一种基于移动导航系统的路径搜索方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于移动导航系统的路径搜索方法，基于导航系统的特性－利用目标点位置已知的信息，作为搜索过程的启发信息，利用该启发信息重新设计路径搜索方法，使得搜索过程中扩展的节点数大大减少，这样便减少了内存的占用，提高搜索效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动导航中的路径搜索领域，特别地，涉及一种基于移动导航系统的路径搜索方法。
技术介绍
移动导航系统一般分为以下几个模块：导航数据载入，导航地图显示，导航路径搜索，导航提示分析模块。移动导航系统通过GPS设备实时接收当前位置，在导航过程中有时需要进行路径重算，并且由于移动设备的硬件资源受限，所以对路径搜索算法的效率和内存消耗方面要求较严格。在导航路径搜索中，当前一般采用的方法主要是基于Dijkstra算法进行搜索的，该方法是面向路径搜索的通用型方法，没有充分利用导航系统的特征，并且在搜索的扩散过程中需要记录的节点数较多，耗费的内存较多，并且效率较低，特别是在移动导航系统中，一般的移动设备硬件资源受限，更加突出了传统方法的资源耗费和效率较低问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于移动导航系统的路径搜索方法。应用本专利技术的方法，搜索过程中扩展的节点数大大减少，这样便减少了内存的占用，提高搜索效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于移动导航的路径搜索方法，包括以下步骤：选取目标点；将目标点和出发点的坐标转化为投影坐标，绑定到地图上道路网络中最近的路上；记录当前目标点作为下次目标点绑定的启发信息；根据绑定后的出发点和目标点以及当前的行驶方向，该方向以正北作为0度，来自GPS模块，转化为弧度单位，在路网上进行拓扑路径搜索。-->路径搜索完毕，返回搜索结果。本专利技术的有益效果是：本专利技术充分利用了目标点的坐标位置已知的信息，通过启发搜索，减少搜索扩散过程中扩散的节点数，从而减少搜索过程载入内存的数据量，提高搜索效率。测试发现，在搜索距离出发点不超过半个路网的半径距离内的目标点时，使用本专利技术的扩散节点数是一般方法扩散节点数的25％；而在超过了半个路网之外的目标点的搜索上，其扩散节点数也可达到一般方法的50％；从而扩散节点数大幅减少，载入的内存成相应减少，效率得到提高。附图说明图1是本专利技术基于移动导航系统的路径搜索方法流程图；图2是绑定道路流程图。具体实施方式本专利技术所依据的原理是：将道路网络的拓扑邻接信息提取出来作路径分析，道路网络包含拓扑节点和拓扑边结构，边中含有长度信息，作为路径搜索时的权重信息，拓扑节点和拓扑边存有网络对象的邻接关系。利用目标点坐标位置已知的信息作为启发信息，利用当前节点到目标点的直线距离作为搜索过程的启发值，加快搜索。本专利技术的路径搜索方法，包含以下步骤：1.选取目标点：可通过触摸笔在地图上选取，也可通过选取兴趣点，设为目标点；出发点是根据GPS模块实时地位得到的当前位置；2.出发点和目标点绑定到最近道路：将目标点和出发点转化为投影坐标，绑定到地图上道路网络中最近的路上；记录当前目标点作为下次目标点绑定的启发信息，初始设置上次目标点为位置为(0，0)；2.1先绑定目标点，判断当前目标点是否在上次的目标点附近(如在容忍距离50米内)，若是，则直接使用上次绑定结果，不需要进行绑定，否则转绑定(绑定步骤见下)；-->2.2根据目标点的绑定结果(包含绑定到路的距离，绑定到的路的GRL(地理资源定位)信息，绑定到路上的位置)，判定目标点是否在搜索路网上，若不在，则转4；否则更新上次目标点绑定结果，转下步；2.3绑定出发点，出发点位置来自GPS模块的当前位置，也即导航设备当前位置，和目标点不同，这里直接进行绑定，若绑定结果判断出发点不在路网上，则转4；否则转下步；3.搜索路径：3.1转化绑定点为拓扑节点对：该拓扑节点对含以下信息：节点坐标位置，出发点到节点方向(正北为0弧度)，出发点到当前节点实际距离；根据所在的道路GRL得到对应的网络拓扑边，分别记录出发点和目标点对应的拓扑节点对，记录绑定的点到该拓扑边的两个端节点的距离；3.2判断出发点和目标点是否在同一条网络边上，若是，则转3.3；否则转3.4；3.3两点同边的特殊情况处理：若当前方向cur_dir＜0，认为是不考虑方向信息，则直接取出出发点和目标点之间的路段信息，将该路段信息转为路径结果，转4；否则，计算得出发点到目标点的直线方向dir1，比较cur_dir和dir1，如果两个方向的角度偏差在(-90，90)度，取出出发点与目标点之间的路段信息，转为路径结果，转4；否则，计算得出发点与目标点之间的中间节点，该节点满足条件：从出发点到该节点方向dir2和dir1反向(相差超过90度)，取得路段road_segment_sm(出发点start到中间点middle)和路段road_segment_me(中间点middle到目标点end)，将路段信息转为路径结果，转4；3.4根据GPS当前前进方向，调整出发点拓扑点对：如果当前GPS方向＜0，表示不关注方向；不做调整，否则，根据前进方向，选择出发拓扑点对中的方向较接近GPS前进方向的拓扑节点作为出发节点；3.5搜索拓扑最短路径：-->拓扑边以道路长度作为权重；最短路径搜索算子的中间搜索对象为PathNode，PathNode含有如下信息：是否终点b_target，当前对应拓扑节点nw_node，路径对应上个PathNode：previous_pathNode，累计出发点到当前节点距离accu_weight_from，当前节点到目标点启发值accu_weight_to；3.5.1准备出发拓扑点：根据出发点拓扑点对，即当前绑定到的最近道路对应的拓扑边的两个拓扑端点，生成出发PathNode，插入待扩展节点集合extandable_nodes，extandable_nodes集合中对象的先后关系采用accu_weight_from+accu_weight_to做比较；3.5.2准备目标拓扑点根据目标点拓扑点对，生成两个PathNode，插入目标PathNode集合target_nodes；并记录目标点位置target_pos，作为启发值搜索之用；3.5.3路径扩散搜索初始化：初始化当前搜索结果current_result为无效；3.5.4从extandable_nodes中取出第一个PathNode作为current_path_node，判断current_path_node是否目标点，若是，记录当前搜索结果为有效current_result，转3.5.8；否则，转3.5.5；3.5.5扩散当前节点：取出所有和current_path_node对应拓扑节点cur_nw_node邻接并且以cur_nw_node为起始节点的拓扑边集合adjacent_edges；通过邻接边adjacent_edges取得当前nw_node的邻居节点集合；3.5.6判断邻接节点neighbour_nw_node是否待扩展节点：对每个邻居节点neighbour_nw_node，判断neighbour_node是否在待扩展节点集合expandable_nodes中；若不在，则新生成一个PathNode——other_path_node；否则，从expandable_nodes中取出对应于neighbour_nw_node的PathNode作为other_path_node；若neighbour_nw_node是已经扩展过的节点(visited_nodes)或者other_path_n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动导航的路径搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：　　　　Ａ．选取目标点，可通过触摸笔在地图上选取，也可通过选取兴趣点，设为目标点；出发点是根据ＧＰＳ模块实时地位得到的当前位置。　　　　Ｂ．将目标点和出发点的坐标转化为投影坐标，绑定到地图上道路网络中最近的路上；记录当前目标点作为下次目标点绑定的启发信息，初始设置上次目标点位置为（０，０）。　　　　ａ）先绑定目标点，判断当前目标点是否在上次的目标点附近，所述目标点附近为在距离目标点５０米的范围内，若是，则直接使用上次绑定结果，不需要进行绑定，否则绑定。　　　　ｂ）根据目标点的绑定结果判定目标点是否在搜索路网上，若不在，则转Ｄ；否则更新上次目标点绑定结果，转下步；所述绑定结果包含绑定到路的距离，绑定到的路的ＧＲＬ信息，绑定到路上的位置。　　　　ｃ）绑定出发点，出发点位置来自ＧＰＳ模块的当前位置，也即导航设备当前位置，和目标点不同，这里直接进行绑定，若绑定结果判断出发点不在路网上，则转Ｄ；否则转下步。　　　　Ｃ．根据绑定后的出发点和目标点以及当前的行驶方向，该方向以正北作为０度，来自ＧＰＳ模块，转化为弧度单位，在路网上进行拓扑路径搜索。　　　　ａ）将两个绑定的点转化为两对拓扑节点对：根据所在的道路ＧＲＬ得到对应的网络拓扑边，分别记录出发点和目标点对应的拓扑节点对，记录绑定的点到该拓扑边的两个端节点的距离。　　　　ｂ）判断出发点和目标点是否在同一条网络边上，若是，则转ｆ）；否则转ｇ）。　　　　ｃ）两点同边的特殊情况处理：若当前方向ｃｕｒ＿ｄｉｒ为负值，认为是不考虑方向信息，则直接取出出发点和目标点之间的路段信息，将该路段信息转为路径结果，转Ｄ；否则，计算得出发点到目标点的直线方向ｄｉｒ１，比较ｃｕｒ＿ｄｉｒ和ｄｉｒ１，如果两个方向的角度偏差在－９０～９０°，取出出发点与目标点之间的路段信息，转为路径结果，转步骤Ｄ；否则，计算得出发点与目标点之间的中间节点，该节点满足条件：从出发点到该节点方向ｄｉｒ２和ｄｉｒ１反向，取得出发点到中间点的路段ｒｏａｄ＿ｓｅｇｍｅｎｔ＿ｓｍ和中间点到目标点的路段ｒｏａｄ＿ｓｅｇｍｅｎｔ＿ｍｅ，将路段信息转为路径结果，转步骤Ｄ。　　　　ｄ）根据ＧＰＳ当前前进方向，调整出发点拓扑点对；如果当前ＧＰＳ方向为负值，表示不关注方向；不做调整，否则，根据前进方向，选择出发拓扑点对中的方向较接近ＧＰＳ前进方向的拓扑节点作为出发节点。　　　　ｅ）搜...

【技术特征摘要】
1.一种基于移动导航的路径搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：A.选取目标点，可通过触摸笔在地图上选取，也可通过选取兴趣点，设为目标点；出发点是根据GPS模块实时地位得到的当前位置。B.将目标点和出发点的坐标转化为投影坐标，绑定到地图上道路网络中最近的路上；记录当前目标点作为下次目标点绑定的启发信息，初始设置上次目标点位置为(0，0)。a)先绑定目标点，判断当前目标点是否在上次的目标点附近，所述目标点附近为在距离目标点50米的范围内，若是，则直接使用上次绑定结果，不需要进行绑定，否则绑定。b)根据目标点的绑定结果判定目标点是否在搜索路网上，若不在，则转D；否则更新上次目标点绑定结果，转下步；所述绑定结果包含绑定到路的距离，绑定到的路的GRL信息，绑定到路上的位置。c)绑定出发点，出发点位置来自GPS模块的当前位置，也即导航设备当前位置，和目标点不同，这里直接进行绑定，若绑定结果判断出发点不在路网上，则转D；否则转下步。C.根据绑定后的出发点和目标点以及当前的行驶方向，该方向以正北作为0度，来自GPS模块，转化为弧度单位，在路网上进行拓扑路径搜索。a)将两个绑定的点转化为两对拓扑节点对：根据所在的道路GRL得到对应的网络拓扑边，分别记录出发点和目标点对应的拓扑节点对，记录绑定的点到该拓扑边的两个端节点的距离。b)判断出发点和目标点是否在同一条网络边上，若是，则转f)；否则转g)。c)两点同边的特殊情况处理：若当前方向cur_dir为负值，认为是不考虑方向信息，则直接取出出发点和目标点之间的路段信息，将该路段信息转为路径结果，转D；否则，计算得出发点到目标点的直线方向dir1，比较cur_dir和dir1，如果两个方向的角度偏差在-90～90°，取出出发点与目标点之间的路段信息，转为路径结果，转步骤D；否则，计算得出发点与目标点之间的中间节点，该节点满足条件：从出发点到该节点方向dir2和dir1反向，取得出发点到中间点的路段road_segment_sm和中间点到目标点的路段road_segment_me，将路段信息转为路径结果，转步骤D。d)根据GPS当前前进方向，调整出发点拓扑点对；如果当前GPS方向为负值，表示不关注方向；不做调整，否则，根据前进方向，选择出发拓扑点对中的方向较接近GPS前进方向的拓扑节点作为出发节点。e)搜索拓扑最短路径，拓扑边以道路长度作为权重；最短路径搜索算子的中间搜索对象为PathNode，PathNode含有如下信息：是否终点b_target，当前对应拓扑节点nw_node，路径对应上个PathNode：previous_pathNode，累计出发点到当前节点距离，accu_weight_from，当前节点到目标点启发值accu_weight_to：i.准备出发拓扑点prepareStartNodes：根据出发点拓扑点对，即当前绑定到的最近道路对应的拓扑边的两个拓扑端点，生成出发PathNode，插入待扩展节点集合extandable_nodes，extandable_nodes集合中对象的先后关系采用accu_weight_from+accu_weight_to做比较。ii.准备目标拓扑点prepareTargetNodes：根据目标点拓扑点对，生成两个PathNode，插入目标PathNode集合target_nodes；并记录目标点位置target_pos，作为启发值搜索之用。iii.路径扩散搜索searchPath：初始化当前搜索结果current_result为无效。iv.从extandable_nodes中取出第一个PathNode作为current_path_node，判断current_path_node是否目标点，若是，记录当前搜索结果为有效current_result转viii；否则，转v。v.扩散当前PathNode：取出所有和current_path_node对应拓扑节点cur_nw_node邻接并且以cur_nw_node为起始节点的拓扑边集合adjacent_edges；通过邻接边adjacent_edges取得当前nw_node的邻居节点集合。vi.对每个邻居节点neighbour_nw_node，判断neighbour_no...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇，赵国荣，李山亭，黄群山，徐亚娟，范先迪，蒋卫星，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]