎo)航終端中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，其特征在于所述步驟2-1-a)中，插入服務(wù)點(diǎn)時，優(yōu)先選擇插入費(fèi)用函數(shù)最小的服務(wù)點(diǎn)進(jìn)行插入，所述插入費(fèi)用函數(shù) i$AJ) = Q^) + C%，j)-Caj),其中，^分別是一條子線路中的兩個服務(wù)點(diǎn)，u是待插入的服務(wù)點(diǎn)，、Chf)、C(U)分別是車輛從服務(wù)點(diǎn) 到《、《到J、及 到J·所需要的費(fèi)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，其特征在于所述步驟2-1-a)中，所述初始點(diǎn)選擇未插入子線路中的距離配送中心最遠(yuǎn)的服務(wù)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，其特征在于所述服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)還包括該服務(wù)點(diǎn)的貨物量，所述步驟2-1-a)中，當(dāng)該子線路中的服務(wù)點(diǎn)的貨物量總和超過預(yù)設(shè)的值時，停止在該子線路中插入新的服務(wù)點(diǎn)；所述第一優(yōu)化導(dǎo)航路徑、所述第二優(yōu)化導(dǎo)航路徑中任意一條子線路中的服務(wù)點(diǎn)的貨物量總和也不能夠超過該預(yù)設(shè)的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，其特征在于所述服務(wù)點(diǎn)數(shù)據(jù)還包括車輛到達(dá)該服務(wù)點(diǎn)的時間范圍要求，所述步驟2-1-a)中，當(dāng)在子線路中插入新的服務(wù)點(diǎn)后車輛無法在要求的時間范圍內(nèi)到達(dá)時，停止在該子線路中插入新的服務(wù)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從地圖數(shù)據(jù)中獲取多車輛導(dǎo)航路徑的方法，用于生成多車輛從配送中心出發(fā)途經(jīng)若干服務(wù)點(diǎn)進(jìn)行服務(wù)后回到配送中心的導(dǎo)航路徑，其包括數(shù)據(jù)獲取步驟、導(dǎo)航路徑生成步驟以及導(dǎo)航路徑輸出步驟，所述導(dǎo)航路徑生成步驟包括初始導(dǎo)航路徑生成步驟、第一優(yōu)化步驟、第二優(yōu)化步驟。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠快速地從地圖數(shù)據(jù)中獲取優(yōu)化導(dǎo)航路徑。
文檔編號G01C21/34GK102445208SQ201110281769
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者戚銘堯 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院