使用有界地理区域用于导航的方法和系统技术方案

一种包括软件核心的导航系统，通过分析由于标准和用户定义的自变量的变化，在两个维度上，对于用户想要的因变量，该系统使用有界地理区域(“BGRs”)和节点对以明确地最优化。本发明专利技术存储节点对数据，并且能够使用误差函数、反馈、以及ANOVA/MANOVA来创建仅仅地收敛的导航解。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用有界地理区域用于导航的方法和系统
本专利技术涉及导航路线计算和指引的领域，包括手持导航、车载导航、基于服务器的导航、以及蜂窝电话(cell-phone)应用相关的导航。
技术介绍
导航系统包括某些必需的要素:输入/输出设备；处理单元，导航计算核心；通常包括街道和兴趣点(Points of Interest, “POIs”)的地理数据库；以及用于确定位置全球定位系统芯片集；等等。对于汽车系统来说，另外有提供引领和速度信息的陀螺仪芯片。在现有系统中存在重大的缺陷。通过OEMS设置在车辆中的导航系统需要昂贵的硬件和软件，其比在其所安装的汽车废弃地更快。此外，车载地理数据库需要例如硬盘驱动器的存储介质，相对地，该介质比其他电子元件更易于故障，并且必须定期地更新数据库。基于服务器的导航系统是那些在其中指引算法常驻(resident)在中央处理单元或者服务器上的导航系统。终端用户使用包括移动电话、计算机、便携式导航设备、嵌入式车辆系统和移动数据终端(Mobile Data Terminals，“MDT”)的各种设备输入导航目的地。终端用户请求经由移动电话网络、卫星网络、W1-Fi网络，或者包括无线连接和有线连接的混合的网络，被无线地传输给服务器。无线链接可以在许多环境(例如，隧道、主要城市中心中的混凝土峡谷、无人区、以及无线使用繁重的时候)中被中断。依赖于系统是如何配置的，需要传送的数据的量常常压垮无线资源。蜂窝电话和个人导航类似地受到限制。在任何地理区域中，本身存在用于导航数据库信息的少量源。导航数据库将提供用于街道的坐标和名称，以及为每条道路定义街道类型(例如，住宅、商业、高速公路、州际公路等)。导航数据库常常还包括兴趣点(“P0IS”)，该兴趣点是本地商业、城市的地方或者具有历史意义的地方、学校、教堂、以及公众常去的其他地方。在美国，美国人口普查局提供拓扑集成的地理编码与参照系统数据(Topologically Integrated Geographic Encodingand Referencing System data, “TIGER data”)。TIGER数据不包括在美国的可导航街道的完整集合，它也不提供P0IS。存在导航数据库的多个商业供应商，其提供POIs和可导航街道的实质上的完整集合。在美国，最大的两家是Navteq?和Tele Atlas?。除非文本是明确地相反的，否则在此专利中POIs的使用都意味着兴趣点的一般概念，而不是兴趣点的任何特定的、离散收集。在韩国和日本，导航数据库是受政府控制的。从政府拥有的延伸到私人的服务的其他权限提供导航数据库。包括苹果(Apple)和谷歌(Google)的其他导航和导航数据库竞争者正在迅速进入市场。此外，众包革命正在影响地图数据库。例如，MapBox正在致力于被称为OpenStreetMap的开源协作地图数据库。通常，在这一点上，几乎所有车辆和移动电话导航都依赖于来自一个源的导航软件，以及来自另一个源的免费的导航数据库。几乎总是，单个实体将导航组件作为完整的解决方案(solution)打包并且出售。尽管有其的限制，过去的二十年中已经见到了针对导航的先进的电子设备的激增。二十年前，大多数车辆只有非常少的电子内容，并且蜂窝电话或者移动电话还处于它们的初期。今天，在车辆和无线电子中的革命已经使得基于导航的全球定位无所不在。然而，激增的选项对客户还没有呈现最优化的整体解决方案。大多数导航解决方案依赖于超过10年的计算核心。所有当前的导航算法依赖于一维最优化。通过变化长度和形状的矢量来表示所有街道。根本上，当前方法表示街道有两种方式。在第一种中，所有矢量都是直线向量。曲线被分解成多个直线段。。在第二种中，用一种形状或者另一形状的曲线和齿条来模拟道路的自然弯曲。为了发现路线，当前算法在一维中分段最优化。存在许多单独的算法来执行一维分段导航最优化，这些算法包括但不限于:单边决策树、双边决策树、带门限的单边决策树、带门限的双边决策树、桶算法、以及漏桶算法。从起点或者从起点和目的地二者生成多个路线段。在处理过程中，将线路与另一个路线进行比较，并且建立单个或者多个拒绝标准来抛弃发散的(divergent)解(solution)。最终,在起点与目的地之间生成单个路线，或者在中间相遇(在从起点和目的地二者生成分段解的情况下)或者在目的地相遇(仅从起点生成分段解的情况下)。十分奇怪的是，如果处理是真正的分段最优化解，则算法是从起点开始还是从目的地开始与计算目的无关。在许多算法中，当对换起点和目的地时，在单边决策中计算将挑选不同的路线。某些算法通过计算两条路线并且随后将更有效率或者最优化的路线呈现给终端用户来修正这一点。通过道路加权来使处理容易。本质上，州际公路和其他高速公路比主要大道具有更高的加权。主要大道比铺设的次要道路具有更高的加权，依次地，次要道路比住宅区街道具有更高的加权。加权与分段、一维最优化进行组合，以在任何起点和目的地之间选择路线。不幸的是，这样的加权经常终止于“对州际公路的偏爱”。导航系统的许多用户注意到了即使当州际公路或者高速公路明显地绕开在起点和目的地之间的直线时，该系统倾向于优选州际公路或者高速公路路线。找出关于当前技术的主要特征是其使用分段最优化(piece-wise optimization)和加权来创建路线。甚至在相对局部的区域内，即使现代的处理器和算法将易于允许明确的局部的解，也不创建明确的解。分段最优化和加权创建了对于州际公路或者高速公路行驶的偏爱。这种过时的计算核心创建了遗留的人工产品，其实质上影响了今天的导航系统的性能。这些核心是为例如第一代RTOS处理器的慢速处理器而编写的。这些核心假设了比当前能够处理的数据量(例如，万兆字节系统)小得多的数据量。这些核心假设无线数据传输(如果有的话)将会有比当前能够达到的速度实质上慢得多的速度。这并不是说在过去的二十年中公司没有一直在更新他们的软件。它意味的是，在最初编写核心软件的部分时，内在地置入了许多限制，无论是通过委任还是省略的方式，这使得难于创建真正跟得上时代的更新。此外，在重新预想他们的软件时，对于什么是可能的，大多数软件团队具有未阐明的(常常是无意识的)预想，原因是他们是从包括了他们的遗留代码的知识库开始的。由过时的导航核心所导致的遗留的人工产品包括不准确的估计到达时间(Estimated-Time-of-Arrival，“ETA”)计算、缺少学习、不能利用用于正常导航的软件的相同软件来处理多个车辆/多个目的地问题、不能对多个车辆/多个目的地问题最优化解、当用户已经实质地偏离了所计算的路线时不能合理地评估、以及不能在设备之间(例如，在车载单元和蜂窝电话之间)来回传递导航。大多数导航系统能够以10%或者更少的误差率、80% -90%的时间给出ETA。大多数客户对此满意，因为(I)他们不依赖ETA信息作为他们的到达时间的唯一估计；(2)ETA信息是比他们从其他源得到的信息更好的信息；和/或(3)终端用户已经将他们对系统能水平可用性的期望正常化。然而，存在对于误差率是严格地不可接受的这类用户。例如，商用车辆驾驶员、商用车队操作者、具有紧张的截止日期的人们、以及居住在拥堵地区的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导航指引的方法和系统，至少包括：终端用户设备，具有用于输入目的地并且接收指引或者指定路线的装置；地图数据库，包括道路和可选的POIs；用于确定车辆位置的设备和方法，例如全球定位系统；服务器或者存储器与处理元件的其他集合；用于在终端用户设备与服务器之间通信的装置；以及导航软件核心，常驻在服务器上，具有创建有界地理区域(Bounded Geographic Regions，“BGRs”)，识别可能是可能解的一部分的用于每个BGR的节点对，以及基于由用户提供的因变量和作为解数据库的固有部分的自变量来最优化导航解的能力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.26 US 61/628,147;2012.10.25 US 13/660,9851.一种导航指引的方法和系统，至少包括:终端用户设备，具有用于输入目的地并且接收指引或者指定路线的装置；地图数据库，包括道路和可选的POlS ;用于确定车辆位置的设备和方法，例如全球定位系统；服务器或者存储器与处理元件的其他集合；用于在终端用户设备与服务器之间通信的装置；以及导航软件核心，常驻在服务器上，具有创建有界地理区域(Bounded Geographic Regions, “BGRs”)，识别可能是可能解的一部分的用于每个BGR的节点对，以及基于由用户提供的因变量和作为解数据库的固有部分的自变量来最优化导航解的能力。2.根据权利要求1所述的发明，还包括节点对查找表(NodePair Look-up Table,“NPLUT”)数据库，所述节点对查找表数据库最初部分地或者全部地加载有用于每个节点对的明确解。3.根据权利要求2所述的发明，其中所述软件包括误差函数计数器和反馈程序来修正存储在NPLUT数据库中的因变量值。4.根据权利要求2所述的发明，其中在所述终端用户到达目的地的同时或者到达目的地的之后，对于因变量和自变量的用于每个节点对解的每个终端用户的实际值都与NPLUT通信并且被存储在NPLUT中，所述因变量例如为时间、距离、燃料使用、费用、以及任何用户定义的因变量。5.根据权利要求2所述的发明，其中对于在NPLUT中的每个因变的节点对，捕获并且存储相关联的自变量因数，该因数包括变量和属性这两者，例如但不限于，一天的时间、日期、星期几、温度、施工、降水、驾驶...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·保罗·希德，约翰·卡尔弗·希德，
申请(专利权)人：托马斯·保罗·希德，约翰·卡尔弗·希德，
类型：发明
国别省市：美国;US