本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)路徑規(guī)劃算法、信息通信、電子地圖等領(lǐng)域，特別涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法的地圖路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，越來越多的道路構(gòu)成了四通八達(dá)的交通網(wǎng)，拉近了人們之間的距離，然而，在我們享受著交通現(xiàn)代化建設(shè)帶來便利的同時(shí)，也出現(xiàn)了很多問題，復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)使人們無(wú)法適從，頻繁的交通擁堵使人們難以選擇正確的行車線路，處于陌生環(huán)境時(shí)無(wú)法確定自己的位置和附近的交通狀況及設(shè)施分布，這些問題的存在經(jīng)常給人們帶來困擾，也浪費(fèi)了人們的時(shí)間。

近幾年來，隨著GPS定位的民用化和GIS系統(tǒng)的不斷發(fā)展，加上解決上述問題的緊迫性，越來越多的地圖導(dǎo)航系統(tǒng)層出不窮，它們的出現(xiàn)極大得方便了人們的生活，大家可以借助導(dǎo)航系統(tǒng)隨時(shí)隨地地了解自己所處的地理位置和周邊環(huán)境，結(jié)合當(dāng)前的道路情況做出最合理的規(guī)劃，尋找抵達(dá)目的地的最優(yōu)路徑，也可以快速找到周邊所需設(shè)施，便捷有效，有效避免了出行中迷路、繞路、擁堵等情況的發(fā)生，最近無(wú)人駕駛等方向的研究也非?；馃?，它的發(fā)展更加離不開精確合理的定位和路徑規(guī)劃，錯(cuò)綜復(fù)雜的道路形成一個(gè)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)地點(diǎn)都可以看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，他們之間的道路可以看作邊，導(dǎo)航的核心問題就是實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的路徑規(guī)劃，為用戶提供最優(yōu)的路徑選擇，因此，常見的網(wǎng)絡(luò)路徑選擇規(guī)劃算法都可以經(jīng)過適當(dāng)修改后，應(yīng)用于地圖路徑規(guī)劃問題，在車載導(dǎo)航系統(tǒng)中，城市道路網(wǎng)的表現(xiàn)形式一般為GIS矢量電子地圖，采用的是Shape格式的矢量地圖結(jié)構(gòu)文件，矢量地圖數(shù)據(jù)是路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)，路徑規(guī)劃的過程是將路網(wǎng)數(shù)據(jù)構(gòu)造成拓?fù)鋱D，然后基于具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)用路徑搜索算法進(jìn)行尋徑的過程，尋徑時(shí)如何快速準(zhǔn)確地找出城市路網(wǎng)中起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)之間的最優(yōu)路徑，很大程度上取決于矢量地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和路徑搜索算法的選擇。

由此可見，導(dǎo)航系統(tǒng)的核心之一是路徑規(guī)劃問題，它直接決定了一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的有效性和可用性，由于現(xiàn)實(shí)中的道路普遍呈網(wǎng)狀分布，因此可以利用常見的網(wǎng)絡(luò)路徑選擇搜索算法，如Dijkstra算法與最佳優(yōu)先搜索等，加以修改之后對(duì)地圖路徑進(jìn)行規(guī)劃，為用戶選擇最優(yōu)路徑，現(xiàn)在雙向廣度搜索算法、啟發(fā)式最優(yōu)路徑搜索算法等都取得了不錯(cuò)的效果。

然而，現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)還都普遍存在著一定問題，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1)很多系統(tǒng)都是按照系統(tǒng)中保存的電子地圖直接進(jìn)行靜態(tài)規(guī)劃，而多種因素的影響和路況的實(shí)時(shí)變化，導(dǎo)致很難找到最優(yōu)路徑；

(2)地圖系統(tǒng)中經(jīng)常存在信息更新不及時(shí)的情況，在設(shè)施發(fā)生變動(dòng)時(shí)，很多時(shí)候規(guī)劃結(jié)果會(huì)發(fā)生偏差，有些路徑甚至?xí)豢蛇_(dá)；

(3)在進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，綜合考慮的因素太少，例如天氣、突發(fā)事故等情況，經(jīng)常導(dǎo)致最終的結(jié)果并不是最優(yōu)；

(4)一次導(dǎo)航進(jìn)行過程中，現(xiàn)有系統(tǒng)都只能顯示出規(guī)劃完成時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)，如路線、剩余距離和時(shí)間等，無(wú)法在行駛過程中動(dòng)態(tài)變化，顯示最新的結(jié)果，也不能實(shí)時(shí)根據(jù)外界條件的變化對(duì)路線進(jìn)行微調(diào)；

(5)現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)用戶偏好進(jìn)行路徑規(guī)劃，例如分析收集到的用戶信息，可以得出用戶偏好，從而推薦用戶可能最喜歡的路線；

(6)普遍沒有反饋機(jī)制，不能根據(jù)用戶的使用情況來優(yōu)化系統(tǒng)，例如很多用戶在某地掉頭或不按規(guī)劃路線走，可以判斷此路不通；

(7)缺少人機(jī)交互，很多時(shí)候用戶無(wú)法事先在系統(tǒng)中寫入自己的用路需求，在用路過程中也不能很方便得向系統(tǒng)反應(yīng)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法的地圖路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法的地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)，包括：

信息獲取模塊，用于獲取用戶輸入的出發(fā)地與目的地，并從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中獲取所述出發(fā)地與所述目的地的交通信息，同時(shí)調(diào)用互聯(lián)網(wǎng)上的交通信息及交通控制中心發(fā)布的實(shí)時(shí)交通信息，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)；

定位模塊，用于根據(jù)用戶輸入的出發(fā)地與目的地，在地圖中查找所述出發(fā)地與所述目的地的位置；

信息處理模塊，用于將所述交通信息與所述實(shí)時(shí)交通信息進(jìn)行處理，生成交通信息參數(shù)，并將所述交通信息參數(shù)發(fā)送到路徑規(guī)劃模塊；

所述路徑規(guī)劃模塊，用于根據(jù)所述交通信息參數(shù)與所述出發(fā)地與所述目的地的位置，通過網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，查找N條路徑并返回給用戶，用戶選定所需路徑。

還包括動(dòng)態(tài)更新模塊，用于用戶在選定路線后，實(shí)時(shí)刷新用戶的位置及周邊環(huán)境，對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)微調(diào)，為用戶顯示的當(dāng)前位置、交通信息及剩余到達(dá)時(shí)間。

還包括信息反饋模塊，用于用戶在使用所述系統(tǒng)的過程中遇到任何問題或突發(fā)情況，主動(dòng)反饋給所述系統(tǒng)，幫助所述系統(tǒng)更好得實(shí)現(xiàn)地圖路徑規(guī)劃。

所述信息處理模塊中，所述交通信息參數(shù)還包括獲取用戶最近一段時(shí)間內(nèi)使用所述系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，獲取用戶的使用偏好，作為地圖路徑規(guī)劃時(shí)的考慮因素；

獲取對(duì)所有用戶最近一段時(shí)間內(nèi)在所述出發(fā)地與所述目的地的路徑選擇情況進(jìn)行分析，獲取路徑被選擇次數(shù)為N的路徑，并生成交通信息參數(shù)。

所述網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法為設(shè)出發(fā)地S、目的地D，輸出為出發(fā)地S與目的地D之間的一條路徑，具體步驟為：

判斷出發(fā)地S與目的地D所在的路網(wǎng)級(jí)別，假設(shè)出發(fā)地S位于第i級(jí)路網(wǎng)G_i，目的地D位于第j級(jí)路網(wǎng)G_j，則在第i級(jí)路網(wǎng)G_i上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離出發(fā)地S最近的位于i-1級(jí)路網(wǎng)G_i-1上的節(jié)點(diǎn)S_i-1，接著在第i-1級(jí)路網(wǎng)G_i-1上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離節(jié)點(diǎn)S_i-1最近的位于i-2級(jí)路網(wǎng)G_i-2上的節(jié)點(diǎn)S_i-2，直到在第2級(jí)路網(wǎng)G₂上找到距離S₂最近的位于最低級(jí)路網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)S₁，獲取從出發(fā)地S到S₁的路徑序列R_S1；同樣在第j級(jí)路網(wǎng)G_j上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離目的地D最近的位于j-1級(jí)路網(wǎng)G_j-1上的節(jié)點(diǎn)D_j-1，接著在第j-1級(jí)路網(wǎng)G_j-1上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離D_j-1最近的位于j-2級(jí)路網(wǎng)G_j-2上的節(jié)點(diǎn)S_j-2，直到在第2級(jí)路網(wǎng)G₂上找到距離D₂最近的位于最低級(jí)路網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)D₁，獲取從目的地D到D₁的路徑序列R_D1；

在最低級(jí)路網(wǎng)G₁上，調(diào)用啟發(fā)式最優(yōu)路徑搜索算法，搜索從S₁到D₁的最短路徑，得到路徑序列R_S1D1；

將R_S1，R_D1，R_S1D1結(jié)合，輸出出發(fā)地S到目的地D之間的一條最優(yōu)路徑。

本發(fā)明還提出一種基于網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法的地圖路徑規(guī)劃方法，包括：

步驟1，獲取用戶輸入的出發(fā)地與目的地，并從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中獲取所述出發(fā)地與所述目的地的交通信息，同時(shí)調(diào)用互聯(lián)網(wǎng)上的交通信息及交通控制中心發(fā)布的實(shí)時(shí)交通信息，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)；

步驟2，根據(jù)用戶輸入的出發(fā)地與目的地，在地圖中查找所述出發(fā)地與所述目的地的位置；

步驟3，將所述交通信息與所述實(shí)時(shí)交通信息進(jìn)行處理，生成交通信息參數(shù)，并將所述交通信息參數(shù)發(fā)送到路徑規(guī)劃模塊；

所述路徑規(guī)劃模塊，用于根據(jù)所述交通信息參數(shù)與所述出發(fā)地與所述目的地的位置，通過網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，查找N條路徑并返回給用戶，用戶選定所需路徑。

還包括用戶在選定路線后，實(shí)時(shí)刷新用戶的位置及周邊環(huán)境，對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)微調(diào)，為用戶顯示的當(dāng)前位置、交通信息及剩余到達(dá)時(shí)間。

還包括用戶在使用所述系統(tǒng)的過程中遇到任何問題或突發(fā)情況，主動(dòng)反饋給所述系統(tǒng)，幫助所述系統(tǒng)更好得實(shí)現(xiàn)地圖路徑規(guī)劃。

所述步驟3中，所述交通信息參數(shù)還包括獲取用戶最近一段時(shí)間內(nèi)使用所述系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，獲取用戶的使用偏好，作為地圖路徑規(guī)劃時(shí)的考慮因素；

獲取對(duì)所有用戶最近一段時(shí)間內(nèi)在所述出發(fā)地與所述目的地的路徑選擇情況進(jìn)行分析，獲取路徑被選擇次數(shù)為N的路徑，并生成交通信息參數(shù)。

所述網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法為設(shè)出發(fā)地S、目的地D，輸出為出發(fā)地S與目的地D之間的一條路徑，具體步驟為：

判斷出發(fā)地S與目的地D所在的路網(wǎng)級(jí)別，假設(shè)出發(fā)地S位于第i級(jí)路網(wǎng)G_i，目的地D位于第j級(jí)路網(wǎng)G_j，則在第i級(jí)路網(wǎng)G_i上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離出發(fā)地S最近的位于i-1級(jí)路網(wǎng)G_i-1上的節(jié)點(diǎn)S_i-1，接著在第i-1級(jí)路網(wǎng)G_i-1上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離節(jié)點(diǎn)S_i-1最近的位于i-2級(jí)路網(wǎng)G_i-2上的節(jié)點(diǎn)S_i-2，直到在第2級(jí)路網(wǎng)G₂上找到距離S₂最近的位于最低級(jí)路網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)S₁，獲取從出發(fā)地S到S₁的路徑序列R_S1；同樣在第j級(jí)路網(wǎng)G_j上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離目的地D最近的位于j-1級(jí)路網(wǎng)G_j-1上的節(jié)點(diǎn)D_j-1，接著在第j-1級(jí)路網(wǎng)G_j-1上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離D_j-1最近的位于j-2級(jí)路網(wǎng)G_j-2上的節(jié)點(diǎn)S_j-2，直到在第2級(jí)路網(wǎng)G₂上找到距離D₂最近的位于最低級(jí)路網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)D₁，獲取從目的地D到D₁的路徑序列R_D1；

在最低級(jí)路網(wǎng)G₁上，調(diào)用啟發(fā)式最優(yōu)路徑搜索算法，搜索從S₁到D₁的最短路徑，得到路徑序列R_S1D1；

將R_S1，R_D1，R_S1D1結(jié)合，輸出出發(fā)地S到目的地D之間的一條最優(yōu)路徑。

由以上方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明結(jié)合地圖中道路形成的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收到的各種信息，為用戶尋找出當(dāng)前可達(dá)目的地的最優(yōu)路徑，并且可以根據(jù)當(dāng)前的情況不斷進(jìn)行重新規(guī)劃，實(shí)時(shí)為用戶呈現(xiàn)最新結(jié)果，同時(shí)設(shè)有反饋機(jī)制，可以收集用戶的路徑信息和主動(dòng)反饋的信息，用來優(yōu)化路徑規(guī)劃的結(jié)果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)模塊組成圖；

圖2為本發(fā)明一次導(dǎo)航過程的流程圖。

具體實(shí)施方式

針對(duì)現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)存在的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法的地圖路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)，它可以根據(jù)GPS定位信息及系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收到的各種信息，如天氣、突發(fā)事故、實(shí)時(shí)路況等多方面的信息，通過特有的路徑選擇算法為用戶規(guī)劃出當(dāng)前可達(dá)目的地的最優(yōu)路徑，同時(shí)，該系統(tǒng)可以收集用戶在行進(jìn)過程中產(chǎn)生的信息，利用這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化路徑選擇算法，盡量為用戶選擇最優(yōu)路徑，也可以根據(jù)用戶個(gè)人的用路習(xí)慣，在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)考慮用戶偏好這個(gè)因素，為其推薦用戶可能最喜歡的路線，同時(shí)，本發(fā)明還結(jié)合Dijkstra算法和啟發(fā)式算法，提出了一種基于多級(jí)路網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的多級(jí)比例尺啟發(fā)式最優(yōu)路徑規(guī)劃算法作為路徑規(guī)劃的一個(gè)示例，并基于A*算法，對(duì)實(shí)際導(dǎo)航過程中的幾個(gè)常見限定條件提出了一種解決方法，作為信息處理模塊滿足用戶特定需求的一個(gè)示例。

如附圖1所示，該系統(tǒng)包含定位模塊、信息獲取模塊、用戶信息采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、信息處理模塊、路徑規(guī)劃模塊、信息反饋模塊、動(dòng)態(tài)更新模塊等。其中定位模塊可以快速獲取GPS定位的信息，確定用戶的地點(diǎn)，接著信息獲取模塊會(huì)搜集該點(diǎn)附近的各種信息，包括地圖上固有的道路和周邊各種設(shè)施的分布信息，以及實(shí)時(shí)獲取的當(dāng)前路況、天氣、突發(fā)事件和周圍用戶發(fā)布的即時(shí)信息，在盡可能多得獲取了需要的信息后，信息處理模塊會(huì)將搜集到的所有信息進(jìn)行處理和規(guī)范化，得出規(guī)劃算法中所需要的各個(gè)參數(shù)，之后，路徑規(guī)劃模塊會(huì)利用特定的網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法，根據(jù)各類信息綜合得到的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算之后為用戶規(guī)劃出一條或幾條可達(dá)目的地的最優(yōu)路徑，當(dāng)用戶在道路上行走時(shí)，用戶信息采集模塊會(huì)持續(xù)收集用戶的用路信息，這也是系統(tǒng)反饋機(jī)制的重要環(huán)節(jié)之一，它會(huì)根據(jù)用戶的用路習(xí)慣、偏好等信息，結(jié)合用戶自身特征為其規(guī)劃更合適的路線，例如夏天選擇比較陰涼的道路、盡量選擇直路避免太多轉(zhuǎn)彎等個(gè)人特殊偏好，同時(shí)，用戶也可以利用信息反饋模塊主動(dòng)向系統(tǒng)發(fā)送一些信息，例如路上的突發(fā)情況、周圍設(shè)施變動(dòng)等信息，系統(tǒng)也將會(huì)利用這些信息進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，系統(tǒng)也可以將從所有用戶那里收集到的數(shù)據(jù)和所有用戶主動(dòng)反饋的信息進(jìn)行整理，從宏觀層面進(jìn)行分析，挖掘出有用信息來優(yōu)化現(xiàn)有路徑規(guī)劃模型，使之達(dá)到更理想的效果，為了加快工作速度，該系統(tǒng)設(shè)置了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用來儲(chǔ)存固有信息和實(shí)時(shí)接收到的信息，實(shí)時(shí)信息超過一定時(shí)效后自動(dòng)作廢，固有信息有變動(dòng)時(shí)也會(huì)實(shí)時(shí)更新，同時(shí)也會(huì)存儲(chǔ)用戶最近一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，用以保證為用戶提供最優(yōu)路徑，在一次導(dǎo)航過程中，動(dòng)態(tài)更新模塊會(huì)每隔很小一段時(shí)間刷新一次，讓定位和信息獲取模塊再次探測(cè)周圍的信息，保證信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)路徑規(guī)劃模塊也會(huì)不斷利用當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)之前的規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行持續(xù)微調(diào)，保證在變化的環(huán)境下依然實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑選擇，顯示給用戶的數(shù)據(jù)如到達(dá)所需剩余時(shí)間等也都即時(shí)動(dòng)態(tài)變化，避免像現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)那樣必須退出重新規(guī)劃，給用戶帶來不便。

以下為本發(fā)明的實(shí)施例，如下所示：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法的地圖路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)，它可以根據(jù)GPS定位信息及系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收到的各種信息，通過特有的路徑選擇算法為用戶規(guī)劃出當(dāng)前可達(dá)目的地的最優(yōu)路徑，該系統(tǒng)帶有反饋機(jī)制，可以收集用戶在行進(jìn)過程中產(chǎn)生的信息，利用這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化路徑選擇算法，盡量為用戶選擇最優(yōu)路徑，也可以根據(jù)用戶個(gè)人的使用習(xí)慣，推薦用戶可能最喜歡的路線，該系統(tǒng)設(shè)有緩存機(jī)制，可以存儲(chǔ)現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)更新，加快路徑規(guī)劃的速度，在一次導(dǎo)航中，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)規(guī)劃，持續(xù)接收周圍的信息，并進(jìn)行計(jì)算和微調(diào)，保證在變化的環(huán)境下依然實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑選擇，顯示給用戶的數(shù)據(jù)如到達(dá)所需剩余時(shí)間等也都即時(shí)動(dòng)態(tài)變化的，如附圖2的流程圖所示，該系統(tǒng)在一次導(dǎo)航過程中的主要步驟如下：

S1，系統(tǒng)確定用戶的起點(diǎn)和終點(diǎn)及周圍的各種信息，具體步驟如下：

S1.1，用戶在系統(tǒng)中輸入自己的出發(fā)地和目的地，定位模塊在地圖中尋找這兩個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的精確位置，如果使用當(dāng)前位置則利用GPS進(jìn)行定位；

S1.2，信息獲取模塊從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中獲得所需位置附近的固有信息，如道路結(jié)構(gòu)、設(shè)施分布等；

S1.3，信息獲取模塊調(diào)用互聯(lián)網(wǎng)上的信息及交通控制中心發(fā)布的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通信息等，確定起點(diǎn)到終點(diǎn)的路段上的即時(shí)動(dòng)態(tài)信息，如天氣、車流量、有無(wú)管制和突發(fā)情況等，并將一些重要的實(shí)時(shí)信息傳入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，便于當(dāng)前其他使用者可以更快獲取相關(guān)信息。

S2，系統(tǒng)對(duì)獲得的所有信息進(jìn)行處理，具體步驟如下：

S2.1，將當(dāng)前狀態(tài)下獲取的即時(shí)信息進(jìn)行整合，由于信息復(fù)雜且種類不一，首先必須對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化，之后通過規(guī)范化算法使數(shù)據(jù)都處于可處理的范圍內(nèi)，常見的算法有最小-最大規(guī)范化、z-score規(guī)范化和按小數(shù)定標(biāo)規(guī)范化等，將其變成可以進(jìn)行計(jì)算的數(shù)據(jù)；

S2.2，調(diào)用用戶最近一段時(shí)間內(nèi)使用系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，例如用戶從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)常經(jīng)過的路線，分析后得出用戶的使用偏好，作為選擇路徑時(shí)的考慮因素；

S2.3，調(diào)用對(duì)所有用戶最近在該路段用路情況進(jìn)行分析的結(jié)果，獲取路徑被選擇次數(shù)為N的路徑，選擇次數(shù)越多則認(rèn)為路的重要性越高，會(huì)影響相應(yīng)路段的權(quán)重；

S2.4結(jié)合S2.1、S2.2、S2.3中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和用戶的實(shí)際需求，調(diào)節(jié)各類數(shù)據(jù)所占的比重，產(chǎn)生相關(guān)參數(shù)，如路徑初始權(quán)重、距離、時(shí)間、費(fèi)用、偏好因子、異常點(diǎn)等，之后可以計(jì)算得出不同路段的選擇概率和選擇代價(jià)；

S2.5，將所有產(chǎn)生的可用于路徑規(guī)劃的參數(shù)送入路徑規(guī)劃模塊。

S3，系統(tǒng)綜合考慮所有因素，為用戶規(guī)劃出合理的路線，具體步驟如下：

S3.1，路徑規(guī)劃模塊根據(jù)S2所得的各個(gè)變量，通過特定的網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，尋找?guī)讞l優(yōu)化后的路線；

S3.2，將規(guī)劃出的幾條優(yōu)化后的路線返回給用戶，同時(shí)標(biāo)注出所有路段的基本概況及到達(dá)所需時(shí)間等數(shù)據(jù)，由用戶進(jìn)行選擇；

S3.3，用戶在選定路線前進(jìn)后，系統(tǒng)實(shí)時(shí)刷新用戶的位置及周邊環(huán)境的變化，動(dòng)態(tài)得對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，顯示給用戶的當(dāng)前位置、路況信息及剩余到達(dá)時(shí)間等信息都是實(shí)時(shí)變化的，當(dāng)遇到突發(fā)情況時(shí)也可以即時(shí)調(diào)整路線；

S3.4，在用戶用路過程中，系統(tǒng)會(huì)隨之收集用戶產(chǎn)生的信息，了解用戶的用路偏好，保證為其推薦更合理的線路；

S3.5，用戶在使用過程中遇到任何問題或突發(fā)情況，都可以隨時(shí)主動(dòng)反饋給系統(tǒng)，幫助系統(tǒng)更好得實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。

在信息處理模塊中，可根據(jù)用戶的特定需求，滿足其一些限制條件，如必經(jīng)節(jié)點(diǎn)、避開節(jié)點(diǎn)、時(shí)間最短、路線最短等。本發(fā)明基于A^*算法，對(duì)上述需求提供了一種解決方案。

必經(jīng)節(jié)點(diǎn)是根據(jù)用戶的需求，如旅游途中要經(jīng)過的景點(diǎn)、回家途中要經(jīng)過的超市等限制條件抽象出的一系列道路結(jié)點(diǎn)，針對(duì)帶有必經(jīng)節(jié)點(diǎn)序列的路徑最短問題，本發(fā)明的基本思想為：首先利用前向關(guān)聯(lián)邊存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，找出從起點(diǎn)S到終點(diǎn)E的一系列必經(jīng)節(jié)點(diǎn)(必經(jīng)節(jié)點(diǎn)序列為KeyNode[N]，N為必經(jīng)節(jié)點(diǎn)數(shù))，組成結(jié)點(diǎn)對(duì)；然后對(duì)每個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)采用A^*算法進(jìn)行搜索最短路徑。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

S1，依據(jù)前向關(guān)聯(lián)邊存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)生成起點(diǎn)S——必經(jīng)節(jié)點(diǎn)序列——終點(diǎn)E之間距離最短的路徑序列KeyshortPath[N+2]；

S2,初始時(shí)，n＝1；

S3，以KeyshortPath(n)為起點(diǎn)，以KeyshortPath(n+1)為終點(diǎn)，調(diào)用A^*算法尋找最短路徑；

S4，令n＝n+1，若n<N，則重復(fù)S3；

S5，依次輸出整個(gè)最優(yōu)路徑結(jié)果。

避開節(jié)點(diǎn)序列是用戶對(duì)于一些路段或地點(diǎn)，如道路維修路段、交通嚴(yán)重阻塞路段等，明確不計(jì)在行車考慮范圍內(nèi)而形成的結(jié)點(diǎn)序列，針對(duì)帶有避開節(jié)點(diǎn)序列的路徑最短問題，本發(fā)明的基本思想為：首先建立避開節(jié)點(diǎn)序列AvoidNode[N]，N為避開節(jié)點(diǎn)數(shù)：然后在最短路徑搜索過程中(以S為起點(diǎn)，E為終點(diǎn))，對(duì)于下一個(gè)最短路徑點(diǎn)w，增加選擇條件，若w∈AvoidNode[N]，則放棄w，重新選擇其他的待選結(jié)點(diǎn)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

S1，令當(dāng)前最短路徑點(diǎn)為v，d(v)是從S到v的當(dāng)前己知的最短路徑長(zhǎng)度(實(shí)際代價(jià))；

S2，對(duì)于當(dāng)前最短路徑節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)w進(jìn)行條件判斷，若w∈AvoidNode[N]，則放棄此結(jié)點(diǎn)，選擇其他鄰接節(jié)點(diǎn)，重復(fù)S2進(jìn)行條件判斷,否則，選擇一個(gè)w，其滿足：

d(w)+d’(w)＝min{d(w_i)+d’(w_i)1|w_i∈V)

其中，d’(w)為結(jié)點(diǎn)w到終點(diǎn)E的直線距離；

S3,對(duì)于選取的節(jié)點(diǎn)w，進(jìn)行判斷，若滿足d(w)>d(v)+W(v，w)，則令d(w)＝d(v)+W(v，w)，將當(dāng)前最短路徑點(diǎn)設(shè)為w，重復(fù)執(zhí)行S2和S3，直到w＝E；

S4，依次輸出整個(gè)最優(yōu)路徑結(jié)果。

時(shí)間最優(yōu)路徑是確保使用最短時(shí)間到達(dá)目的地，可以設(shè)路段(v,w)的時(shí)間權(quán)重為WeightTime(v,w)，交叉口即結(jié)點(diǎn)w權(quán)重為NodeWeightTime(w)，則考慮交叉口延誤的最短時(shí)間路段優(yōu)化算法可應(yīng)用A^*算法，同時(shí)將選擇下一節(jié)點(diǎn)的權(quán)重W(v，w)改為WeightTime(v,w)+NodeWeightTime(w)，其具體步驟如下：

S1，對(duì)節(jié)點(diǎn)v，令d(v)是從S到v的當(dāng)前已知的時(shí)間最短路徑(實(shí)際代價(jià))；

S2，對(duì)于下一個(gè)時(shí)間最小路徑的節(jié)點(diǎn)w,

d(w)＝min{d(v)+WeightTime(v,w)+NodeWeightTime(w)|w∈V-S}；

S3,若w不等于終點(diǎn)，重復(fù)執(zhí)行掃描操作S2；

S4,輸出時(shí)間最短路徑。

在實(shí)際的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中，用戶對(duì)路徑規(guī)劃的要求是多種多樣的，這就需要對(duì)上述單一路徑規(guī)劃算法進(jìn)行組合以滿足用戶的需求，例如要求既有必經(jīng)節(jié)點(diǎn)又有避開節(jié)點(diǎn)的路徑尋優(yōu)，則在必經(jīng)節(jié)點(diǎn)算法的基礎(chǔ)上加入避開節(jié)點(diǎn)序列限制即可實(shí)現(xiàn)，如果也同時(shí)要求最短時(shí)間，可以綜合上述三個(gè)算法，如果還有其他各類特殊需求，都可以在基本算法的基礎(chǔ)上，加入新的影響因素，調(diào)整不同因素所占的權(quán)重，對(duì)結(jié)果造成一定影響，優(yōu)化系統(tǒng)的性能。

在路徑規(guī)劃模塊中，本發(fā)明結(jié)合Dijkstra算法和啟發(fā)式算法，提出了一種基于多級(jí)路網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的多級(jí)比例尺啟發(fā)式最優(yōu)路徑規(guī)劃算法(該算法為上文提到的特定的網(wǎng)絡(luò)路徑選擇算法)，該最優(yōu)路徑規(guī)劃算法在啟發(fā)式路徑搜索算法基礎(chǔ)上引入了主干道優(yōu)先搜索策略，使基于多級(jí)比例尺路網(wǎng)模型的路徑規(guī)劃算法效率更高，實(shí)效性更強(qiáng)，更適用于實(shí)際導(dǎo)航產(chǎn)品的開發(fā)工作，算法中輸入為多比例尺路網(wǎng)數(shù)據(jù)，起點(diǎn)S，目標(biāo)點(diǎn)D，輸出為S和D之間的一條最優(yōu)路徑，其基本步驟如下：

S1，判斷S和D所在的路網(wǎng)級(jí)別，假設(shè)S位于第i級(jí)路網(wǎng)G_i，D位于第j級(jí)路網(wǎng)G_j，則在第i級(jí)路網(wǎng)G_i上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離S最近的位于i-1級(jí)路網(wǎng)G_i-1上的節(jié)點(diǎn)S_i-1，接著在第i-1級(jí)路網(wǎng)G_i-1上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離S_i-1最近的位于i-2級(jí)路網(wǎng)G_i-2上的節(jié)點(diǎn)S_i-2，直到在第2級(jí)路網(wǎng)G₂上找到距離S₂最近的位于最低級(jí)路網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)S₁，得到從S到S₁的路徑序列R_S1；同樣在第j級(jí)路網(wǎng)G_j上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離D最近的位于j-1級(jí)路網(wǎng)G_j-1上的節(jié)點(diǎn)D_j-1，接著在第j-1級(jí)路網(wǎng)G_j-1上調(diào)用Dijkstra算法，找到距離D_j-1最近的位于j-2級(jí)路網(wǎng)G_j-2上的節(jié)點(diǎn)S_j-2，直到在第2級(jí)路網(wǎng)G₂上找到距離D₂最近的位于最低級(jí)路網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)D1，得到從D到D₁的路徑序列R_D1；

S2，在最低級(jí)路網(wǎng)G₁上，調(diào)用啟發(fā)式最優(yōu)路徑搜索算法，搜索從S₁到D₁的最短路徑，得到路徑序列R_S1D1；

S3，將R_S1，R_D1，R_S1D1結(jié)合，輸出S到D之間的一條最優(yōu)路徑。