一种确定两个位置之间的最短路径的方法和系统技术方案

可定制路线规划是用于计算道路网络中的点对点最短路径的技术。它包括三个阶段：预处理、度量定制和查询。图形处理单元可例如在度量定制阶段中被用来使得定制甚至更快，从而允许大范围的应用，包括高度动态应用以及在线个性化成本函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景被称为道路映射程序的现有的计算机程序提供了数字地图，通常拥有直到城市-街道级别的详尽道路网络。典型地，用户可以输入一个位置，并且道路映射程序将显示所选位置的屏上地图。几个现有的道路映射产品通常包括计算两个位置之间的最佳路线的能力。换句话说，用户可以输入两个位置，并且道路映射程序将计算从源位置到目的地位置的行进方向。这些方向通常基于距离、行进时间等。计算各位置之间的最佳路线可能需要大量的计算时间和资源。一些道路映射程序使用归因于Dijkstra的公知方法的变体来计算最短路线。注意，在此意义上，“最短”意味着“最低成本”，因为每一道路段都被分配了成本或权重，该成本或权重不必与道路段的长度直接相关。通过改变计算每一道路的成本的方式，可以为最快、最短或偏好的路线生成最短路径。然而，由于被扫描的位置和可能路径的数目大，Dijkstra的原始方法在实际应用中也不总是有效。相反，许多公知的道路映射程序使用Dijkstra方法的试探变体。道路映射算法方面的较新近的发展利用包括预处理阶段和查询阶段的双阶段过程。在预处理阶段期间，图形或地图经历离线处理，使得稍后的在图形上的任意两个目的地之间的实时查询可被更高效地作出。已知的预处理算法的示例使用几何信息、分层分解以及结合有地标距离的A*搜索。大多数先前的研究聚焦于涉及驾驶时间的度量。然而，现实世界系统通常支持诸如例如最短距离、走路、骑车、避免U形转弯、避免高速公路、偏好高速公路、或避免左转弯之类的其他度量。在这样的场景中，当前道路映射技术是不够的。预处理阶段被为每一新度量重新运行，并且查询时间可能对用弱分层结构的度量不具有竞争力。预处理阶段可能是昂贵的，从而限制了包含新优化函数(包括交通信息和个人偏好)的能力。概述描述了支持实时查询和快速度量更新或替代(也被称为度量定制)的点对点最短路径技术。任意度量(成本函数)都被支持，而没有性能方面的显著降级。度量的示例包括：当前(实时)交通速度，具有高度、重量和速度限制的卡车，用户专用定制等等。在一实现中，确定两个位置之间的最短路径使用三个阶段：预处理阶段、度量定制阶段和查询阶段。预处理仅基于图结构，而度量定制扩充预处理的结果，从而考虑边成本。图可包括顶点(表示十字路口)的集合以及边或弧(表示道路段)的集合。附加数据结构可被用于表示转弯限制和惩罚。在一实现中，各技术可在图形处理单元(GPU)上执行。GPU可在度量定制阶段中被用来例如增加本文中描述的各种技术的性能。在一实现中，预处理将图分区成有限尺寸的松散连接的部分(即单元)，并通过将每一部分替换为连接该部分的边界顶点的“团集”(完整的图)来创建覆盖图。预处理阶段不考虑边成本，并因此是独立于度量的。团集边长度在定制阶段期间被计算，并被分开地存储。定制阶段可在GPU中针对各个不同的度量执行，并为每一度量产生小量数据。在一实现中，查询阶段是使用独立于度量的数据以及相关的度量专用数据来运行的。查询阶段可使用对覆盖图和包含起点和目的地的原始图的部分的并集操作的Dijkstra算法的双向版本。多个覆盖层可被用于实现进一步加速。提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。附图简述当结合附图进行阅读时，可以更好地理解以上概述以及以下对说明性实施例的详细说明。出于解说各实施例的目的，在附图中示出各实施例的示例构造；然而，各实施例不局限于所公开的具体方法和手段。在附图中：图1示出了其中各方面和各实施例可能被利用的计算环境的示例；图2是解说可定制路线规划的一实现的三个阶段的示图；图3是使用度量定制技术来确定两个位置之间的最短路径的方法的一实现的操作流程；图4是供与度量定制技术联用的收缩(contraction)方法的一实现的操作流程；图5是供与可定制路线规划联用的收缩定制方法的一实现的操作流程；图6是供与可定制路线规划联用的微指令方法的一实现的操作流程；图7是供与可定制路线规划联用的基于搜索的度量定制方法的一实现的操作流程；图8是供与可定制路线规划联用的使用GPU的基于搜索的度量定制方法的一实现的操作流程；图9是供与可定制路线规划联用的使用GPU的基于搜索的度量定制方法的另一实现的操作流程；图10是供与可定制路线规划联用的使用微指令和GPU的度量定制方法的一实现的操作流程；图11是供与可定制路线规划联用的使用GPU的度量定制方法的另一实现的操作流程；图12是在可定制路线规划中使用GPU的方法的一实现的操作流程；以及图13示出一示例性计算环境。详细描述图1示出了其中各方面和各实施例可能被利用的计算环境的示例。计算设备100包括便利于在通信介质上通信的网络接口卡(未具体示出)。示例计算设备包括个人计算机(PC)、移动通信设备等。在一些实现中，计算设备100可以包括台式个人计算机、工作站、膝上计算机、PDA(个人数字助理)、智能电话、蜂窝电话或任意启用WAP的设备或能够直接或间接与网络对接的任意其它计算设备。例如，相对于图13的计算设备1300描述了一个示例的计算设备100。计算设备100可以通过物理连接与局域网102通信。或者，计算设备100可以通过无线广域网或无线局域网介质或通过其它通信介质与局域网102通信。虽然被示为是局域网102，网络可以是包括公共交换电话网络(PSTN)、蜂窝电话网络(例如3G、4G、CDMA等)以及包交换网络(例如因特网)之类的各种网络类型。任意类型的网络和/或网络接口可用于网络。作为所支持的网络介质的结果，计算设备100的用户能通常通过在计算设备100上运行的浏览器应用104的使用来访问网络资源。浏览器应用104方便了在例如因特网105上与远程网络通信。一个示例性的网络资源是在地图路线制定服务器108上运行的地图路线制定服务106。地图路线制定服务器108主存(host)物理位置和街道地址以及路线信息的数据库110，路线信息为诸如邻接、距离、速度限制以及所存储的位置之间的其它关系。数据库110还可存储涉及度量的信息。计算设备100的用户通常通过浏览器应用104输入起始和目的地位置作为查询请求。地图路线制定服务器108接收请求并在存储在数据库110中的位置中产生用于从起始位置到达目的地位置的最短路径。地图路线制定服务器108随后将那个最短路径发送回给作出请求的计算设备100。替换地，地图路线制定服务106被主存在计算设备100上，并且计算设备100不需要与局域网102通信。点对点(P2P)最短路径问题是许多应用的典型问题。在给定具有非负弧长度以及顶点对(s,t)的图G的情况下，目标是找到从s到t的距离。该图可表示例如道路地图。例如，道路网络中的路线规划解决了该P2P最短路径问题。然而，解决P2P最短路径问题的算法存在许多用途，并且文本中描述的这些技术、过程和系统并不旨在限于地图。由此，解决P2P最短路径问题的P2P算法涉及找到图中的任何两个点之间的最短距离。这样的P2P算法可包括若干阶段，包括预处理阶段和查询阶段。预处理阶段可取有向图作为输入。这样的图可通过G＝(V,E)来表示，其中V表示该图中的顶点的集合，并且E表示该图中的边或弧的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供图形处理单元使用由计算设备生成的经分区的图来执行度量定制的方法，包括：在计算设备处对包括多个顶点的图进行预处理以生成经预处理的数据，所述经预处理的数据包括经分区的图；以及由所述计算设备的图形处理单元(GPU)使用所述经分区的图对度量执行度量定制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 US 14/296,6441.一种供图形处理单元使用由计算设备生成的经分区的图来执行度量定制的方法，包括：在计算设备处对包括多个顶点的图进行预处理以生成经预处理的数据，所述经预处理的数据包括经分区的图；以及由所述计算设备的图形处理单元(GPU)使用所述经分区的图对度量执行度量定制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理是独立于度量的。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述计算设备处接收查询，所述查询包括原位置和目的地位置；由所述计算设备对所述源位置和所述目的地位置执行点对点的最短路径计算；以及由所述计算设备输出所述最短路径。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，执行度量定制包括：从捷径阵列和边界阵列确定第一弧的多个成本；将多个第二弧的成本复制到距离阵列；使用所述第一弧和所述第二弧来执行搜索阶段；以及使用所述搜索阶段的结果来计算捷径的成本。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括在确定所述第一弧的多个成本之前，将映射弧的多个成本复制到捷径阵列，其中所述第一弧是内部弧，并且所述第二弧是初始弧。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，为了确...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·德林，R·F·韦尔内克，M·H·科比茨施，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US