一种基于中央交通平台的混合式导航方法和系统与流程

1.本发明涉及智能交通领域，更具体地，涉及一种基于中央交通平台的混合式导航方法和系统。


背景技术：

2.近年来，随着导航技术的发展，存在各种各样的导航系统供用户车辆使用，目前导航系统可以根据用户对路线起点和终点的设置以及用户所设置的导航策略(例如，“高速优先”、“距离最短”或“避免收费”等)来确定为用户提供的导航路线。导航系统还可以根据所计算出的路线中的红绿灯个数、限速等信息来为用户提供优化的路线推荐。然而，导航系统针对同一服务需求得到的搜索结果和规划路线是相同的，其在为用户提供路线规划时并未考虑城市整体的交通效率，例如，在有多人同时导向同一目的地时，独立的个人路线规划可能导致局部拥堵，从而降低城市的交通效率。
3.此外，随着c2x技术的发展，可以利用车路云协同在云端从路侧感知设备和联网车辆等获取海量交通运行数据进行整合处理，形成分析预测模型以用于交通调度引导、路况分析等方面。然而，目前的导航系统仅针对用户个人对路线起点和终点的设置来进行路线规划，并未利用车路云协同技术所提供的数据底层支撑来从系统最优的角度针对整个交通系统网络来进行路线规划。
4.此外，独立的个人路线规划可能与全局最优的路线规划发生冲突，然而目前的导航系统并未考虑如何在个人需求驱动的个性化路线规划与城市需求驱动的全局最优的路线规划之间达到平衡。
5.因此，希望能够提供一种改进的混合式导航系统，以便能够根据当前实时变化的路况来提供全局最优的路线规划，并且同时考虑个人出行需求。


技术实现要素：

6.提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
7.根据本发明的一个方面，提供了一种混合式导航方法，所述方法包括：
8.从用户接收关于路线规划的用户请求，其中所述用户请求包括路线起点、路线终点和出发时间；
9.基于所述用户的一个或多个个性化参数来进行路线规划以得到针对所述用户请求的原始导航路线；
10.基于反映城市整体的路网交通状况和出行需求的动态路由信息来进行路线规划以得到针对所述用户请求的一条或多条导航路线；
11.从所述一条或多条导航路线中确定针对所述用户的推荐导航路线；以及
12.响应于所述推荐导航路线与所述原始导航路线发生冲突，向所述用户推荐所述推
荐导航路线。
13.根据本发明的一个实施例，向所述用户推荐所述推荐导航路线进一步包括：
14.响应于确定所述推荐导航路线与所述原始导航路线发生冲突，向所述用户提供一系列激励措施以激励所述用户遵循所述推荐导航路线；
15.响应于确定所述用户接受激励，根据所述推荐导航路线来更新所述原始导航路线；以及
16.响应于确定所述用户遵循所述推荐导航路线，在行程结束时向所述用户发放激励。
17.根据本发明的进一步实施例，所述一个或多个个性化参数包括出行距离、绕行距离、出行时间和出行成本中的一者或多者。
18.根据本发明的进一步实施例，基于反映城市整体的路网交通状况和出行需求的动态路由信息来进行路线规划以得到针对所述用户请求的一条或多条导航路线进一步包括：
19.基于从所述动态路由信息中提取出的一个或多个参数来进行路线规划以得到一条或多条导航路线，所述一个或多个参数包括总车辆里程、车队规模、平均行程时间和平均车速中的一者或多者。
20.根据本发明的进一步实施例，从所述一条或多条导航路线中确定针对所述用户的推荐导航路线进一步包括：
21.基于所述用户的一个或多个个性化参数来从所述一条或多条导航路线中确定针对所述用户的推荐导航路线，其中针对来自不同用户的同一用户请求的推荐导航路线是不同的。
22.根据本发明的进一步实施例，所述动态路由信息是通过利用实时交通基础数据基于交通仿真模型对整个城市的交通系统网络进行仿真来获取的，其中所述实时交通基础数据包括供给数据、需求数据和交通流数据。
23.根据本发明的进一步实施例，所述动态路由信息被转换成合作式智能运输系统c-its消息，所述c-its消息被签名并且经由消息中介发送到相关联的一个或多个its站以支持协同控制。
24.根据本发明的进一步实施例，所述一个或多个its站包括路侧its站和车辆its站，其中所述路侧its站包括路侧单元rsu，所述车辆its站包括车载单元obu和hmi。
25.根据本发明的另一方面，提供了一种混合式导航系统，所述系统包括：
26.个人导航模块，所述个人导航模块被配置成：
27.从用户接收关于路线规划的用户请求，其中所述用户请求包括路线起点、路线终点和出发时间；以及
28.基于所述用户的一个或多个个性化参数来进行路线规划以得到针对所述用户请求的原始导航路线；
29.中央交通平台，所述中央交通平台被配置成：
30.从用户接收关于路线规划的用户请求，其中所述用户请求包括路线起点、路线终点和出发时间；
31.基于反映城市整体的路网交通状况和出行需求的动态路由信息来进行路线规划以得到针对所述用户请求的一条或多条导航路线；以及
32.从所述一条或多条导航路线中确定针对所述用户的推荐导航路线；
33.冲突确定模块，所述冲突确定模块被配置成将所述原始导航路线与所述推荐导航路线进行比较以确定是否发生冲突；以及
34.激励模块，所述激励模块被配置成：
35.响应于确定发生冲突，向所述用户提供一系列激励措施以激励所述用户遵循所述推荐导航路线；
36.响应于确定所述用户接受激励，根据所述推荐导航路线来更新所述原始导航路线；以及
37.响应于确定所述用户遵循所述推荐导航路线，在行程结束时向所述用户发放激励。
38.根据本发明的一个实施例，所述一个或多个个性化参数包括出行距离、绕行距离、出行时间和出行成本中的一者或多者。
39.根据本发明的进一步实施例，所述中央交通平台被进一步配置成：
40.基于从所述动态路由信息中提取出的一个或多个参数来进行路线规划以得到一条或多条导航路线，所述一个或多个参数包括总车辆里程、车队规模、平均行程时间和平均车速中的一者或多者。
41.根据本发明的进一步实施例，所述中央交通平台被进一步配置成：
42.基于所述用户的一个或多个个性化参数来从所述一条或多条导航路线中确定针对所述用户的推荐导航路线，其中针对来自不同用户的同一用户请求的推荐导航路线是不同的。
43.根据本发明的进一步实施例，所述动态路由信息是通过利用实时交通基础数据基于交通仿真模型对整个城市的交通系统网络进行仿真来获取的，其中所述实时交通基础数据包括供给数据、需求数据和交通流数据，其中所述供给数据包括路网数据、轨道交通网络数据和公共交通数据，所述需求数据包括活动地点数据和兴趣点poi数据，所述交通流数据包括交通流量和出行模式划分。
44.根据本发明的进一步实施例，所述动态路由信息被转换成合作式智能运输系统c-its消息，所述c-its消息被签名并且经由消息中介发送到相关联的一个或多个its站以支持协同控制。
45.根据本发明的进一步实施例，所述一个或多个its站包括路侧its站和车辆its站，其中所述路侧its站包括路侧单元rsu，所述车辆its站包括车载单元obu和hmi。
46.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于中央交通平台的混合式导航方法和系统，该方法和系统至少具有以下优点：
47.1、利用车路云协同技术所提供的数据底层支撑来从系统最优的角度针对整个交通系统网络进行仿真，以实现全局最优的动态路线规划，并且利用丰富的城市交通数据资源，对城市进行全局的即时分析，基于城市交通的供需变化来不断调整该动态路线规划；
48.2、在多人同时导向同一目的地时，可以通过推荐不同路线或不同的交通方式来实现分流，从而提升城市整体交通效率，解决交通拥堵问题，推动城市可持续发展，同时也能提高个人出行效率；以及
49.3、在个性化路线规划与全局最优的路线规划发生冲突的情况下，通过一定的激励
手段来促使个人遵循全局最优的路线规划，从而进一步提升城市整体交通效率，有效利用城市公共交通资源，提升城市运力。
50.通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
51.为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。
52.图1示出了根据本发明的一个实施例的云端监控系统的架构示意图。
53.图2示出了根据本发明的一个实施例的基于中央交通平台的混合式导航系统的架构示意图。
54.图3示出了根据本发明的一个实施例的利用云端监控系统来提供动态路由信息的方法的示意流程图。
55.图4示出了根据本发明的一个实施例的基于中央交通平台的混合式导航方法的整体流程图。
56.图5示出了根据本发明的一个实施例的基于中央交通平台的混合式导航方法的示意流程图。
具体实施方式
57.下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。
58.图1是根据本发明的一个实施例的云端监控系统100的架构示意图。如图1所示，云端监控系统100可至少包括数据存储模块101、中央路由站102、消息中介103和一个或多个智能运输系统(its)站104。数据存储模块101被配置成获取并存储实时交通数据并且提供这些实时交通数据以供监控，其中数据包括供给数据、需求数据和交通流数据。在一些情形中，供给数据包括例如路网数据、轨道交通网络数据、公共交通数据等，需求数据包括例如活动地点数据、兴趣点(poi)数据等，其中poi数据一般是指互联网电子地图中的点类数据，基本包含名称、地址、坐标、类别四个属性，交通流数据包括交通流量、出行模式划分等。数据存储模块101可被进一步配置成利用车路云协同技术从路侧设备和联网车辆等获取并存储车辆及道路实时路况数据，使得能够为上层应用提供数据底层支撑。数据存储模块101可被实现为数据湖，其中数据湖是一种在系统或存储库中以自然格式存储数据的方法，用于集中化存储海量的多来源、多种类的数据，并且支持对数据进行快速加工和分析，目前hadoop是最常用的部署数据湖的技术。
59.中央路由站102可包括仿真模块、转换模块、安全签名模块和消息传递模块。仿真模块可被配置成从系统最优的角度针对整个交通系统网络进行仿真并且提供动态路由信息。在一些情形中，仿真模块可利用从数据存储模块101获取的实时交通数据基于交通仿真
模型(例如，matsim模型)对整个城市的交通流量、出行计划、重大活动/节假日管控、道路拥堵状况等进行即时全局分析和仿真，并且提供整个城市的动态路由信息，其中动态路由信息反映了整个城市的路网交通状况和人们的出行需求，动态路由信息可随着城市供需的变化而不断变化。作为一个示例，仿真模块可模拟20万的综合人口和5万个路段的网络，利用出行方式、路线选择和出发时间分配等模型对出行计划进行优化，在经过例如100次的优化迭代之后达到网络平衡状态。转换模块可被配置成将由仿真模块提供的动态路由信息转换成合作式智能运输系统(c-its)消息，其中合作式智能运输系统(c-its)被定义为通过人、车、路信息交互，实现车辆和基础设施之间、车辆与车辆、车辆与人之间的智能协同与配合的一种智能运输系统体系。安全签名模块可利用安全签名技术(例如，rsa、dsa、ecdsa等)对经转换的c-its消息进行数字签名。消息传递模块可随后经由消息中介103向相关联的its站发送经签名的c-its消息，其中消息中介103可负责管理中央路由站与相关联的各its站之间的数据传递。一个或多个its站104可经由消息中介从中央路由站102接收c-its消息，其中its站可包括路侧its站(例如，路侧单元(rsu)等)和车辆its站(例如，车载单元(obu)、hmi等)。
60.由此可见，云端监控系统100是一种新型信息物理架构，通过该系统可以获得更为全面的交通动态基础数据，有利于开展全局检测与控制。具体而言，该系统通过标准化通信机制进行广泛互联通信，构建起用于支持协同控制的闭环通信链路，通过对从车路云实时获取的交通系统各要素状态信息进行分层融合，构建物理世界在数字世界的实时数字映射，统一为不同的协同应用提供运行所需实时基础数据。
61.图2示出了根据本发明的一个实施例的基于中央交通平台的混合式导航系统200的架构示意图。混合式导航系统200可基于如图1所示的云端监控系统100所提供的城市交通数据底层支撑来实现。混合式导航系统200可被实现在车端或移动终端(例如，以小程序的方式)。混合式导航系统200可包括中央交通平台201、个人导航模块202、冲突确定模块203、激励模块204和校验模块205。
62.中央交通平台201和个人导航模块202可从用户接收关于路线规划的用户请求信息，其中该用户请求信息包括路线起点、路线终点和出发时间。中央交通平台201可基于从云端监控系统100获取的动态路由信息来从全局最优的角度进行路线规划以得到推荐导航路线。进一步地，中央交通平台201可基于从动态路由信息中提取出的一个或多个参数来进行动态路线规划，该一个或多个参数包括例如总车辆里程、车队规模、平均行程时间、平均车速等。个人导航模块202可以是实现在用户的智能手机上的或者车内的现有导航系统。个人导航模块202可进行实时数据采集和离线数据采集，其中实时数据可包括指示实时交通状况的数据(例如，实时车流量、拥堵路段等)，离线数据可包括诸如离线地图之类的存储在数据库中的数据，基于路网场景、交通场景和需求场景来对所采集的实时和离线数据进行处理以得到所规划的多条导航路线，对所规划的多条导航路线进行交通预测(例如，路况预测、车流量预测等)、旅行时间预测、起终点(od)需求预测等，从而为用户提供诸如“时间最短”、“最少拥堵”之类的路线选择。进一步地，个人导航模块202可基于一个或多个个性化参数来进行路线规划以得到并且向用户显示原始导航路线，其中该一个或多个个性化参数包括例如出行距离、绕行距离、出行时间、出行成本等。
63.冲突确定模块203可将中央交通平台201所得到的推荐导航路线与个人导航模块
202所得到的原始导航路线进行比较以确定这两条规划路线是否发生冲突。
64.响应于确定发生冲突，激励模块204可被触发并且可提供一系列激励措施以激励用户遵循中央交通平台201所推荐的规划路线，从而提高了城市整体的交通效率。在一个示例中，个人导航模块202根据用户出行需求得到出行距离最短的导航路线，而中央交通平台201根据城市出行需求判断出该条路线较为拥堵，而向用户推荐需要绕行但是较为畅通的导航路线，激励模块204可由此确定个人需求与城市需求发生冲突，并且可向用户提供一个或多个激励措施以激励用户遵循中央交通平台201所推荐的导航路线，从而实现分流，减少交通拥堵，提高个人出行效率和城市整体的交通效率。激励措施可包括例如胡萝卜计划(carrot program)(例如，给予停车券奖励)、升级计划(upgrade program)(例如，给予高速公路收费补贴)等。在一些情形中，响应于用户接受所提供的激励措施和推荐路线，可基于推荐路线来更新经由个人导航模块202(例如，手机导航应用、车内导航系统等)显示的原始导航路线。
65.响应于用户接受所提供的激励措施和推荐路线，校验模块205可对用户是否遵循所推荐的路线出行进行校验。在一些情形中，校验模块可基于车内的gps来判断车辆是否按照所推荐的路线行驶，并且在偏离路线时提示用户车辆已经偏离推荐路线。在行程结束时，响应于用户遵循所推荐路线，个人激励可被发放到个人账户。
66.图3示出了根据本发明的一个实施例的利用云端监控系统来提供动态路由信息的方法300的示意流程图。方法300开始于步骤301，数据存储模块101可获取并存储包括供给数据、需求数据和交通流数据的实时城市交通数据以提供对上层智能应用的底层数据支撑，其中供给数据包括例如路网数据、轨道交通网络数据、公共交通数据等，需求数据包括例如活动地点数据、兴趣点(poi)数据等，交通流数据包括交通流量、出行模式划分等。
67.在步骤302，中央路由站102中的仿真模块可利用从数据存储模块101获取的实时交通数据基于交通仿真模型对整个城市的交通系统网络进行仿真，并且提供动态路由信息作为仿真结果，其中动态路由信息反映了整个城市的路网交通状况和人们的出行需求。
68.在步骤303，中央路由站102中的转换模块可将所提供的动态路由信息转换成c-its消息。
69.在步骤304，中央路由站102中的安全签名模块可利用安全签名技术对经转换的c-its消息进行数字签名。
70.在步骤305，中央路由站102中的消息传递模块可经由消息中介向一个或多个相关联的its站发送经签名的c-its消息，其中该一个或多个its站包括路侧its站(例如，路侧单元(rsu)等)和车辆its站(例如，车载单元(obu)、hmi等)。在一个示例中，在某一路段当前比较拥堵的情况下，中央路由站可将指示该路段拥堵的动态路由信息发送到该路段上的路侧基础设施或车辆，以通过交通诱导来提示车辆避开该拥堵路段，从而提高通行效率，降低交通流冲突，提升驾驶安全。
71.图4示出了根据本发明的一个实施例的基于中央交通平台的混合式导航方法400的整体流程图。
72.如图2所示的混合式导航系统200中的中央交通平台201和个人导航模块202分别从城市整体的角度和个人角度进行路线规划以分别得到推荐导航路线和原始导航路线。响应于由冲突确定模块确定个人需求驱动的原始导航路线与城市需求驱动的推荐导航路线
发生冲突，激励模块204可被触发并且可提供一系列激励措施(例如，发放优惠券、停车券等)以激励用户遵循推荐导航路线。响应于由冲突确定模块确定原始导航路线与推荐导航路线不发生冲突，可以继续按照原始导航路线进行导航。随后，响应于用户接受激励和推荐导航路线，可以更新原始导航路线并且按照推荐导航路线进行导航。如果用户不接受激励，则继续按照原始导航路线进行导航。随后，响应于校验模块确定用户遵循所推荐的路线出行而在导航结束时向用户发放个人激励。
73.图5示出了根据本发明的一个实施例的基于中央交通平台的混合式导航方法500的示意流程图。方法500开始于步骤501，中央交通平台201和个人导航模块202可从用户接收关于路线规划的用户请求，其中该用户请求包括路线起点、路线终点和出发时间。
74.在步骤502，个人导航模块202可基于一个或多个个性化参数来进行路线规划以得到原始导航路线，其中该一个或多个个性化参数包括例如出行距离、绕行距离、出行时间、出行成本等。例如，个人导航模块202可按照“时间最短”、“出行距离最短”等个人出行需求来进行路线规划以得到原始导航路线，并且经由手机导航应用或车内导航系统向用户显示该原始导航路线。
75.在步骤503，中央交通平台201可基于从云端监控系统100获取的动态路由信息来从城市整体需求的角度进行路线规划以得到针对用户请求的一条或多条导航路线，其中该动态路由信息反映了整个城市的路网交通状况和出行需求。进一步地，中央交通平台201可基于从动态路由信息中提取出的一个或多个参数来进行路线规划，该一个或多个参数包括例如总车辆里程、车队规模、平均行程时间、平均车速等。
76.在步骤504，中央交通平台201可从所得到的一条或多条导航路线中确定针对所述用户的推荐导航路线。进一步地，中央交通平台201可基于用户的个性化参数来从一条或多条导航路线中确定针对所述用户的推荐导航路线(例如，在用户偏好仅驾车的出行模式时，从一条或多条导航路线中选择包括仅驾车的出行模式的导航路线)。由此，中央交通平台201可针对不同用户的同一导航请求得到不同的推荐导航路线以实现分流，提高城市整体的交通效率，其中该推荐导航路线也考虑了用户的个性化特征。
77.在步骤505，响应于由冲突确定模块203确定针对用户的推荐导航路线与原始导航路线发生冲突，激励模块204可被触发并且向用户展示选择该推荐路线的激励措施，以激励用户遵循推荐导航路线，其中激励措施可包括例如向用户发放公交/地铁乘车码、发放停车券、给予高速公路收费补贴等。
78.在步骤506，响应于用户接受提供激励措施的推荐导航路线，可更新原始导航路线，并且按照推荐导航路线进行导航。
79.在步骤507，响应于由校验模块确定用户遵循推荐导航路线出行而在行程结束时向用户发放个人激励。
80.在一个场景中，在接收到多个用户的同一导航请求(例如，在早上7点从家里到会展中心)之后，该混合式导航系统可从城市整体的角度进行路线规划以得到推荐导航路线(例如，由于会展中心中正在举办重大国际会展活动而需要进行交通管控，周边道路需要分流，因此向不同用户推荐不同的交通方式、不同的导航路线以及不同的出发时间以实现分流并提高个人出行效率(例如，向一些用户推荐p r的导航路线，而向另外的用户推荐稍微绕行的导航路线等，并且推荐用户错峰出行)，在系统判断推荐导航路线与原始导航路线
(例如，出行距离最短的导航路线)发生冲突时，向用户提供例如发放停车券的激励措施以激励用户遵循推荐导航路线，并且在行程结束时向用户发放激励。
81.以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。