СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО МАРШРУТА ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В УСЛОВИЯХ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА Российский патент 2000 года по МПК G08G1/96 

Предлагаемый способ относится к вычислительным системам, используемым в автоматике, и предназначен для управления движением транспортных средств в условиях населенного пункта.

Известны способы регулирования уличного движения (авторские свидетельства СССР N 218708 от 18.02.1966 г., G 01 D 5/12; N 510957 от 22.05.1973 г., G 08 G 1/08; N 1587558 от 4.10.1988 г., G 08 G 1/08), основанные на магнитометрическом принципе индикации движения транспортных средств с последующей обработкой дорожной информации. По результатам обработки выдаются команды светофорам на перекрестках сильно перегруженных магистралей города.

Недостатком этих способов является низкая эффективность действия в масштабе всего города, так как анализ дорожной ситуации и управляющие воздействия на светофоры ограничены расстоянием между двумя перекрестками на одной улице. При этом платой за достижение эффекта на сильно загруженной улице является увеличение времени простоя автотранспорта у светофора на пересекающей ее улице.

Известен также способ регулирования движения транспортных средств (патент РФ N 2022367 от 18.07.90 г., G 08 G 1/01), при котором они посылают на светофор ультразвуковой сигнал. Транспортным средством принимается со светофора ответный сигнал. В ответном сигнале на транспортное средство посылается информация о диапазоне скорости, которой следует придерживаться транспортному средству, чтобы прибыть к регулируемому перекрестку, когда на светофоре будет разрешающий сигнал.

Недостатком этого способа является ограничение скорости движения транспортного средства, позволяющее избежать простоя на регулируемом перекрестке, но не сокращающее общее время движения к пункту назначения.

Известны способы определения кратчайшего маршрута движения (патенты США N 4484192 от 20.11.1984 г.; 340/995; N 5486822 от 23.01.1996 г., 340/995, G 08 G 1/123), в которых предложено использовать находящуюся в памяти бортовой ЭВМ карту дорог города. Информация о точке отправления и точке назначения вводится в ЭВМ водителем, затем ЭВМ рассчитывает кратчайший путь.

Недостатками этих способов является отсутствие учета степени загруженности дорог города, оптимальным принимается маршрут с наименьшим расстоянием до пункта назначения.

Известны способы определения кратчайшего маршрута движения (патенты Японии N 09062996 от 3.07.1997 г.; N 07114698 от 2.05.1995 г.; N 07134795 от 23.05.1995 г. , G 08 G 1/09), в которых ЭВМ, используя находящуюся в памяти бортовой ЭВМ карту дорог города, обеспечивает управление транспортным средством на маршруте.

Недостатками этих способов также является отсутствие учета степени загруженности дорог города, а оптимальным принимается маршрут с наименьшим расстоянием до пункта назначения.

Известны способы повышения безопасности уличного движения, реализуемые в устройствах (патенты Японии N 06251294 от 9.09.1994 г.; N 06004798 от 14.01.1994 г. 339 (1487), N 09311996 от 2.12.1997 г., G 08 G 1/09), которые определяют координаты транспортного средства, его скорость движения, получают по радиоканалу информацию о произошедшей впереди аварии или заторе на дороге, рассчитывают безопасную для транспортного средства скорость и поддерживают его скорость в допустимом диапазоне при подъезде и движении в опасной зоне.

Недостатком этого способа также является отсутствие определения оптимального по времени маршрута движения к пункту назначения.

При отсутствии спутниковой навигации возможно использование базы данных электронных карт, т. е. цифровой информации, описывающей местность или город (см., например, статью В. Наймана "Автомобильная навигация. Принципы. Состояние. Возможности" в журнале "12 Вольт" N 3 (20) 1999 г., г. Москва). Однако известные системы не учитывают текущую ситуацию, складывающуюся на дорогах населенного пункта, что не позволяет осуществлять корректировку параметров движения транспортного средства.

Известен способ, реализуемый в навигационном приборе для поиска оптимального маршрута движения транспортных средств, передвигающихся регулярно между одними и Теми же точками города (патенты Японии N 06266998 от 22.09.1994 г. ; N 08221687 от 30.08.1996 г.), в котором при движении транспортного средства измеряются его координаты и скорость движения. Накапливается по этим измерениям статистическая информация, обрабатывается бортовой ЭВМ и на дисплее отображается оптимальный маршрут движения.

В этом способе не предусматривается создание электронной скоростной карты всего населенного пункта с реальным режимом скоростей на его дорогах с возможным внесением в нее текущих коррекций параметров, обусловленных изменением скоростных режимов на дорогах. Определение оптимального маршрута производится с использованием только статистической информации, полученной именно этим транспортным средством.

Известен способ, который реализован в автомобильном навигационном приборе, имеющем память для хранения карты местности, бортовую ЭВМ, дисплей и приемник дорожной информации (патент Японии N 08044997 от 16.02.1996 г.). Прибор определяет текущие координаты транспортного средства, вычисляет кратчайший маршрут от начальной до конечной точки и отображает его на дисплее. Приемник дорожной информации получает извне радиосообщение с информацией о дорожных "пробках" и затруднениях в движении на дорогах. Эта информация отображается на дисплее изменением окраски дороги в местах "пробка" и затруднения движения, причем степень изменения окраски соответствует степени затруднения движения транспортных средств.

Недостатком указанного способа также является отсутствие определения оптимального по времени маршрута.

Известен способ, являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу, который реализован в устройстве для сбора информации о дорожных "пробках" (патент Японии N 07029098 от 31.01.1995 г.) с целью их обнаружения и объезда. Известный способ заключается в том, что специальные транспортные средства, снабженные навигационным прибором и радиоприемным/передающим устройством, передвигаются по дорогам города и передают базовой станции данные о своих координатах и скорости движения. Базовая станция производит анализ поступившей информации, строит карту "пробок" и определяет маршрут объезда "пробки". Карту "пробок" и рекомендуемый маршрут ее объезда базовая станция передает по радиоканалу водителям транспортных средств.

Недостатком этого способа является отсутствие построения скоростной карты города и определения оптимального по времени маршрута движения.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является определение оптимального по времени маршрута движения транспортного средства за счет построения скоростной карты населенного пункта с использованием динамически изменяющейся информации о состоянии на дорогах, повышение эффективности использования дорожной сети населенного пункта и сокращение времени движения транспортных средств до пункта назначения.

Техническая сущность заявленного способа определения оптимального маршрута движения транспортного средства, заключается в том, что формируют электронную карту населенного пункта и вводят в компьютер центральной станции базу данных этой электронной карты, которую затем транслируют пользователям при помощи радиосигналов, на центральной станции принимают навигационные информационные сообщения о координатах и скорости перемещения движущихся транспортных средств в данном населенном пункте и фиксируют координаты и скорость движения этих средств.

По полученным координатам и скорости движения формируют рекомендуемые маршруты перемещения транспортных средств, по населенному пункту. Согласно данному способу на основании предварительно полученных статистических данных о реально сложившихся скоростях движения транспортных средств в населенном пункте, устанавливают среднестатистический скоростной режим движения на каждой его дороге, оценку которого определяют или по среднему значению скоростей или по медиане. Путем совмещения сформированной электронной карты населенного пункта и полученных данных скоростного режима движения в нем создают электронную скоростную карту этого населенного пункта, и вводят в память компьютера центральной станции базу данных созданной электронной скоростной карты, транслируют ее пользователям.

С учетом анализа полученных текущих навигационных информационных сообщений на центральной станции выделяют информационные сообщения о транспортных средствах, скорости которых группируются в области упомянутой среднестатистической оценки, учитывая установленные на соответствующих дорогах скоростные ограничения. В соответствии с изобретением, используя выделенные информационные сообщения, производят уточнение данных о скоростях перемещения транспортных средств на дорогах в памяти компьютера центральной станции, и при необходимости корректируют электронную скоростную карту населенного пункта путем внесения уточненных значений скоростей на каждой дороге, и передают радиосигналы, несущие информацию об уточненных параметрах электронной скоростной карты населенного пункта пользователям.

В компьютер пользователя вводят данные о пункте назначения, а рекомендуемые маршруты в качестве наиболее оптимальных по времени движения до заданного пункта назначения определяют при помощи компьютера пользователя с учетом уточненных параметров электронной скоростной карты населенного пункта, принимаемой пользователем от центральной станции, с возможностью визуализации на экране дисплея пользователя этих маршрутов на электронной карте дорог населенного пункта с индикацией на ней информационных сообщений о значениях скоростей на дорогах населенного пункта и отображением текущего положения транспортного средства.

В процессе движения по выбранному маршруту в случае изменения параметров электронной скоростной карты населенного пункта производят коррекцию оптимальных маршрутов движения до пункта назначения.

Существенными отличительными признаками изобретения являются:
построение электронной скоростной карты населенного пункта;
непрерывное уточнение электронной скоростной карты населенного пункта;
определение оптимального маршрута движения транспортного средства до пункта назначения с помощью компьютера пользователя с использованием базы данных электронной скоростной карты населенного пункта;
коррекция в компьютере пользователя оптимального маршрута в ходе движения транспортного средства по выбранному маршруту в случае изменения электронной скоростной карты населенного пункта.

Реализацию изобретения можно проиллюстрировать при помощи чертежей, где на фиг. 1 изображена система определения оптимального маршрута движения транспортного средства, a на фиг. 2 изображена схема связи элементов системы определения оптимального маршрута движения транспортного средотва.

На фиг. 1 изображены:
1. - Созвездие навигационных спутников.

2. - Транспортное средство.

5. - Приемопередающее устройство транспортного средства.

7. - Экран дисплея пользователя (цифрами показаны скорости транспортных потоков).

9. - Приемопередающее устройство центральной станции.

10. - Компьютер центральной станции.

11. - Выделенный на электронной скоростной карте оптимальный маршрут движения.

12. - Фрагмент дорожной сети населенного пункта.

13. - Пункт назначения.

На фиг. 2 изображены:
1. - Созвездие навигационных спутников.

2. - Транспортное средство.

3. - Центральная станция.

4. - Приемник навигационного сигнала.

5. - Приемопередающее устройство транспортного средства.

6. - Компьютер пользователя, являющийся бортовой ЭВМ.

7. - Экран дисплея пользователя.

8. - Пользователь.

9. - Приемопередающее устройство центральной станции.

10. - Компьютер центральной станции.

Реализация изобретения предполагает осуществление следующей последовательности действий:
формирование на центральной станции 3 электронной карты населенного пункта и ввод в компьютер 10 этой станции базы данных (БД), полученной электронной карты;
накопление предварительно полученных и обработанных с помощью специального математического обеспечения (СМО) статистических данных о реально сложившихся скоростях на дорогах данного населенного пункта, по которым устанавливают среднестатистический скоростной режим движения на каждой дороге, полученный по средним значениям скоростей или по медиане;
совмещение электронной карты города и полученных данных скоростного режима с целью формирования электронной скоростной карты этого населенного пункта, базу данных которой вводят в память компьютера центральной станции;
определение координат и скорости транспортных средств 2 при их перемещении в населенном пункте с помощью установленных на них приемников навигационного сигнала 4, полученного от созвездия навигационных спутников 1, и передача данных о координатах и скоростях транспортных средств при помощи приемопередающих устройств транспортных средств 5 на приемопередающее устройство центральной станции 9, где происходит фиксация координат и скорости движения этих средств в данном населенном пункте;
анализ на центральной станции полученных текущих навигационных информационных сообщений с выделением среди них тех скоростей движения транспортных средств, которые группируются в области полученной ранее среднестатистической оценки. При этом учитываются установленные на соответствующих дорогах скоростные ограничения. В памяти компьютера центральной станции производят уточнение данных о скоростях передвижения транспортных средств на дорогах и с учетом этого уточнения при необходимости корректируют электронную скоростную карту населенного пункта;
периодическая передача при помощи передающих устройств, установленных на центральной станции, на приемные устройства пользователей, радиосигналов, несущих информацию о электронной скоростной карте населенного пункта и текущих поправок к ней в случае изменения ее параметров. Пользователи при этом получают наиболее достоверную информацию о текущих значениях скоростного режима движения по населенному пункту;
внесение пользователем в его компьютер, имеющий СМО для определения оптимального маршрута движения, данных о пункте назначения 13, который с учетом полученных уточненных параметров электронной скоростной карты населенного пункта определяет наиболее оптимальный по времени движения до заданного пункта назначения маршрут 11 и индицирует на экране дисплея пользователя 7 электронную скоростную карту, рекомендуемый маршрут и параметры текущего скоростного режима в населенном пункте;
коррекция рекомендованного маршрута 11 в случае изменения параметров электронной скоростной карты в процессе движения транспортного средства по выбранному маршруту.

Для реализации изобретения могут использоваться:
модифицированные 14-канальные навигационные приборы серии СН, которые работают как по сигналам навигационных спутников российской навигационной системы ГЛОНАСС и (или) американской системы GPS, что обеспечивает более точное и устойчивое определение координат транспортного средства в сложных условиях современного города;
средства радиосвязи могут быть выбраны, исходя из имеющихся каналов и (или) систем связи (автономные, транкинговые, сотовые, спутниковые);
в качестве электронно-вычислительной техники может быть выбран любой IBM-совместимый компьютер, исходя из требований оперативности обработки поступающей информации;
в качестве средств водительского интерфейса может использоваться жидкокристаллический дисплей и сенсорный планшет для управления курсором.

Изобретение имеет большие возможности по реализации, не ограничиваемые представленным примером. При распространении этого способа на другие примеры реализации сущность изобретения не изменяется, обеспечивая получение результата, адекватного указанному выше.

Способ определения маршрута движения транспортного средства заключается в формировании электронной карты населенного пункта, и путем ее совмещения с данными скоростного режима движения в населенном пункте создают электронную скоростную карту этого населенного пункта, которые вводят в память компьютера центральной станции и транслируют пользователям при помощи радиосигналов. При необходимости корректируют электронную скоростную карту путем внесения уточненных значений скоростей на каждой дороге с учетом информационных навигационных сообщений транспортных средств о координатах и скорости их перемещения, принятых центральной станцией. Передают эту уточненную информацию пользователям, с учетом которой при помощи компьютера пользователя определяют наиболее оптимальные по времени движения до заданного пункта назначения маршруты. При этом обеспечивается визуализация на экране дисплея пользователя этих маршрутов. В процессе движения по выбранному маршруту в случае изменения параметров электронной скоростной карты производят коррекцию оптимальных маршрутов движения до пункта назначения. Технический результат заключается в повышении эффективности использования дорожной сети и сокращении времени движения до пункта назначения. 2 ил.

Способ определения маршрута движения транспортного средства в условиях населенного пункта, заключающийся в том, что формируют электронную карту населенного пункта и вводят в компьютер центральной станции базу данных этой электронной карты, которую транслируют пользователям при помощи радиосигналов, на центральной станции принимают навигационные информационные сообщения о координатах и скорости перемещения движущихся транспортных средств в данном населенном пункте и фиксируют координаты и скорость движения этих средств, по полученным координатам и скорости формируют рекомендуемые маршруты перемещения транспортных средств, отличающийся тем, что на основании предварительно полученных статистических данных о реально сложившихся скоростях движения транспортных средств в населенном пункте устанавливают среднестатистический скоростной режим движения на каждой его дороге, оценку которого определяют или по среднему значению скоростей или по медиане, затем путем совмещения сформированной электронной карты населенного пункта и полученных данных скоростного режима движения в нем создают электронную скоростную карту этого населенного пункта и вводят в память компьютера центральной станции базу данных созданной электронной скоростной карты, транслируют ее пользователям, на центральной станции на основе анализа полученных текущих навигационных информационных сообщений выделяют информационные сообщения о транспортных средствах, скорости которых группируются в области упомянутой среднестатистической оценки, учитывая установленные на соответствующих дорогах скоростные ограничения, после чего, используя выделенные информационные сообщения, производят уточнение данных о скоростях перемещения транспортных средств на дорогах в памяти компьютера центральной станции и при необходимости корректируют электронную скоростную карту населенного пункта путем внесения уточненных значений скоростей на каждой дороге, передают радиосигналы, несущие информацию об уточненных параметрах электронной скоростной карты населенного пункта пользователям, в компьютер пользователя вводят данные о пункте назначения, а рекомендуемые маршруты в качестве наиболее оптимальных по времени движения до заданного пункта назначения определяют при помощи компьютера пользователя с учетом уточненных параметров электронной скоростной карты населенного пункта, принимаемой пользователем от центральной станции с возможностью визуализации на экране дисплея пользователя этих маршрутов на электронной карте дорог населенного пункта с индикацией на ней информационных сообщений о значениях скоростей на дорогах населенного пункта и отображением текущего положения транспортного средства, в процессе движения по выбранному маршруту в случае изменения параметров электронной скоростной карты населенного пункта производят коррекцию оптимальных маршрутов движения до пункта назначения.