CN101657698A - 辅助道路交通堵塞管理的导航装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种导航装置，其具有GPRS接收器，所述GPRS接收器用于接收关于汽车道路段上的缓慢交通流量或缓慢平均速度的指示堵塞的实时信息。所述装置基于由堵塞区中的当前平均速度加权的二级道路上的历史记录的速度来计算新路线以避开所述堵塞。

Description

辅助道路交通堵塞管理的导航装置
技术领域
本发明涉及一种移动电子导航装置、用于实施所述装置的功能性的软件及一种向此装置的用户提供服务的方法。
背景技术
技术的进步及堵塞道路环境的不断增加的压力已促使发展及采用个人导航装置(PND)。缩写PND有时用于指代“便携型导航装置”，但在本说明书中将赋予其更宽泛的定义：其涵盖任何种类的个人导航装置，所述装置是便携型(例如，可使用吸附式安装件固定到汽车挡风玻璃)或是嵌入式(例如，永久地固定到汽车中)。PND可为专用导航装置(例如，主要功能为导航的装置)或可具有多个其它应用(例如，媒体播放器)或可具有不同于导航的主要功能(例如，移动电话)。PND主要(但并非排他地)用于汽车及其它机动车辆中。PND并入有包括道路信息及兴趣点的地图数据库。其大体上包括用于执行以下操作的软件：允许用户输入目的地且为用户提供一个或一个以上路径；发出驾驶指令以引导驾驶员沿着选定的路径到目的地。PND可包括一可附着到汽车挡风玻璃的安装件。
用以沿其引导驾驶员的路径的选择可能非常复杂，且选定的路径可能会考虑现有的及预测的交通及道路条件、关于道路速度的历史信息及驾驶员本身的偏好作为确定道路选择的因素。另外，装置可能不断地监视道路及交通条件，且因条件改变而提议或选择改变进行旅程的剩余部分的路径。
道路行进是企业、其它组织及私人个体的日常生活的重要部分。交通延迟的成本可能非常大。仅在英国，纯粹的财务成本就已估计为数十亿英镑。鉴于这些成本，可(例如)通过选择最佳路径及通过避开堵塞延迟而辅助驾驶员最佳化其行进的系统具有重要价值。事实上，已逐渐形成大批多样的驾驶员信息系统。最早建立的是聚集来自多个来源如警察、侦察卫星及(更近些时候)来自陷于交通阻塞中的驾驶员的移动电话呼叫的数据以提供关于事故及延迟的主观建议的广播无线电交通报导。无线电数据系统(RDS)无线电通过从正常无线电节目自动切播到交通报导而使这些系统更有效。在大型汽车运输组织(例如，英国的汽车协会(AA)及RAC)的网站上提供静态路径计划系统。这些静态路径计划系统允许驾驶员输入旅程点且为驾驶员提供路径及用于所述路径的驾驶指令。
在最近的过去，已基于全球定位系统(GPS)技术引入车载个人导航装置。这些车载个人导航装置的实例为TomTom GOTM系列的PND。个人导航装置使用GPS系统来发现车辆在道路网络上的准确位置，且在屏幕上的道路图上绘制车辆的位置。PND含有用于计算道路网络上的两个或两个以上点之间的最佳或优良路径的机构且可沿着选定的路径指引驾驶员，并不断地监视驾驶员在所述路径上的位置。个人导航装置已开始将交通信息并入到其服务中，且在一些装置中，将交通信息整合到路径选择过程中：PND将在堵塞道路周围安排路径。在由PND提供交通信息的情况下，用户可观察影响到选定路径的延迟，且在用户认为必要时引导装置重新计划一条避开道路的延迟部分的路径。人们正使用基于各种技术(例如，移动电话呼叫、固定相机、GPS车队追踪)的实时交通监视系统来识别交通延迟且将信息馈入到通知系统中。
如上文所提及，可在移动电话呼叫的基础上如下实时监视道路交通。在移动电话系统中，订户携带手机。当订户起始或接收呼叫或文本消息或数据会话时，在手机与基地收发站(BTS)(现代景观上熟悉的发射天线)之间发生无线电通信。手机与BTS既传输在主叫方与被叫方之间传递的消息的编码，也在其自身之间传输大量控制信息以用于可靠地且有效地支持通信的目的；例如，随着订户四处移动，系统必须选择何时将呼叫传递到另一BTS。全球移动通信系统(GSM)系统中或通用移动电信系统(UMTS)中的控制信息含有关于相邻BTS的信号强度的信息、用以指令离BTS较远的手机较早传输以便匹配其时隙的时序提前信息、传输错误率及更多的信息。例如码分多址(CDMA)等其它技术使用不同的信息来实现可靠且有效的通信的相同目的。这些参数被统称为移动电话控制参数。位置参数数据库(LPDB)使移动电话控制参数与手机的地理位置相关。LPDB可通过若干方式中的一者来建构及维护，且可将控制参数的若干有用子集中的一者映射到地理位置。
关于所述PND及以上服务的更多背景信息，见(例如)美国专利申请公开案US20070225902；US 20070185648；US 20070118281；及US 20070117572，所有这些专利申请公开案由汤姆汤姆国际公司(TomTom International B.V.)拥有且以引用的方式并入本文中。
关于通过监视道路车辆上携带的移动电信装置的使用来监视道路交通的更多背景信息，见(例如)WO200245046(“交通监视系统”(″Traffic monitoring system″))；及WO2007017691(“在给定时间找到移动电话的物理位置的方法”(″Method of finding aphysical location of mobile telephone at a given time″))，所述文件以引用的方式并入本文中。
发明内容
发明人旨在改进对道路车辆的个别用户的导航引导。发明人进一步意图改进交通管理以便避开或减少交通堵塞。
本发明尤其涉及一种移动电子导航装置，其经配置以用于依据装置的地理位置向道路网络上的移动用户提供导航信息，且在经编程后即经由路线引导所述移动用户到预定目的地。所述装置包含：存储装置，其用于存储关于道路网络的区段的信息(例如，道路图信息)，所述信息包括表示所述区段中的相应道路上的相应历史交通进展(例如，平均速度或平均交通流量)的历史数据；无线接收器，其用于接收指示所述区段中的特定道路的路段上的当前交通进展(例如，当前平均速度或当前交通流量)的数据；及数据处理器，其耦合到所述接收器。所述处理器进一步操作以实行以下任务。所述处理器确定所述路段是否包括于路线的仍待行进的部分中。如果处理器已确定不包括所述路段，则使用所述路线来确定导航引导。如果处理器已确定包括所述路段，则处理器使用历史数据来基于在已知当前交通进展的情况下将路线的第一预计行进时间与到目的地的替代路线的第二预计行进时间进行比较来确定所述替代路线。依据所述比较的结果，处理器开始提供关于替代路线的导航信息。
因此，在接收到关于原始路线的即将到来的分支中的道路路段上的当前交通进展的可能指示替代路线具有较短的预计行进时间的实时信息后，本发明中的导航装置根据替代路线提供导航引导。经由接收器接收的数据可能指示行程的即将到来的分支中的新出现的或现有的交通阻塞。本发明中的装置接着搜寻用于待行进的部分的对原始路线的替代路线。如果在必须根据替代路线引导用户之前交通阻塞已消失，则接收器接收指示所述路段上的经改进的交通进展(例如，增加的交通流量或增加的平均速度)的数据且装置以类似方式确定将把原始路线视为引导的基础。
在本发明中的装置的一实施例中，基于用表示特定道路上的当前交通进展(当前平均速度或当前交通流量)的量缩放替代路线中的另一道路上的历史交通进展(例如，平均速度或平均交通流量)来计算第二预计行进时间。所述缩放的起因在于一条道路上的堵塞可能会导致连接道路上的较拥挤的交通。亦即，堵塞影响附近的交通流量及平均速度。借助于通过缩放而考虑到此现象，计算较可靠地接近到目的地的最短总行进时间的替代路径。
除当前交通进展条件以外，当前或预计的天气条件也可能会影响行进时间，或更一般地也可能会影响路线。因此，当计算对当前路线的修改时，优选也考虑关于天气条件的实时信息。出于本发明的目的，可将例如雾、雨、降雪、黑冰等等的天气条件转变成表示(虚拟)交通进展的量。在因恶劣天气而造成的危险道路条件的情况下，按比例增加覆盖路线的受天气影响的路段的预计行进时间。比例因子可(例如)基于历史数据(见下文进一步从GPS轨迹中提取的历史数据)来确定或可通过实验来确定或粗略地估计。不管起源如何——无论是源自交通堵塞还是源自危险的道路条件，行进时间的此按比例增加均为本发明中的数据处理中考虑的量。因此，出于本发明的目的，在本文中概念“当前交通进展”也被理解为涵盖“当前或预计的天气条件”。
本发明的另一实施例涉及用于移动导航装置的软件，所述移动导航装置经配置以用于依据装置的地理位置向道路网络上的移动用户提供导航信息，且在经编程后经由路线引导所述移动用户到预定目的地。所述装置包含：存储装置，其用于存储关于道路网络的区段的信息，所述信息包括表示所述区段中的相应道路上的相应历史交通进展的历史数据；无线接收器，其用于接收指示所述区段中的特定道路的路段上的当前交通进展的数据；及数据处理器，其耦合到所述接收器。所述软件包含用于控制所述处理器执行以下操作的指令：确定所述路段是否包括于路线的待行进的部分中；如果不包括所述路段，则继续使用所述路线；如果包括所述路段，则使用历史数据来基于在已知当前交通进展的情况下将路线的第一预计行进时间与到目的地的替代路线的第二预计行进时间进行比较来确定所述替代路线；依据所述比较的结果，开始提供关于替代路线的导航信息。优选地，所述软件包含用于处理器执行以下操作的其它指令：基于用表示特定道路上的当前交通进展的量缩放替代路线中的另一道路上的历史交通进展来计算第二预计行进时间。
因此，所述软件可作为售后市场附加品(after-market add-on)或作为具有无线接收器的电子导航装置的安装基础的升级来提供。可任选地将单独的无线接收器安装到常规电子导航装置以便使用如上文所指定由表示实时交通条件的供应数据实现的服务。
上文引入的无线接收器包括(例如)通用分组无线电服务(GPRS)接收器。如已知的，GPRS是可供GSM移动电话的用户使用的分组导向的移动数据服务。词语“分组导向的”指代数据分组被多路复用的方式。GPRS数据通信可为单向的或双向的。或者，无线接收器包含无线电数据系统(RDS)接收器。RDS技术使用常规FM无线电广播来发送数据。RDS技术通常用于实施用于将交通信息传送给驾驶员的交通消息频道(TMC)。无线接收器的其它实施方案是基于(例如)数字音频广播(DAB)技术或卫星无线电，后者使用通信卫星，所述通信卫星覆盖的地理区比使用陆上技术的传输所覆盖的地理区大。
GPRS技术实现双向数据通信。此可用于本发明的一实施例中，其中PND具有GPRS接收器及GPRS发射器，且其中PND配置为将到预定目的地的路线的计算及/或重新计算委托给服务器的轻型客户端(thin-client)。
因此，发明人进一步提议一种依据移动导航装置的地理位置向所述装置的用户提供导航信息以用于经由路线引导用户到预定目的地的方法。所述方法包含以下步骤。从所述装置接收表示地理位置的数据。在已知装置的当前地理位置的情况下，确定道路网络的与所述路线有关的区段。确定关于所述区段的信息，所述信息包括表示所述区段中的相应道路上的相应历史交通进展的历史数据。确定所述区段中的特定道路的路段上的交通的当前交通进展。接着确定所述路段是否包括于路线的待行进的部分中。如果不包括所述路段，则使用所述路线。如果包括所述路段，则使用历史数据来基于在已知当前交通进展的情况下将路线的第一预计行进时间与到目的地的替代路线的第二预计行进时间进行比较来确定所述替代路线。依据所述比较的结果，提供关于替代路线的导航信息。
优选地，基于用表示特定道路上的当前交通进展的量缩放替代路线中的另一道路上的历史交通进展来计算第二预计行进时间。
轻型客户端方法或将处理委托给服务器的优点在于以下事实：服务器具有关于包括其中用户正前进的区的多个地理区的可用交通信息及天气信息。这一点能实现在比仅局部地在所述地理区中的单个一者内的规模大的规模上动态地最佳化路线。
附图说明
借助于实例且参看附图更详细地解释本发明，其中：
图1是本发明中的系统的框图；
图2及图3提供解释本发明的方面的公式；
图4是本发明中的导航装置的第一实例的框图；
图5及图6是本发明中的导航装置的其它实例的框图；及
图7是向图5及图6的装置的用户提供导航引导的方法的流程图。
贯穿诸图，类似或对应特征由相同参考数字指示。
具体实施方式
根据一些研究，在特定道路或公路上监视的交通的大约25％由驾驶较长、区域间路径的车辆组成。这是可非常容易地采用到特定道路或公路的替代路径的重要群体。问题在于如何通知替代路径？管理机构可通知所有在阿姆斯特丹(Amsterdam)市北部的区域中驾驶的驾驶员：如果其打算去弗列弗兰(Flevoland)或更远的地方，则今天最好使用恩克华生-莱利斯达(Enkhuizen-Lelystad)堤道路。可建议来自阿姆斯特尔芬(Amstelveen)/史基辅(Schiphol)区域的驾驶员经由乌特列支(Utrecht)市驾驶。然而，通知这些驾驶员乃至更多驾驶员以便使其相信其应采纳所述建议是极端困难的。驾驶员需要更多详细信息以便能够接受替代路径。
本发明中的系统经由驾驶员的车辆上携带的移动导航装置向驾驶员提议替代路径。除提议替代路径以外，还阐明采用这些替代路径的预计的优点。因此，当在特定地理区域中发生交通堵塞时，本发明的系统建议在此区域内驾驶或朝此区域行进的驾驶员根据当前正经由移动导航装置提供的指引前进以便自动地避开堵塞。本发明中的系统因此帮助驾驶员较早到达其目的地。此外，所述系统还有助于借助于在堵塞区域附近的道路网络的其余部分上扩展交通量而减少通过堵塞区的交通量。
事实证明，交通阻塞中的大多数汽车是在进行短的区域内行程。进行区域内行程的驾驶员的实例为居住在阿梅尔(Almere)镇打算在阿姆斯特丹附近的城市中购物的人。本发明的系统能够在这些驾驶员开始其行程前通知这些驾驶员预计的行进时间。如果预计会因交通拥塞而发生延迟，则这些人可能想重新考虑其行程。其可能会决定改为在本地购物、驾驶到另一个镇或城市，或采用所提议的替代路径中的一者或使用公共运输。同样，将减少通过堵塞区的交通量。
总有一群驾驶员尽管堵塞还是决定进入堵塞区。人们常常误认为在此情形下改为通过小乡村及城市中心驾驶以便绕过堵塞是可接受的解决方案。研究已证实，此驾驶完全无效。出现此情形的原因尤其在于所允许的最大道路速度低，且由于交通灯及非有效路径而使得可达到的平均速度不高于15km/hr到25km/hr。在大多数情况下，通过仅停留在交通阻塞或使用区域道路会更快地到达驾驶员的目的地。来自当前受让人汤姆汤姆的所有装置均默认使用这些最快路径设定以便避开经由无效路径的引导。然而，缺乏可靠的最新行进时间信息使得人们虽自己找到路径但却无效。本发明的系统旨在说服这些人出于其自身的利益而接受导航信息。
因此，本发明中的系统为正在移动的人提供更可靠且有效的引导指引。基于极好的行进时间估计，人们可考虑且较容易接受替代路径。本发明的系统改进主要道路网络的利用且有助于减少交通堵塞。为正进行区域间行程的驾驶员重新安排路径以便绕过堵塞区。将建议区域驾驶员使用区域替代路径或就接受由堵塞引起的延迟。
本发明的系统产生整个道路网络的高质量的交通信息。所述系统能够提议更好地利用堵塞区周围的可用道路网络的替代路径。所述系统使用多来源策略。所述系统组合来自现有来源的交通信息(例如，由道路管理机构及其它公共服务供应)与基于由移动电话网络经营商供应的数据产生的交通信息及由具备GPS功能的移动导航装置的用户供应的交通信息。因此，创建对堵塞瓶颈的详细概述。可接着使用此详细概述来产生关于替代路径的导航信息。
图1是本发明中的系统100的框图。系统100包含数据收集及获取子系统102，所述数据收集及获取子系统102接收来自运输部门、道路经营商或道路管理机构、地方政府等等(所有这些在此被称作“管理机构”104)的数据、来自移动电话网络经营商106的数据及来自具备GPS功能的移动导航装置108的用户的数据。
从管理机构104接收的数据表示(例如)经由路旁的交通监视设备获得的常规交通信息。所述设备包括(例如)现场相机及集成在道路表面中的例如感应环路等其它道路传感器。从管理机构104接收的其它数据可包括道路工程报导。从管理机构104接收的另外其它数据包括(例如)天气预报或实时天气雷达数据。实时天气雷达数据能够(例如)按比例增加具有大量降雨、由于雾或细雨而导致具有降低的可见度、或具有强阵风的区域中的道路上的预计行进时间，以便考虑到较慢的交通。
从经营商106接收的数据表示如上文及在(例如)上文所提及的WO200245046及WO2007017691中所解释的在移动电话呼叫的基础上实时地监视的道路交通。
从具备GPS功能的移动装置108的用户接收的数据是基于以下。装置108经配置以用于记录GPS轨迹。当装置108在操作使用中时，装置108将其地理位置及时戳重复地记录于文件中。文件中的所述记录能够用此特定装置重建所采用的行程。此装置108的一实例由本案受让人制作。装置108与安装于用户的家用PC或膝上型PC上的软件程序(“TomTom Home”(汤姆汤姆家用版))协作。所述软件程序使用户能够更新、个人化及以其它方式管理装置108。举例来说，如果用户想要安装新地图、定制的兴趣点数据库或使装置108以另一语音提供指引，则用户可简单地经由因特网从服务器下载这些及其它组件且将其安装于装置108上。所述程序还允许从家中预先计划个人的行程。当连接到服务器时，服务器将上载记录的文件。从所有装置108收集记录且将记录存储于子系统102中。
因此，系统100具有可通过移动电话网络经营商106得到的实时数据及可通过下载GPS轨迹得到的历史数据。现在于数据处理子系统110中处理这些数据以用于产生存储于存储装置114中的交通信息。
数据处理子系统110处理历史数据(例如，由来自装置108的GPS轨迹表示)以产生交通信息，出于本发明的目的，所述交通信息包括未(或未充分地)被来自经营商106的实时数据覆盖的道路的平均速度。为了解释所述处理，考虑以下情境。
考虑绕过市区环境的主干路径处的情形。此市区环境可为被国家汽车道绕过的小城镇或围绕大城市或穿越郊区或城市中心的大量使用的大型市区主要道路。当主干路径未堵塞时，从经营商106接收的基于GSM的数据及从装置108接收的基于GPS的数据指示主要道路上的正常穿行时间。但在高峰时间期间，穿行时间可能急剧地增加。从经营商106及装置108接收的数据指示在高峰时间期间穿行时间的此增加。穿行时间的增加相当于平均道路速度的降低。举例来说，一般平均速度介于大约100km/hr与120km/h之间，但在高峰时间期间，平均速度大约为30km/h。在高峰时间期间，二级道路的市区网络上的平均速度也降低，(例如)从大约35km/h降低到大约15km/h。由于低交通量而使得从经营商106接收的实时数据不能够可靠地测量市区较小道路上的实时行进时间；尤其由于较高交通量而使得仅在都市主干上所测量的行进时间可用。因此，如果用户的移动导航装置不考虑二级道路上的这些变化的平均道路速度，则其可能导致用户进入二级道路上的堵塞或缓慢移动的交通中，因为这些不是与高峰时间期间的平均速度15km/hr相关联，而是错误地与静态平均速度35km/hr相关联，静态平均速度35km/hr仍然比堵塞的主干路径上的当前平均速度30km/hr快。
为了改进对驾驶员的导航引导，发明人因此提议使用基于GSM的实时数据与基于GPS的历史数据两者以便提供对二级道路上的平均速度或行进时间的估计，如下文进一步详细解释。
现在考虑以下情境。系统100经由(例如)来自经营商106的数据确定特定汽车道的特定路段是否堵塞。亦即，此路段上的平均速度显著低于正常交通流量期间的平均速度。假定堵塞也影响通向汽车道的堵塞路段或离开汽车道的堵塞路段的二级道路上的平均速度似乎是合理的。所产生且作为数据存储于存储装置112中的交通信息与堵塞路段上的平均速度及/或用以在当前环境下覆盖此路段的预计行进时间有关。经由服务器114，经由包括GPRS基础设施的数据网络116将此数据发送给有关地理区中的电子导航装置118的用户。GPRS为能够经由可供GSM移动电话的用户使用的移动数据服务接收数据分组的已知技术。如上文所提及，可使用不同于GPRS的无线数据通信技术将数据从服务器114传递到装置118。GPRS在此处作为一实际实例而提及。还请注意，除了关于所考虑的道路上的当前平均速度的交通信息以外，服务器114还可将表示有关地理区中现有的或预计的天气条件的数据传递到装置118。所述数据可指代(例如)强阵风、雾、黑冰等等。装置118优选经配置以处理此数据来产生经由其显示监视器及/或扬声器传达给装置118的用户的信息。
导航装置118经配置以如下且如下文更详细解释处理此数据。在已知装置118的一个或一个以上用户的目的地且已知所述用户的首先由装置118计算的原始路线的情况下，堵塞可能会影响所述用户的行进时间。在已知堵塞汽车道路段上的速度的情况下，装置118现在通过考虑堵塞区中的二级道路上的预计速度或行进时间而重新计算路线。为此目的，装置118使(例如)来自其本地存储装置的所需信息可用。装置118因此可在前方存在交通堵塞的情况下做出关于绕道采用哪些路径以便最佳化(例如)行进时间的有根据的推测。
采用的方法的细节如下。发明人引入虚拟实时速度(VRS)的概念。在本发明的一实施例中，在其中实时数据不可用于有关道路的情形下在PND内计算VRS。基于所述道路的历史平均速度信息来计算VRS。计算特定地理区中具有受主要汽车道或所述区中的主要主干路径上的堵塞影响的交通的二级道路部分的VRS。通过主要汽车道上的实时交通的速度来确定VRS。在一些环境下，假定二级道路上的VRS取决于相邻主要汽车道上的实时速度。本发明现在利用此相关性来改进对装置118的个别用户的导航引导的准确性。
可采用若干方法来确定VRS：基于线的方法及基于区的方法，如下文详细解释。优选地，使用基于区的VRS。然而，在无法计算基于区的VRS的情况下，使用基于线的方法。
对于基于线的方法如下进行。从基于GSM的数据确定的有关汽车道的一部分上的实时速度具有值Vreal-mot。从GPS轨迹确定的此部分上的历史平均速度具有值Vhist-mot。现在考虑环绕汽车道的所述部分的道路网络中的一道路区段。对于此标记为“i”的区段，借助于(例如)根据图2的表达式(202)用函数Fline缩放所述区段的历史平均速度Vi，hist-seg而为VRS指派值Vi，VRS-seg。在上文所提及的GPS轨迹的基础上确定所述区段的历史平均速度Vi，hist-seg。根据图2中的表达式(204)，缩放函数Fline取决于第一量Vreal-mot-line及第二量Vhist-mot-line。根据表达式(206)将第一量Vreal-mot-line界定为有关汽车道的N个部分上的从基于GSM的数据测量的实时速度的平均值。在(例如)此项技术中已知的交通消息频道(TMC)代码的基础上识别所述部分。根据表达式(208)将第二量Vhist-mot-line界定为有关汽车道的N个部分上的从GPS轨迹记录的历史速度的平均值。在图2的表达式(210)中提供可用比例因子F的一实例，但其它相关性也是可能的。对于表达式(202)，表达式(210)暗示假定Vi，VRS-seg与Vreal-mot-line的比等于Vi，hist-seg与Vhist-mot-line的比。此粗略地解释为：假定当前存在于二级道路区段“i”上的车辆的数目与当前存在于汽车道的N个部分上的车辆的数目的比等于在所考虑的时窗中根据GPS轨迹在过去存在于区段“i”上的车辆的数目与同一时窗中在过去存在于汽车道的N个部分上的车辆的数目的比。亦即，根据主要汽车道上的交通来缩放二级道路上的交通。
表达式(202)、(204)及(210)中的比例因子的以上实例产生相对简单的模型，然而，出于本发明的目的，所述相对简单的模型实际上在模型化交通流量时有用。比例因子表示汽车道上的堵塞导致道路网络的相邻部分中的连接的二级道路上的较缓慢速度的现象。大体而言，速度与交通流量之间的关系是一种复杂的关系，且除速度以外还可考虑用于模型化交通流量的许多其它量，例如响应时间、个别车辆的加速度及减速度、速度及/或交通量的时间导数、速度及/或交通量的位置导数等等。交通流量中可能会形成冲击波，从而导致臭名昭著的交通阻塞或连环碰撞。见(例如)G·B·惠瑟姆(G.B.Whitham)的“线性及非线性波”(″Linear and Nonlinear Waves″)第3.1章“交通流量”(″Traffic Flows″)(Wiley-Interscience 1999)。
替代于使用表达式(202)，可使用(例如)用于量Vi，VRS-seg的一组值，例如一组两个值，其中一个预设定值表示正常速度(当对应的主要汽车道不堵塞时)，且另一预设定值表示主要汽车道堵塞的情况下的流量。后一值可通过用表示堵塞汽车道的连接路段处的实时速度的因子来缩放正常速度而确定。可考虑其它相关性以便在已知关于路径的平均速度及/或交通量的历史数据的情况下同时考虑到堵塞对附近道路的影响而确定表示沿着特定路径的预计行进时间的量。
表达式(210)的比例因子使用速度的比。或者，可与表达式(202)一起使用比例因子Mline，比例因子Mline包括表达式(212)中提供的第一量TFreal-mot-line与第二量TFhist-mot-line的比。将第一量TFreal-mot-line界定为有关汽车道的一个或一个以上部分上的通过(例如)道路表面中的环路传感器测量的实时交通流量(亦即，每一单位时间通过一位置的车辆的数目)的平均值。将第二量TFhist-mot-line界定为有关汽车道的所述一个或一个以上部分上的历史交通流量的平均值。
请注意，这些计算中所考虑的历史数据应优选具有对应于当前时刻的时隙中的时戳。举例来说，在某个星期三的17:00GMT的时刻计算的VRS应考虑来自当天还有过去的星期三的大约相同时间产生的GPS轨迹的数据。
事实证明，基于线的方法不如基于区的方法准确。因此优选仅当基于区的方法确实产生适当VRS时使用基于线的方法。下文详细论述基于区的方法，随后描述其中应优选使用基于线的方法的情境。
对于基于区的方法如下进行。汽车道的一部分上的实时速度被称作Vreal-mot且在GSM数据的基础上确定。此部分上的历史平均速度被称作Vhist-mot，其在GPS轨迹的基础上确定。在汽车道上的实时速度Vreal-mot降低到特定阈值水平Vreal-mot-threshold以下(作为汽车道的严重不寻常堵塞的指示)的情况下，计算基于区的虚拟实时速度。
可使用阈值因子Gthreshold从历史速度数据导出阈值速度Vreal-mot-threshold。历史速度数据已存储于存储装置102中的所述特定汽车道部分的速度简档中，且必须用实验方法确定阈值因子Gthreshold。基于线的方法中关于时戳的以上考虑也适用于基于区的方法。图3的表达式(302)传达Gthreshold的意义。如果Vreal-mot降低到阈值速度Gthreshold以下，则需要使用汽车道部分周围的区中的二级道路上的VRS。
此VRS计算类似于上文在基于线的方法下所论述的VRS计算。然而，现在针对区而非针对线计算比例因子Harea，假定足够的实时数据可用于所述区中的道路。通过将有关区中的道路的平均实时速度除以这些计算实时速度的道路的平均历史速度来计算汽车道的每一部分的比例因子Harea。从经营商106供应的基于GSM的数据中提取的实时速度测量区分道路上在一个方向上行进的交通与同一道路上往另一方向行进的交通。见(例如)上文所提及的WO200245046及WO2007017691。
优选地，在导航装置118接收到此实时数据后，装置118仅考虑与处于从用户的当前位置朝向预定目的地的路径安排通道(routing corridor)中的那些方向中及那些道路上的交通流量有关的那些测量。此处，路径安排通道是道路网络的在要避开的堵塞区周围的那个部分，其包含作为供包括于替代路线中的候选路径的路径。此意义上的路径是定向图。通过考虑路径安排通道，尤其防止了在确定绕道时考虑流入与装置118的用户的行进方向相反的方向且在同一路径上的交通。因此，比例因子Harea大体上取决于预定目的地。
另一差异在于：将根据二级道路网络上的所述组实时测量的速度而非根据汽车道路段上的所述组实时测量的速度来缩放。进一步对上文解释如下。
表达式(304)对应于图2的表达式(202)，不同之处在于比例因子。在图3的表达式(306)中依据第一量Vreal-area及第二量Vhist-area指定比例因子Harea。在表达式(308)中将第一量Vreal-area定义为在道路网络区段中在主要道路或汽车道路段上的堵塞周围的二级道路(j＝1，...，M)上测量的所有实时速度的平均值。在表达式(310)中将第二量Vhist-area定义为在道路网络区段中在主要道路或汽车道路段上的堵塞周围的二级道路(j＝1，...，M)上测量的所有历史速度的平均值。优选地，如上文所提及，仅考虑属于路径安排通道的那些实时速度及历史速度。在表达式(312)中作为量Vreal-area与量Vhist-area的比而提供比例因子Harea的一简单实例。如上文在基于线的方法下所提及，也可在基于区的方法中考虑其它相关性。同样，替代于使比例因子Harea基于所测量的速度(实时的及历史的)，可改为采用实时交通流量及历史交通流量来确定比例因子Harea。
已在装置118的用户正在道路上且经由GPRS接收关于前方的交通条件的更新的情境下说明对路线的以上计算及重新计算。类似情境可适用于仍在家中且就在出发之前计划其行程的用户。所述用户现在使用其PC 124(图1中)上的专用软件120将路线下载到其移动导航装置118上。类似地，当前及预计的交通条件产生特定路线，将所述特定路线下载到装置118且当用户正在驾驶时可再次动态地改变所述特定路线。此外，可将服务器114提供的有关数据供应到管理机构124以便能够对交通情形做出响应。管理机构124可包括管理机构104下的那些介绍，但还可包括救护车、消防车、特殊道路运输经营商、铁路经营商、公共汽车经营商等等的人员。
如上文所提及，在存储装置102中收集的信息还可包括关于当前或预计的天气条件(例如，从天气雷达推断)的信息。请注意，从交通流量的角度来看，危险的天气可能会类似于交通堵塞而影响道路条件。亦即，在雾、大雨中、在暴风雪期间或在存在黑冰的情况下可达到的平均速度将低于较有利的天气条件下可达到的平均速度。在本发明的一实施例中，如上所述，出于计算路线的目的，可将危险的天气条件映射到表示等效交通流量的量上。亦即，装置118将GPRS数据解译为表示交通流量条件或平均速度，而所述数据直接源自天气条件。
为了解释在系统100中产生的交通信息的使用，更详细地考虑移动导航装置118。现在参看图4。
导航装置118包含：GPS接收器402、无线接收器404、存储地图信息的数据库406、用以使用户能够控制装置120的用户控制装置412、再现子系统408、轨迹存储装置410及在软件416的控制下执行的数据处理器414。处理器414负责处理数据及控制装置118的其它组件以用于将导航服务传送给装置118的用户的目的。无线接收器404包括(例如)GPRS调制解调器。
GPS接收器402经配置以确定装置118的当前地理位置。处理器414使用关于当前位置的信息在已知当前位置的情况下在数据库406中确定与装置118的用户有关的道路图及其它与位置相关的信息。在已知旅程的目的地及来自地图的道路信息的情况下，软件414能够产生导航引导且经由再现子系统408将其播放出来。与在常规移动导航装置中一样，用户输入目的地及其它控制信息(例如，关于经由用户控制装置412将引导信息播放出来的偏好、避开汽车道的偏好等等)。用户控制装置包括(例如)硬按钮及/或结合控制选项的人类工程学菜单而实施于触摸式屏幕上的软键、用于使用户与装置118交互的语音输入及/或任何其它合适构件。
子系统408优选包括显示监视器(未图示)及扬声器(未图示)。显示监视器将引导提供为图形及文本信息，且扬声器以预先录制或合成的话音的形式供应引导。显然，可将再现子系统408实施为部分或完全在装置118的外部。在所述情况下，装置118包含用于连通到子系统408的合适接口。举例来说，再现子系统408包含用于平视显示器的投影系统，其用以将有关信息投影到汽车的挡风玻璃上(或投影在摩托车骑手戴的头盔的护目镜上)。汽车的投影系统通常以物理方式与仪表板集成。用于摩托车骑手的投影系统集成于头盔中，且通过电池或将头盔连接到摩托车的电源的软线供电。接着以无线方式(例如，经由蓝牙接口)或以有线方式传递有关数据。作为另一实例，再现子系统408包含扬声器，所述扬声器是汽车的内建式声音系统的组件，或在摩托车骑手的情况下建构于骑手的头盔中。
在行程期间，将基于GPS信息的地理位置连同时戳存储于轨迹存储装置410中。当装置118连接到用户的家用PC(例如)以便经由因特网从服务提供商接收道路图的更新或软件416的更新时，将存储于存储装置410中的数据发送到服务提供商，在所述服务提供商处，不具名地处理所述数据，亦即，不与装置118的个别用户相关联。
GPRS是一种已知技术。GPRS调制解调器404使装置118能够经由可供GSM移动电话的用户使用的移动数据服务接收数据分组。数据速率大约为56kbps到114kbps。大体而言，经由GPRS提供的数据服务可为点对点服务(亦即，两个用户之间的数据通信)及点对多点(或：多播，亦即，从一个用户到许多用户)。关于多播GPRS服务，可在特定地理区内广播数据分组。广播中的识别符指示数据分组是意图用于地理区中的所有用户还是用于特定用户群。在本发明的上下文内，此类型的服务能够发送关于与特定地理区内的装置118的用户有关的交通信息的更新。
在以上实施例中，由装置118自身来进行路线的(重新)计算，出于此目的，装置118容纳处理器414、数据库406及软件416。装置118仅经由GPRS调制解调器404从服务器114接收实时交通更新，且接着处理所述实时交通更新以修改路线并在经修改的路线及其根据车载GPS接收器的当前位置的基础上产生导航引导。
图5是本发明中的PND 502的图，PND 502是作为装置118的替代装置的实例。装置502实施为与服务器114协作的轻型客户端。装置502现在还包含一用于将数据传递到服务器114的无线发射器504。举例来说，发射器504将通过用户控制装置412输入的关于旅程的目的地的信息优选连同用户的偏好(例如，导航引导的供应形态，如男性或女性语音；避开汽车道；避开收费所等等)一起传递到服务器114。可由用户针对每一个别旅程选择偏好，或者可能已将偏好预设定为默认操作模式。发射器504进一步将表示经由GPS接收器402确定的装置502的地理位置的数据传递到服务器114。
类似于上文所论述，服务器114基于装置502的当前位置、基于从GSM经营商106及从GPS轨迹108收集的实时交通信息(重新)计算路线。如果足够大数目的车辆正在使用配置为轻型客户端502的PND，则服务器114具有关于这些车辆的地理位置的实时信息，也可在系统100处考虑所述实时信息以产生交通信息112。请注意，也由于此原因，装置502不需要具有轨迹存储装置410，因为装置502的地理位置正被实时地传递到服务器114。
此实施方案的一优点在于装置502可实施为精简数据(lean data)处理装置。另一优点在于服务器114可将对装置502的用户的导航引导置于更广泛的情形中。对此解释如下。服务器114具有不仅与装置502的用户当前所在的地理区有关而且与其它地理区有关的交通信息及天气信息112。这意味着可计算对装置502的用户的导航引导以便关于从出发地到目的地的当前旅程的整个区域而最佳化。亦即，全局最佳化是可能的。请注意，与此相反，装置118仅接收关于局部交通条件的交通信息且对路线的修改表示局部最佳化。举例来说，考虑以下情境：其中，为了在特定区中的局部的中等程度的交通堵塞周围引导装置118的用户，装置118提供对绕道的引导，所述绕道碰巧使用户进入由于重大交通事故而已发生因重大连环撞车引起的严重堵塞的相邻区中。假如用户停留在原始路线从而经受住中等程度的不便，则其不会遭遇绕道上的严重堵塞。然而，这样的坏运气可能是偶然且罕见的，这取决于所述区中的道路的密度。
依据在服务器114处及从服务器114到接收器404的无线通信中可用的带宽，服务器114可经配置以实行在先前实施例中在装置118中实行的所有数据处理操作。亦即，将所有数据处理委托给服务器114。接着，装置502中的处理器414现在主要负责控制再现子系统408以再现导航引导信息。导航引导信息包括按照需要从服务器114接收的待再现于子系统408的显示监视器上的地图数据，且包括从服务器114接收的待作为话音经由子系统408中的扬声器再现及/或作为图形图标经由显示监视器再现的指引。在此情况下，装置502自身不需要用于存储道路图数据及其它地理上有关的数据的数据库存储装置406，因为所有内容均正被传递到装置502。
然而，请注意，为了从服务器114接收用于详细导航引导的数据(例如，用于在显示监视器上再现详细道路图)，接收器404及服务器114需要具有足够大的带宽。GPRS技术实际上可能对于实施将数据从服务器114下载到装置502而言不足。GPRS技术仍可用于将GPS上载到服务器114。包括专用电视频道的电视技术原则上可用于从服务器114到装置502的下载。
图6是本发明中的PND的实施例602的框图，可将所述PND的配置视为介于装置118的配置与装置502的配置之间。类似于装置502，装置602使用无线双向数据通信技术与服务器114通信，例如，在接收器404与发射器504两者中均使用GPRS技术。类似于装置118，装置602将道路图数据及其它有关地理信息存储于数据库406中。然而，数据库406并不需要存储表示针对每一个别道路区段记录的历史平均速度的数据。发射器504间歇地(例如，依据(例如)行进方向的改变而周期地或选择性地)将GPS数据上载到服务器114。因此，服务器114始终知道装置602的当前地理位置。服务器114经由接收器404将导航引导数据下载到装置602。在用户的目的地及用户的当前地理位置的基础上及在存储装置112中创建的历史及实时交通信息及天气信息的基础上计算此数据。上文已(例如)参看图2及图3论述了创建过程。与实施例502一样，一优点在于以下事实：服务器112具有关于包括用户正在其中驾驶或骑乘的区的多个地理区的可用交通信息及天气信息。这使得能够在比仅局部地在所述地理区中的单个地理区内的规模大的规模上使路线最佳化。处理器414在软件604的控制下处理从服务器114接收的导航引导数据，以产生适合用于装置602的用户的引导信息。举例来说，处理器414在再现子系统408上产生视觉及/或听觉指令，且将引导信息与从数据库406检索的有关道路图数据进行组合。
至于本发明中的PND的用户接口方面(例如，装置118、502或602)，以下特征可有助于装置在操作使用中的察觉到的用户友好性。
第一特征涉及如上所述的经配置或编程以基于交通条件或天气条件告知用户对新近路线的当前更新的装置118、502或602。通过(例如)合成语音经由子系统408的扬声器及/或经由子系统408中的显示监视器上的图形指示告知用户。
第二特征涉及在装置118、502或602的子系统408中的显示监视器上的导航引导的图形表示。举例来说，将当前有关的道路图的一部分再现于显示监视器上，且将当前使用的路线的对应部分投影到所显示的地图部分上。用户接着在脑海里形成路线的所述部分及其地理环境的图片。如上所述，在给定时刻，由于当前路线的即将到来的分支中的不良交通条件及/或天气条件而修改当前路线。用户接着必须重新调整其脑海里的图片以便对应于经修改的路线。装置118、502或602现在用图形指示先前路线的有关部分及经修改的路线的有关的当前有效的部分两者。举例来说，以红色指示先前部分且以绿色指示当前有效的部分。或者，以(例如)不同的短划式样用图形指示先前部分及当前有效的部分。以一串短划(“-----”)指示先前部分且以一串加号(“+++++++”)指示当前有效的部分。如果用户是色盲，则后一选项优选。可通过用户控制装置412存取的配置菜单使用户能够在装置118、502或602的操作使用中选择指示先前及当前有效的部分的优选方式。
第三选项涉及向装置118、502或602的用户提供关于对路线的当前修改的原因的信息。举例来说，从服务器114接收的数据包括由处理器414处理以选择多个预定义的图标或文本中待在子系统408中再现的一者的识别符，所述图标及文本表示原因。举例来说，如果原因是因交通事故引起的严重堵塞，则选择展示侧翻的汽车的图标。作为另一实例，可使用对应于按照惯例用于指示打滑道路的交通符号的图标来指示作为路线的原因的恶劣天气条件。作为又一实例，可选择指示高峰时间交通、吊桥等等的图标。
第四选项涉及对知道在其行程中其将遭遇通常的不可避开的拥挤交通的驾驶员(例如，每日通勤者)的导航引导。不需要经由绕道引导装置118、502或602的这些用户，也不需要向其通知通常的堵塞。通勤者于是可(例如)关闭装置118、502或602，或忽视所述引导。更用户友好的选项则是使引导以这样的模式操作：其中仅不寻常地严重的堵塞(亦即，与日常严重堵塞相比不平常)引起经修改的路线。服务器114具有关于实时平均速度或交通量的信息，且装置118及/或服务器114具有关于历史平均速度或交通量的信息。可接着选择这样的操作模式：其中装置118或服务器114区分通常的堵塞与不寻常的堵塞以便能够选择性地修改路线。
图7是由服务器114执行的如上所述向装置502或602提供导航引导的方法的一实例的流程图。在步骤702中起始所述方法。在步骤704中，服务器114从装置502或602接收关于其出发位置、其目的地的信息。出发位置可由服务器114从GPS数据(从装置502或装置602接收)确定，或可由于用户通过用户控制装置412输入或以其它方式选择目的地的名称而经由GPRS作为文本数据来接收。在步骤706中，服务器114任选地考虑到用户的偏好及在存储装置112处可用的交通信息及/或天气信息来计算路线。在步骤708中，服务器114将表示导航引导的数据传输到装置502或装置602。经由GPRS建立数据传输。装置502或602(例如)经由GPRS提交表示装置的当前地理位置的数据，所述当前地理位置(例如)是经由GPS技术(或另一技术)确定的。为方便起见，在此文中将此数据称作GPS数据。在步骤710中，服务器114接收GPS数据。在步骤712中，服务器114确定是否已到达目的地。如果已到达目的地，则所述方法的过程在步骤714中结束。如果尚未到达目的地，则服务器114在步骤716中根据接收到的GPS数据确定对应于装置502或602的位置的地理区。在步骤718中，服务器114确定与当前有效的路线的仍待覆盖的部分(亦即，当前地理位置与目的地之间的路线)有关的交通信息及/或天气信息。基于此信息，服务器114在步骤720中计算对当前有效的路线的候选修改以确定是否可最佳化行进时间(或待行进的距离或这些及其它量的加权和)。如果服务器114确定不需要对当前有效的路线的修改，则过程返回到步骤708。如果服务器114决定需要修改，则服务器114在步骤722中创建经修改的路线。过程返回到步骤708以基于经修改的路线供应导航引导数据。

Claims (8)

1.一种移动导航装置(118)，其经配置以用于依据所述装置的地理位置向道路网络上的移动用户提供导航信息且在经编程后经由路线引导所述移动用户到预定目的地，其中所述装置包含：
存储装置(406)，其用于存储关于所述道路网络的区段的信息，所述信息包括表示所述区段中的相应道路上的相应历史交通进展的历史数据；
无线接收器(404)，其用于接收指示所述区段中的特定道路的路段上的当前交通进展的数据；
数据处理器(414)，其耦合到所述接收器且操作以：
确定所述路段是否包括于所述路线的待行进的部分中；
如果不包括所述路段，则继续使用所述路线；
如果包括所述路段，则使用所述历史数据来基于在已知所述当前交通进展的情况下将所述路线的第一预计行进时间与到所述目的地的替代路线的第二预计行进时间进行比较来确定所述替代路线；以及
依据所述比较的结果，开始提供关于所述替代路线的所述导航信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述第二预计行进时间由所述处理器基于用表示所述特定道路上的所述当前交通进展的量缩放所述替代路线中的另一道路上的所述历史交通进展来计算。
3.一种用于移动导航装置(118)的软件(416)，所述移动导航装置(118)经配置以用于依据所述装置的地理位置向道路网络上的移动用户提供导航信息且在经编程后经由路线引导所述移动用户到预定目的地，其中所述装置包含：
存储装置(406)，其用于存储关于所述道路网络的区段的信息，所述信息包括表示所述区段中的相应道路上的相应历史交通进展的历史数据；
无线接收器(404)，其用于接收指示所述区段中的特定道路的路段上的当前交通进展的数据；以及
数据处理器(414)，其耦合到所述接收器；
且其中所述软件包含用于控制所述处理器以执行以下操作的指令：
确定所述路段是否包括于所述路线的待行进的部分中；
如果不包括所述路段，则继续使用所述路线；
如果包括所述路段，则使用所述历史数据来基于在已知所述当前交通进展的情况下将所述路线的第一预计行进时间与到所述目的地的替代路线的第二预计行进时间进行比较来确定所述替代路线；以及
依据所述比较的结果，开始提供关于所述替代路线的所述导航信息。
4.根据权利要求3所述的软件，其进一步包含用于所述处理器执行以下操作的指令：
基于用表示所述特定道路上的所述当前交通进展的量缩放所述替代路线中的另一道路上的所述历史交通进展来计算所述第二预计行进时间。
5.一种依据移动导航装置(118)的地理位置向所述装置的用户提供导航信息以用于经由路线引导所述用户到预定目的地的方法，其中所述方法包含：
存取存储关于道路网络的区段的信息的存储装置(406)，所述信息包括表示所述区段中的相应道路上的相应历史交通进展的历史数据；
经由无线接收器(404)接收指示所述区段中的特定道路的路段上的当前交通进展的数据；
确定所述路段是否包括于所述路线的待行进的部分中；
如果不包括所述路段，则使用所述路线；
如果包括所述路段，则使用所述历史数据来基于在已知所述当前交通进展的情况下将所述路线的第一预计行进时间与到所述目的地的替代路线的第二预计行进时间进行比较来确定所述替代路线；以及
依据所述比较的结果，开始提供关于所述替代路线的所述导航信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中基于用表示所述特定道路上的所述当前交通进展的量缩放所述替代路线中的另一道路上的所述历史交通进展来计算所述第二预计行进时间。
7.一种依据移动导航装置(502；602)的地理位置向所述装置的用户提供导航信息以用于经由路线引导所述用户到预定目的地的方法，其中所述方法包含：
从所述装置接收(710)表示所述地理位置的数据；
确定(716)道路网络的与所述路线有关的区段；
确定(718)关于所述区段的信息，所述信息包括表示所述区段中的相应道路上的相应历史交通进展的历史数据；
确定所述区段中的特定道路的路段上的当前交通进展；
确定所述路段是否包括于所述路线的待行进的部分中；
如果不包括所述路段，则使用所述路线；
如果包括所述路段，则使用所述历史数据基于在已知所述当前交通进展的情况下将所述路线的第一预计行进时间与到所述目的地的替代路线(722)的第二预计行进时间进行比较来确定(720)所述替代路线；以及
依据所述比较的结果，开始提供关于所述替代路线的所述导航信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其中基于用表示所述特定道路上的所述当前交通进展的量缩放所述替代路线中的另一道路上的所述历史交通进展来计算所述第二预计行进时间。
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