СПОСОБ НАЗНАЧЕНИЯ МАРШРУТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ROUTING METHOD AND DEVICE FOR REALISING SAID METHOD

Настоящее изобретение относится к устройству и способу, охарактеризованным в независимых пунктах формулы изобретения.
Известны навигационные системы для транспортных средств, обеспечивающие штурманское сопровождение движения транспортного средства, т.е. способные "провести" водителя транспортного средства посредством визуальных или голосовых указаний из текущего местоположения по вычисленному маршруту к месту назначения. При этом вычисление маршрута осуществляется, как правило, в смысле оптимизации маршрута с использованием по меньшей мере одного критерия оптимизации, такого как быстрейший или кратчайший путь.
Из публикации DE 4008460 А1 известна навигационная система для наземного транспортного средства, принимающая сообщения о дорожной обстановке, непрерывно анализирующая их вычисляющая первый маршрут движения без учета сообщений о дорожной обстановке и второй маршрут движения с учетом принятых сообщений о дорожной обстановке. Если сравнение первого маршрута со вторым показывает, что второй маршрут предположительно быстрее первого маршрута, второй маршрут выдается в качестве информации о маршруте на устройство вывода навигационной системы и штурманское сопровождение движения наземного транспортного средства к месту назначения осуществляется по второму маршруту.
При таком подходе, который в дальнейшем также называется автоматической динамизацией, при каждом изменении дорожной обстановки вычисляется альтернативный маршрут и дальнейшее штурманское сопровождение движения к месту назначения осуществляется автоматически на основе нового маршрута.
Из публикации JP 07-083685 известна навигационная система, в которой, кроме того, в качестве альтернативы первому маршруту выдается второй маршрут и водителю предоставляется выбор между первым и вторым маршрутом. При таком подходе к динамизации, который в дальнейшем называется ручной динамизацией, водитель получает информацию о каждом изменении дорожной обстановки и должен активно принимать решения о том, двигаться ли дальше с учетом старой или новой дорожной обстановки по соответствующему этой обстановке маршруту. В некоторых системах он может делать это с помощью самих маршрутов.
Оба описанных выше варианта реализации динамизации имеют как специфические преимущества, так и недостатки.
Ключевым преимуществом автоматической динамизации следует считать то, что навигационная система излишне не отвлекает водителя и позволяет водителю полностью сосредоточить внимание на дорожном движении. Недостатком является то, что водитель едва ли может влиять на навигацию. Так, альтернативный маршрут используется даже в случае, если он не дает заметного выигрыша по сравнению со старым маршрутом или если источник сообщений о дорожной обстановке (например, системы RDS-TMC, ТМСРго или ХМ-ТМС) классифицируется как менее надежный.
При ручной динамизации водитель за счет возможности активного участия в навигации получает то преимущество, что в зависимости от субъективной оценки изменения маршрута он может использовать для дальнейшего штурманского сопровождения старый или альтернативный маршрут. Недостатком является то, что водитель транспортного средства при каждом изменении фона информации о дорожном состоянии активно вовлечен в выбор маршрута и при этом отвлекается от выполнения своей главной задачи - активного участия в дорожном движении.
Таким образом, преимущество одного способа является недостатком другого. С одной стороны, оба преимущества очень удобны для пользователя, с другой же стороны, оба недостатка довольно проблематичны.
В публикации ЕР 0838797 В1 описан вариант ручной динамизации, облегчающий выбор маршрута пользователем в том смысле, что ему предлагаются указания по движению для обоих маршрутов, а выбор одного из двух маршрутов осуществляется путем следования одному из указаний, т.е. конклюдентным действием.
Изобретение, обладающее признаками независимых пунктов формулы изобретения, имеет то преимущество, что оно объединяет достоинства обоих рассмотренных выше подходов, т.е. автоматической и ручной динамизации, и одновременно уходит от недостатков обоих методов.
Для этого при осуществлении способа назначения маршрута для штурманского сопровождения движения транспортного средства к месту назначения, включающего определение первого маршрута на основании дорожной обстановки, определение второго маршрута с учетом изменения дорожной обстановки, определение меры влияния изменения дорожной обстановки на маршрут, пользователю предлагают для дальнейшего штурманского сопровождения оба маршрута на выбор только в случае, если указанная мера влияния превышает первое пороговое значение, задаваемое пользователем.
Таким образом, бремя выбора маршрута возлагается на пользователя только в случае, если вследствие изменения дорожной обстановки наиболее выгодный в новых условиях маршрут приводит по сравнению с первоначальным маршрутом к существенному изменению показателя маршрута, в частности к ухудшению маршрута, например сделать большой крюк.
Если мера влияния не превышает первого порогового значения, то один из двух маршрутов целесообразно назначать для последующего штурманского сопровождения автоматически. Это позволяет при небольшой разности показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым, а значит, при небольшом изменении маршрута, не нагружать пользователя выбором маршрута.
Если мера влияния оказывается меньше нуля, т.е. когда происходит улучшение маршрута, например появляется более короткий маршрут, например вследствие уменьшения напряженности дорожной обстановки или по иным причинам, целесообразно автоматически выбирать второй маршрут, т.е. осуществлять автоматическую динамизацию, не вступая в диалог с пользователем.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения на основе сравнения прогнозируемых исходя из второй дорожной обстановки результатов следования по второму маршруту и по первому маршруту определяют выигрыш от изменения маршрута, в частности выигрыш во времени движения, и автоматически выбирают второй маршрут, если выигрыш от изменения маршрута превышает второе пороговое значение, а мера влияния не превышает первого порогового значения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения на основе сравнения прогнозируемых исходя из второй дорожной обстановки результатов следования по второму маршруту и по первому маршруту определяют выигрыш от изменения маршрута и автоматически выбирают первый маршрут, если мера влияния не выше первого порогового значения и не ниже третьего порогового значения, а также если выигрыш от изменения маршрута не превышает второго порогового значения. Вышеупомянутое третье пороговое значение может быть меньше или равно нулю.
Для поддержки пользователя при выборе одного из маршрутов, которые могут быть предложены ему для выбора, пользователю целесообразно выводить эффект, связанный с альтернативным маршрутом, в частности вышеуказанную меру влияния, или разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым, а предпочтительно, и выигрыш от изменения маршрута с первого на второй, в данном случае особенно выигрыш во времени движения. Вместо этого или дополнительно также может быть предусмотрена возможность вывода соответствующего характеризующих маршрут параметров, в частности параметров, на основе которых была определена вышеуказанная мера влияния, например длины пути, а также, например, выигрыш во времени движения в отношении предложенных на выбор маршрутов.
Как указано выше, пороговое значение или пороговые значения, на основе которых принимается решение о выполнении автоматической или ручной динамизации либо об отсутствии динамизации, может задаваться пользователем вручную. Таким образом, поведение системы, заданной заводской настройки, можно адаптировать к предпочтениям конкретного пользователя. В предпочтительном варианте осуществления изобретения пороговое значение или пороговые значения автоматически корректируют на основании поведения пользователя при работе навигационной системы автоматически. С этой целью решения пользователя в случаях, когда ему для выбора предлагаются два маршрута, подвергают статистической оценке.
Объектом изобретения является также устройство для осуществления способа назначения маршрута для штурманского сопровождения движения транспортного средства к месту назначения, содержащее:
- средства для определения первого маршрута на основании дорожной обстановки и для определения второго маршрута с учетом изменения дорожной обстановки,
- средства для определения меры влияния изменения дорожной обстановки на маршрут,
- средства принятия решений для принятия решения о том, превышает ли указанная мера влияния первое пороговое значение, задаваемое пользователем, и
- средства вывода для предложения пользователю двух маршрутов на выбор для дальнейшего штурманского сопровождения в случае превышения мерой влияния первого порогового значения.
Ниже изобретение рассматривается подробнее на примерах его осуществления:
на фиг. 1 - структурная схема устройства для осуществления предлагаемого в изобретении способа,
на фиг. 2 - фрагмент дорожной сети,
на фиг. 3 - еще один фрагмент дорожной сети,
на фиг.4 - первая диаграмма,
на фиг.5 - вторая диаграмма и
на фиг.6 - третья диаграмма.
Осуществление изобретения
На фиг.1 позицией 1 обозначено предлагаемое в изобретении устройство для осуществления предлагаемого в изобретении способа. При этом в рассматриваемом случае речь идет, в качестве примера и без ограничения общности изобретения, о навигационном приборе, который, в частности, предназначен для временного или длительного применения на транспортном средстве.
Навигационный прибор 1 содержит, как это известно, средства 11 для определения собственного местоположения, а соответственно и для определения текущего местоположения транспортного средства, например приемник сигналов от спутников системы определения местоположения GPS, предпочтительно дополнительно от инерциальных датчиков и иных аналогичных средств, причем на основании комбинирования этих сигналов определяется текущее в данный момент времени местоположение. С помощью пульта 12 управления, предпочтительно имеющего органы управления, пользователь может вводить место назначения. Затем модуль 13 вычисления маршрута, предпочтительно являющийся программным модулем, выполняемым в процессоре центрального устройства 10 управления навигационной системы 1, вычисляет маршрут от текущего местоположения транспортного средства до введенного места назначения, проходящий через дорожную сеть, представленную картографическими данными, хранящимися во внешнем запоминающем устройстве 14 большой емкости. Этот маршрут сохраняется в памяти 18 маршрутов. При таком вычислении маршрута учитываются данные о затруднениях движения, распространяемые, например, по радио в виде сообщений о дорожной обстановке (TMC-сообщения, сокр. от англ. Traffic Message Channel) и принятые радиоприемником 15. Учет сообщений о дорожной обстановке или, точнее, содержащихся в них событий, относящихся к дорожной обстановке, предпочтительно реализуется событийно- и масштабно-зависимой коррекцией присвоенных элементам дорожной сети весов, таких как времена проезда, значения скорости и т.п. Вычисленный маршрут берется за основу последующего штурманского сопровождения движения транспортного средства к месту назначения, причем в процессе движения транспортного средства его текущее местоположение отслеживается и сопоставляется с линией маршрута, и по мере необходимости генерируются указания относительно движения по маршруту, и эти указания выдаются устройством 16 вывода, например, акустически с помощью синтезированной речи.
При изменении дорожной обстановки в таком навигационном приборе 1 инициируется повторное вычисление маршрута. При этом под дорожной обстановкой понимается совокупность имеющихся сообщений о дорожной обстановке, которые предпочтительно сохраняются в памяти 17 навигационного прибора. Эти сообщения о дорожной обстановке могут приниматься по радио в виде сообщений о дорожной обстановке, например так называемых TMC-сообщений (сокр. от англ. Traffic Message Channel - канал автодорожных сообщений) по стандарту ISO 14819. При этом изменение дорожной обстановки определяется в результате получения дополнительных сообщений о дорожной обстановке, принимаемых, например, посредством радиоприемника 15 или иным путем, причем такие сообщения могут еще отсутствовать в памяти 17 или могут передавать информацию об исчезновении или ослаблении имевшихся до сих пор затруднений движения, так называемые аннулирующие сообщения (ниже по тексту описания аннулирующие сообщения также включают в себя сообщения об ослаблении существующих затруднений движения), или в результате прекращения получения определенных имеющихся в памяти 17 сообщений о дорожной обстановке. Таким образом, под дорожной обстановкой в данном случае понимается множество имеющихся в навигационном приборе сообщений о затруднениях движения, т.е. информационная дорожная обстановка, которая может отличаться от реальной дорожной обстановки, поскольку сообщения о дорожной обстановке не всегда отражают самые последние изменения, либо потому, что часть таких сообщений может быть не принята радиоприемником 15, или же по другим причинам.
На фиг.2 номером 1 обозначен навигационный прибор транспортного средства, т.е. местоположение транспортного средства, на котором навигационный прибор эксплуатируется. На основании первой дорожной обстановки навигационным прибором был вычислен первый маршрут R1, проходящий через участки 21, 22 и 23. После вычисления этого маршрута было получено новое сообщение о дорожной обстановке, в котором указано на наличие затруднения 27 движения на участке 22 маршрута, например пробки или другого события, отрицательно влияющего на транспортный поток. Вследствие получения этого нового сообщения о дорожной обстановке и наступившей с ним новой, второй дорожной обстановки вычисляется новый, второй маршрут R2.
Изменившаяся ситуация представлена на фиг.3. Здесь также номером 1 обозначен навигационный прибор транспортного средства, т.е. местоположение транспортного средства, на котором навигационный прибор эксплуатируется. Действующим в данный момент времени маршрутом является тот, что был вычислен на основании изменившейся дорожной обстановки, показанной на фиг.2, т.е. второй маршрут R2. С течением времени опять возникает новая дорожная обстановка, связанная с исчезновением затруднения 27 движения, о чем сообщается, например, аннулирующим сообщением, принимаемым радиоприемником 15. Следствием поступления аннулирующего сообщения является то, что сопротивление участка 22 пути снова уменьшилось до своего первоначального значения. В ответ на возникновение новой дорожной обстановки снова предпринимается повторное вычисление маршрута, в результате которого в качестве оптимального маршрута прокладывается третий маршрут R3, который соответствует первому маршруту R1. Таким образом, изменение дорожной обстановки может произойти как при появлении новых, дополнительных затруднений движения, так и при исчезновении затруднений движения, существовавших прежде.
Устройство 10 управления навигационного прибора содержит оценивающий модуль 101 для оценки различий между первоначальным маршрутом R1 и альтернативным маршрутом R2.
На основе показателей старого маршрута R1 и нового маршрута R2 определяется разность TDV показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым, а предпочтительно и выигрыш TTA от изменения маршрута, в частности выигрыш во времени движения.
Разность TDV показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым описывает различие между старым, первым маршрутом R1, который был вычислен на основании первой дорожной обстановки, т.е. был проложен до изменения дорожной обстановки, и альтернативным, вторым маршрутом R2, который был определен с учетом изменившейся, второй дорожной обстановки (фиг.2). Таким образом, эта разность является мерой влияния учета новой дорожной обстановки на сам маршрут. Соответственно установленному критерию оптимизации пути, например маршрут с наивысшей скоростью движения, кратчайший маршрут, оптимальный маршрут, наиболее выгодный по расходу топлива маршрут и т.п., для этого оценивается абстрактное сопротивление. Разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым может принимать положительные значения, что соответствует ухудшению маршрута с точки зрения рассматриваемого критерия, например, удлинению нового маршрута R2 по сравнению со старым маршрутом R1 (фиг.2). Разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым также может принимать отрицательные значения, что соответствует положительному эффекту, например сокращению нового маршрута R3 по сравнению со старым маршрутом R2 (фиг.3).
Выигрыш ТТА от изменения маршрута, напротив, описывает преимущество, в случае выигрыша во времени движения - временное преимущество, нового альтернативного маршрута R2 по сравнению со старым маршрутом R1, причем в обоих случаях здесь за основу берется новая, вторая дорожная обстановка (фиг.2). Таким образом, параметр TTA является мерой уместности выбора альтернативного маршрута R2 против первоначального маршрута R1. При этом выигрыш во времени движения при поступлении новых сообщений о дорожной обстановке на маршруте может быть только больше или равен нулю, поскольку в случае динамизации возможный альтернативный маршрут всегда должен быть равноценен первоначальному маршруту с затруднением движения или лучшим, чем он, в противном случае альтернативный маршрут просто не прокладывается.
Более точный анализ причин, лежащих в основе достоинств и недостатков методов динамизации, указывает направление разработки способа, который объединяет в себе преимущества известных методов и устраняет их недостатки.
В случае известной "ручной динамизации", описанной выше, при высокой частоте изменения актуальной информации о дорожной обстановке, т.е. при частых изменениях дорожной обстановки, постоянные запросы водителя о выборе соответствующего маршрута зачастую мешают вести транспортное средство. Однако эти запросы представляют большой интерес тогда, когда альтернативный маршрут в значительной мере ухудшается по сравнению с первоначальным, т.е. разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым находится выше некоторого первого порогового значения 31 (фиг.4 и 6). При улучшениях маршрута, например ввиду поступления аннулирующих сообщений или отмены сообщений о дорожной обстановке, т.е. когда разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым меньше нуля или же меньше некоторого третьего порогового значения 33, которое меньше нуля, запрос водителя в отношении динамизации производиться не должен.
В некоторых случаях вычисленный альтернативный маршрут предоставляет лишь весьма небольшое и едва ли заметное преимущество по сравнению со старым маршрутом, выигрыш от изменения маршрута очень мал, т.е. меньше некоторого второго порогового значения 32 (фиг.5 и 6). Например, водитель должен съехать с автобана (магистрали) или федеральной трассы и объезжать затруднение движения по проселочным дорогам и дорогам местного значения. Такого рода альтернатива, дающая очень малый выигрыш ТТА во времени движения, чаще всего вызывает непонимание и неприятие. Поэтому в этом случае предпочтительно не осуществлять динамизацию, нежелательно и запрашивать пользователя по этому поводу.
Оба вышеназванных аспекта являются независящими друг от друга и могут соотноситься, как показано на фиг.6. Случаи улучшения маршрута, т.е. случаи, когда разность TDV меньше нуля, могут иметь место только при отмене сообщений о дорожной обстановке. При этом, в зависимости от рассматриваемого критерия, например критерия "оптимальный маршрут", который представляет собой комбинацию критериев "кратчайший маршрут" и "быстрейший маршрут", может возникнуть особенная ситуация, когда выигрыш во времени движения будет равен по величине составляющей времени движения в сопротивлении, определяющем разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым. Поэтому даже при малой разности TDV показателей маршрутов, меньшей первого порогового значения 31 и большей третьего порогового значения 33, при поступлении аннулирующих сообщений динамизация в этом случае не должна осуществляться.
В соответствии с изобретением запрос пользователя осуществляется только тогда, когда выбор второго маршрута R2 означал бы ухудшение маршрута по сравнению с первым маршрутом R1, т.е. при разности TDV, большей первого порогового значения 31 (область 41 на фиг.6). Далее, в рассматриваемом в качестве примера предпочтительном варианте осуществления изобретения, если разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым не превышает первого порогового значения 31, один из двух маршрутов R1 или R2 выбирается автоматически. Поскольку пользователь больше не запрашивается системой по каждому мелкому поводу, он меньше отвлекается от контроля ситуации на дороге, но в случае существенных изменений дорожной обстановки за ним сохраняется возможность влияния на выбор маршрута.
Резюмируя вышеизложенное, пользователю предлагаются на выбор первый маршрут R1 и второй маршрут R2 только в случае, если разность TDV показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым превышает первое пороговое значение 31 (ручная динамизация, т.е. динамизация, осуществляемая только после взаимодействия или диалога с пользователем), в противном случае, если разность TDV показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым не превышает первого порогового значения 31, один из двух маршрутов выбирается автоматически.
Далее, предпочтительно предусмотреть вариант осуществления изобретения, в котором также учитывается выигрыш от изменения маршрута, в частности в форме выигрыша ТТА во времени движения. Второе пороговое значение 32 определяет минимальный выигрыш во времени движения, начиная с которого должна происходить автоматическая динамизация. Таким образом, в тех случаях, когда разность TDV показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым не превышает первого порогового значения 31, должны совершаться следующие действия:
а) если выигрыш TTA во времени движения превышает второе пороговое значение 32, автоматически выбирается второй маршрут R2 (автоматическая динамизация, т.е. динамизация без взаимодействия с пользователем);
б) если выигрыш TTA во времени движения не выше второго порогового значения 32, а разность TDV показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым не ниже порогового значения 33, то согласно рассматриваемому предпочтительному варианту осуществления изобретения автоматически выбирается первый маршрут R1 (отсутствие динамизации) и
в) если выигрыш TTA во времени движения не выше второго порогового значения 32, а разность TDV показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым меньше нуля или ниже третьего порогового значения 33, то согласно рассматриваемому предпочтительному варианту осуществления изобретения автоматически выбирается второй маршрут R2 (автоматическая динамизация).
При малом выигрыше TTA от изменения маршрута, но большом изменении TDV маршрута ручной динамизации также отдается предпочтение перед полным блокированием динамизации из того соображения, что сообщения о дорожной обстановке могут не быть стопроцентно надежными или нельзя точно предвидеть их влияние на транспортный поток, а значит и на время движения. В этом случае пользователю дается возможность принять решение в пользу того или иного маршрута, исходя из возможно имеющегося у него опыта движения на соответствующих участках маршрута или из иных предпочтений, например желания объехать известные ему места проведения масштабных дорожно-ремонтных работ на одном из маршрутов, и т.п.
Исходя из представленной на фиг.2 ситуации с маршрутами, можно построить следующий пример, причем разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым рассматривается на основе дальности пути, и выигрыш от изменения маршрута - на основе времени движения (времени в пути).
Старый маршрут (R1)
Новый маршрут (R2)
TTA
TDV
Старая дорожная обстановка
Новая дорожная обстановка
Новая дорожная обстановка
Время впути, ч
01:00
01:15
01:10
00:05
Расстояние, км
60
60
70
+10
порог.
порог.
порог.
В зависимости от установленных пороговых значений навигационная система может вести себя по-разному. Пока проигрыш при замене первого маршрута вторым в форме разности показателей этих маршрутов лежит ниже порога 31 (TDV), запрос в отношении динамизации не производится, что происходит при пороговом значении TDV=+20. Если же пороговое значение столь мало, что разность показателей маршрутов при замене первого маршрута вторым лежит выше него, например TDV=+5, то пользователю выдается запрос в отношении использования старого маршрута R1 или нового маршрута R2.
порог
порог
В том случае, если проигрыш при замене первого маршрута вторым в форме разности TDV показателей этих маршрутов не превышает порогового значения 31, прямая динамизация осуществляется только в случае, если выигрыш ТТА во времени движения лежит выше установленного минимального выигрыша TTA. во времени движения. В показанном примере прямая динамизация происходит только в случае, если в качестве порогового значения TTA. в память было записано значение, меньшее или равное 0:05.
В случае исчезновения затруднения движения получается следующая картина.
Старый маршрут (R2)
Новый маршрут (R3)
ТТА
TDV
Старая дорожная обстановка
Новая дорожная обстановка
Новая дорожная обстановка
Время в пути, ч
01:00
01:10
01:00
00:15
Расстояние, км
70
70
60
-10
Ввиду улучшения маршрута пользователь в любом случае не запрашивается насчет динамизации, а решение принимается на основании выигрыша во времени движения. В зависимости от соотношения времени движения и порога выигрыша во времени движения динамизация осуществляется или нет.
В предпочтительном частном варианте осуществления изобретения пороговые значения, приводящие к взаимодействию системы с пользователем, автоматически адаптируются по поведению пользователя. В этом случае навигационная система "заучивает" новые пороговые значения автоматически. С этой целью при динамизации, требующей подтверждения от пользователя, определяется тенденция к отклонению или подтверждению пользователем предложений, выработанных с использованием порогового значения.
Оба маршрута R1 и R2 или R2 и R3, предлагаемых пользователю на выбор, целесообразно отображать на дисплее 19 навигационного прибора 1, предпочтительно проложенными по карте. При этом на карте целесообразно дополнительно отображать имеющиеся сообщения о затруднениях движения, касающиеся обоих маршрутов R1 и R2, в случае фиг.2 - сообщение о затруднении 27 движения. Тогда выбор маршрута может осуществляться нажатием на орган управления устройства 12 управления.
В другом варианте также можно предусмотреть известную из ЕР 0838797 В1 выдачу альтернативных инструкций по движению для обоих маршрутов R1 и R2 с указанием на то, по которому из маршрутов будет продолжаться движение при следовании той или иной инструкции, например: "Для выбора прежнего маршрута продолжайте движение прямо, а далее следуйте по А6. Для выбора альтернативного маршрута, вновь вычисленного на основании нового сообщения о дорожной обстановке, в ближайшем месте примыкания сверните на А5 в направлении Карлсруэ и следуйте по А5", причем в этом случае один из маршрутов выбирается путем продолжения движения в соответствии с одной из инструкций, относящейся к одному из маршрутов.