专利名称：智能实时分布式交通采样和导航系统的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及基于位置的(location based)月艮务系统和^ffi采样(traffic sampling)系统，更特别地涉及用于分布式^I采样和导航系统的系统，其中客 户端和服务器进fi^信以执行交通采样和导航任务。
背景技术：
随着移动性成为普遍特征，消费者电子技术明显快速增长。消费者电子产 品，例如音乐播放器、数码相机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话和笔记本， 为用户提供了几乎能在任何地方招可时间产生、转移(transfer)、存储，禾鹏费
信息的手段。
一种消费者电子技术的增长在于基于位置柳艮务，其中移动性是nii，例
如使用基于卫星的全球定位系统(GPS)设备的导航系统。基于位置的服务允
许用户在"真实世界，中产生、转移、存储，和/或消费信息。基于位置柳艮务的
一种这样的用途是将用户高效地转移或路由到期望的目的地劍艮务。
导航系统已经被并入汽车、笔记本、手持设备、和其他便携式产品中。今
天，这些系统通过提供起点到目的i舰各线(route)来帮助用户，其中所述路线 包括具有交通情况(condition)的现有采样的道S繊据。然而，采样的道路翻
对所有道路未必总是实时的或可获得的。
若干技术障碍阻止了这些导航系统高效地转移"实时"数据。 一种这样的障 碍是需要提供合理详细的导航信息的地理数据量。固定的监视站点提供了一些 交通信息，但是安装昂贵，并且未必可用于所有道路。因此，希望开发一种导 航系统，该导航系统提供了在向用户提供导航数据中反映"实时"情况的改进 的准确度和有效性以及成本有效性。
发明内容
本发明提供了一种智能实时分布式顿采样禾時航系统，包括具有基于位
置棚艮务能力(c邵ability)的一个或多个客户端的分布(distribution),禾口服务器， 其接收来自客户端分布的采样导航信息，从客户端传送导航信息到艮务器，由 服务器利用采样导航信息产生更新，并且向客户端发送由服务器所产生的更新。 该智能实时分布式^1采样和导航系统将灵活的、地理上可扩展的和鲁棒 的实时导航信息提供给基于位置柳艮务使能设备，该设备先前未被实现。地理
上分布式客户端设备提供不受现有交M:视基础设施和系统约束的交通采样能
力。该系统智能地提供服务器客户端划分以控制对采样导航信息的采样、存储、 传送、接收和处理。该系统智能地优化服务器与客户端的交互，以及客户端与 服务器的交互，例如控制采样数据，所述采样数据被从客户端分布发送到服务 器以用于得到交通信息。该系统可以为感兴趣的地理区域监视和控制采样率和 采样数。因此，智能实时分布式交通采样和导航系统提供一种高效系统，用以 产生和验证(validate)行驶(travel)路线、估计的行驶时间，和更新分布式客 户端设备的位置处的基于位置柳艮务。
被并入说明书并且形成说明书的一部分的附示了说明书的实施例并且 与描述一起用于解释本发明的原理
图1是在本发明实施例中的智能实时分布式^I采样禾時航系统的结构图; 图2是图1的通信路径的更详细的结构图3是具有基于位置柳艮务能力的客户端分布的道路分段(segment)的空 中表示；
图4是在服务器中对导航信息采样的鹏流程示例的 凝呈图；以及
图5是本发明的实施例中的智能实时分布式交通采样和导航系统的流程图。
具体实施例方式
以下的描述使得本领域中普通技术人员會,制造和4柳本发明，并且被提 供在本专利申请及其权利要求的上下文中。在随后的描述中，阐明了特定的术 语以提供对本发明的透彻理解。对于本领域技术人员很明显的是的，特定细节 对于实施本发明来说不是必需的。此外，实施例的各种改变对本领域技术人员 是很明显的，并且这里的一般原理可应用于其他实施例，而不需要在此列举。 因此，本发明不受所示实施例的限制，而是符合与在此描述的原理和特征相一 致的最宽的范围。
导航系统的关键部分是导航信息或用户位置的确定。这里所提到的术语导 航信息旨在包括地理位置、或与目标位置有关的地理信息。导航^t息可以包含 三维信息，其完射也或充分地限定了目标的准确位置。在一些实施例中，导航 信息可以提供部分位置信息来限定目标的位置。广义上定义，如这里所使用的， 导航信息还可以包括目标的速度、时间、移动方向等等。
本领域技术人员将会意识到，表示导航信息的格式对于本发明的一些实施
例而言并不重要。例如，在一些实施例中，导航信息以(x， y)的格式，示， 其中x和y是限定地理位置(g卩用户的位置)的两个坐标。在可^^换的实施例 中，导航信息通过经度和讳度相关信息棘示。在本发明的另一实施例中，导 航l言息还可以包括皿元素，其包含速率分量和方向分量。
现参考图1，其中示出了本发明实施例中的智能实时分布式^1采样和导航 系统100的结构图。该结构图绘出了客户端102 (例如基于位置的服务(LBS) 使能通信设备)、通信路径104和服务器106。客户端102可以是任何数目的基 于位置的服务通信设备，例如智能电话、蜂窝电话、卫星电话、或集成到车载 电话(vehicular telematic)中。
智能实时分布式交通采样和导航系统100的处理智能在服务器106和客户 端102之间謝我吩，这两者都具有采样规贝诉口逻辑用以智能地执行各自功能。 月艮务器106可以控制并且智能地优化妊，例如改变^M采样率、采样事件(周 期的或非周期的)、或选择由客户端102采样的地理区域。月艮务器106还可以接
收和分析来自客户端102的采样实时导航信息。例如，月艮务器106可以改变客 户端102上的采样规则，或根据从不同源接收到的信息来改M^样规则的参数， 例如其他移动目标、天气、接近客户端102的事件信息、或其他相关信息。服 务器106可以针对客户端102和服务器106之间的^:^g逻辑，例如为位置 采样的本地采样规贝蛾得或设置新的参数。客户端102可以利用通信路径104 与服务器106进行交互。客户端102可以具有被包括或可能在不同时间被包括 以在不同规则或情况下执行^ffi采样的功能，例如接近客户端102的客户端102 的分布的速度，速度限制或相比于额定速度的行鹏度。出于说明的目的，服 务器106示为在单个位置中的多个单元，不舰应该理解的是，月艮务器106的 单元的数目和服务器106的位置可以是分布式的。
类似地，客户端102的分布提供来自采样导航信息的实时^ffi信息。月艮务 器106劍艮务器106的分布可以控制并且智能地优化与客户端102的分布的交 互。出于说明的目的，月艮务器106劍艮务器106的分布可以与客户端102或客 户端102的分布进行妊。然而，还应该理解的是，月艮务器106的分布的一部 分可以与客户端102的分布进行CT。同样出于说明的目的，示出了服务器106 的分布与客户端102的分布进行交互，不过还应该理解的是，客户端102和服 务器106的^^布的不同^^^X集合也可以CT。
月艮务器106、客户端102或其组合可以选择区域，例如特定地理区域、道路、 或客户端102周围的区域，以采样并分析由客户端102收集的实时导航信息。 服务器106、客户端102或其组合可以M51增加来自客户端102的分布的采样率 来提高^1信息准确度，以控制智能实时分布式顿采样和导航系统IOO。这是 有用的，例如当来自客户端102的分布的导航信息采样数不足时，用于协调 (reconcile)来自客户端102分布的异常值(outlier)采样，或推断无服务区域中 的^I信息。月艮务器106、或客户端102、或其组合可M^、来自客户端102的分 布的采样率以优化到服务器106的交互和服务器106的工作量。这使得服务器 106的效率最大化，例如当顿信息是常数并且基本上可预测时。月艮务器106 可以智能地选择客户端102的分布的一部分以优化服务器106的工作量和^S， 例如在繁重的交通量期间。在某些瞎况下，客户端102可以主动地(prcactively) 与服务器106妊，向服务器106提供信息，例如导航信息。月艮务器106利用 所提供的信息来5爐由客户端102收集信息的逻辑和规则。例如，来自客户端 102的鹏信息可突然从高非零i^W，并且保持零值一段时间。在这种情况 下，很有可能有糊事古拨生，并且客户端102可以自主地增加采样率并与服 务器106妊，从而向服务器106提供更频繁的更新。客户端102还育,根据 客户端102内的规贝树采样导航信息进行存储和转发，例如以适应当客户端102 在无服务器接入区域(access region)内操作时的情况。
出于说明的目的，月艮务器106、客户端102或其组合被描述为智能地增加或 M^采样率顿样数，不过还应该理解的是，月艮务器106、客户端102或其组合 可以向客户端102的分布提供其他形式的控制和交互。同样出于说明的目的， 月艮务器106的^S被描述为在服务器106和客户端102的分布之间进行，不过 还应该理解的是，交互可以到达智能实时分布式 采样和导航系统100的其 他元件，例如到达服务器106的分布中的另一个服务器106。
具有基于位置柳艮务能力的客户端102与用于导航信息的通信路径104的 导航系统(例如全球定位系统)进行交互。基于位置的，艮务还可以包括其他信 息以帮助客户端102的用户，例如本iM务和位置、^ffi情况或其他兴趣点， 其可以调整由导航系统提供的行驶路线。
客户端102包括控制设备(未示出)，例如微处理器、软件(未示出)、存 储器(未示出)、蜂窝组件(未示出)、导航组件(未示出)以及用户接口。所 述用户接口 (例如显示器、小键盘、和麦克风以及扬声器)允许用户与客户端 102进行交互。微处理微行软件并为用户接口提供客户端102的智能，到通信 路径104的蜂窝系统的交互，以及到通信路径104的导航系统的交互，以及与 基于位置的服务通信设备有关的其他功能，和与服务器106的通信。
存储器(例如易失性或非易失性存储器或两者兼有)可以存储软件、设置 聽、以及用于作为基于^體柳艮务通信设备的客户端102的操作的其他娜。 出于说明的目的，客户端102的功能可以由软件、固件、硬件或其任何组合的 列表中的任一个来执行。蜂窝组件是有源(active)和无源(passive)组件，例 如微电子器件或天线，用于与通信路径104的蜂窝系统的交互。导航组件是有 源和无源组件，例如微电子器件或天线，用于与通信路径104的导航系统的交 互。
现参考图2，这里示出了图1的通信路径104的更详细的结构图。通信路径 104包括卫星202、蜂窝塔204、网关206、和网络208。卫星202可以为客户端
102的卫星电话形式提供妊路径，或可以作为导航系统(例如辣定位系统) 的一部分，为具有基于健柳艮务能力的客户端102樹共妊路径。卫星202 和蜂窝塔204提供客户端102和网关206之间的交互路径。网关206提供到网 络208的入口 (portal)并且此后提供服务器106的分布。网络208可以是有线 的或无线的，并且根据需要可以包括局域通信路径(LAN)、城域通信路径 (MAN)、广:^M信路径(WAN)、存储区通信路径(SAN)，以及网络208的其 他拓扑形式。网络208被描述为协作网络拓扑与技术云。
出于说明的目的，示出单个卫星202，不过还应该理解的是，卫星202的数 量可以多于一个，例如卫星202的星群(constellation)以形成导航系统交互路 径。同样出于说明的目的，示出单个蜂窝塔204，不过还应该理解的是，蜂窝塔 204的数量可以多于一个。同样出于说明的目的，示出单个网关206，不MS应 该理解的是，网关206的数量可以多于一个。
月艮务器106与客户端102以及与服务器106的分布的不同位置的交互可贯 穿使用通信路径104的所有元件的很郷巨离。交互也可以仅仅4OT通信路径104 的一部分。同样说明的目的，示出了服务器106连接到网络，不舰应该理解 的是，月艮务器106可以连接到其他设备，例如相同位置或存储的另一个服务器 106。
现在参考图3，这里示出了具有基于位置的服务能力的客户端102的分布的 道路分段302的空中表示。该空中g绘出了道路分段302上的^1流中的客 户端102的分布的一个示例。将具有出口 304的道路分段302描绘为不同区域， 第一区域306、第二区域308以及第三区域310。
例如，第一区域306描绘了在第一区域306的始端从客户端102的分布采 样的平均^BI度为70 mph (英里每小时)处以及在第一区域306的末端从客 户端102的分布采样的平均^13I度为30 mph。具有出口 304的第二区域308 是没有服务皿入的区域，并且客户端102的分布不育g在第二区域308中向服 务器106提供采样导航信息。客户端102可以连续采样导航信息，或可存储采 样，并且与服务器106妊以发送存储的采样，例如当客户端102到ii^31第 二区域308的具有服务器接入的区域时。第三区域310描绘了在第三区域310 的始端从客户端102的分布采样的平均^M^为50 mph (英里每小时)以及 在第三区域310的末端从客户端102的分布采样的平均^M3Ut为70 mph。
智能实时分布式交通采样和导航系统函可以利用从第一区域306和第二 区域308采样的导航信息，推断无服务皿入的第二区域308中可能的穷直情 况。在第二区域308中采样的并且在第三区域310中被发送至服务器106的导 航信息可用于提高服务器106中的推断分析的准确度。具有基于健棚艮务能 力的客户端102可能不会±真充在道路分段上的全部交通量。因此，道路分段302 上的全部顿量不会成为提供采样导航信息的客户端102的采样分布的一部分。 服务器106可以根据需要在道路分段302之前、道^段302之中、和道足^ 段302之后控制或修6^见贝诉口逻辑，例如采样率顿样数。客户端102可以包 括采样规贝诉口逻辑，并且服务器106更新客户端102中的规则或逻辑或两者。
道路分段302之前的顿流基本上可以是常数，并且服务器106可以相应 i舰服务器106和客户端102的分布之间的妊进行优化。例如，月艮务器106 可以发送控制给客户端102的分布以降低传超服务器106的导航信息的采样 率，或者服务器106可以发纖制给客户端102的分布以缩小来自客户端102 的分布的样本大小(sample size)。这两种改变M^、了通信路径104禾口服务器106 所需的带宽，也M^、了服务器106的工作量。用于妊的规则和逻辑可以被包 括在客户端102中并且由服务器106更新，或由客户端102更新。因此客户端 102禾口服务器106可酌情适应性地更新规则和逻辑。
当第一区域306中的^1流缓慢时，月艮务器106、客户端102或其组合可以 改ffl^样率，或由客户端102的分布所传送的采样数。月艮务器106可以根据釆 样导航信息确定，穿过第二区域308的时间延迟可能需要附加采样。根据需要， 月艮务器106可以增加采样率和来自客户端102分布的采样数来推断无服务的第 二区域308中的交通流，例如执行统计空间相关。月艮务器106可以利用离开第 一区域306和进入第三区域310的CT量来推断第二区域308中的 流。服 务器106可以修改行驶路线(例如前往出口 304)，以及估计的行驶时间，例如 增加在道路分段302上的行驶时间，由推断的第二区域308的^M流产生。月艮 务器106可以向客户端102的分布发送更新，例如控制信息、修改的行驶路线、 修改的估计行驶时间。当与服务器106不可能进行妊时，客户端102可以存 储采样导航信息，并且随后当服务器接入可能和适当时，传送所存储的导航信
根据需要，月艮务器106可以分析从客户端102或客户端102的分布收集和
接收的导航信息采样，并且更新行驶时间，以及修改被发送到客户端102的分
布的行驶路线信息。如果可获得其他交通采样馈入(feed),则其可被用于确证 (coirobomte)行驶时间估计和修改行驶路线。导航信息采样可以被提供给其他 馈入，特别是没有固定^M视系统的道路，以及提供给其他形式的^ffl 监视系统。
出于说明的目的，从客户端102或客户端102的分布收集禾啦收的导航信 息采样可以由服务器106 {顿例如推断和最佳拟合方法进行分析，不过还应该 理解的是，可以〗吏用其他分析形式和算法。
现参考图4，其中示出了在服务器106中利用由客户端102收集的导航信息 采样而进行的导航信息M流程400的采样流程图。导航信息处理流程400描 绘了客户端发送402，其中图1的客户端102的分布通过图1的通信路径104 发送导航信息。图2棚艮务器106接收来自客户端102分布的导航信息，其被 表示为LBS服务器接收404。在顿流处理406中服务器106分析导航信息采 样。 流处理406还3131利用来自客户端102的导航信息采样、CT密度、 绘制的道路长度、速度、天气、以及其他顿资源，计算穿过服务区域的顿 流功能。
月艮务器画可以舰利用所有的导航信息采样或导航信息采样的子集来执 行顿流处理406。 ^M流处理406可^顿导航信息采样的当前、过去娜，以 及用于提高所产生的结果的准确度和可靠性的其他^M馈入。顿流处理406 可以4OT服务器106的分布和分布式处理，以及分布式存储。交通流处理406 可以使用存储在不同位置中的导航信息采样。 流处理406可以使用多个不 同算法，例如递归的、排队(inline)、统计空间相关、或校正(coirective)、产 生和验证 流处理406的结果。
月艮务器106提供^M流处理406的结果给^I流输出408， i織出408将与 月艮务器106所执行的基于位置棚艮务功能的其他组件被一起^f顿。顿流输出 408提脚言息给路线引擎410，该路线引擎410负责产生和修改行 线以及行 驶时间。^!流输出408还可以将结果提供给基于位置柳艮务的web (网络) 显示器所使用的 流显示器412，或其他月艮务，例如紧急911 (E911)。路线 引擎"0可以舰至客户端414的顿来向客户端102提供交通和行驶更新。
流输出408还可以向至客户端414的交通提供^M流处理406的结果。至
客户端414的交通发送更新至具有客户端接收416的客户端102。
智能实时分布式交通采样和导航系统100可以用电路、软件或其组合来执 行。导航信息处理流程400可以用电路、软件或其组合来执行。
在此已经公开了智能实时分布式^ffi采样和导航系统100将灵活的、地 理上可扩展的、高效的、以及鲁棒的实时导航信息提供给基于位置柳艮务使能 设备，该设备先前未被实现。地理上分布式客户端设备提供交通采样能力，其 不受现有CTiia视基础设施和系统的约束。月艮务器客户端部分提供对采样、存 储、传送、接收以及处理采样导航信息的控制。控制采样率、釆样时间、采样 事件和用于采样的地理区域以M样数允许智能实时分布式交通采样和导航系 统100产生和^i正fi^，线、估计的行驶时间，并且更新在客户端设备的位置 处可用的基于位置棚艮务，以及优化通信路径104、月艮务器106和客户端102 的资源使用。
现参考图5，其中示出了在本发明的实施例中用于制造智能实时分布式交通 采样禾時航系统訓的智能实时分布式顿采样和导航系统500的流程图。系 统500包括具有基于位置的服务能力的客户端和服务器，其中系统500在±央502 中M客户端提供对导航信息的智能采样；在±央504中从客户端传送导航信息 至U服务器；以及在块506中由服务器利用导航信息产生更新信息。
本发明的一方面是降低获得和提供 信息的成本，特别是在没有实时交 通监视系统的地理位置中。本发明的另一方面是利用客户端、通信网络和服务 器资源的最优用法提供^ffi信息，这也降低了操作成本。本发明的另一方面是 实时交通信息可以被用于提高更新的准确度，例如4亍i^各线、估计的纟亍驶时间、 或基于位置的服务，发送至客户端设备。本发明的又一方面可以提供信息(例 如原始导航信息采样,^/推断的^ffi信息)给其他馈入，例如其他^M馈入 劍艮务，例如联邦或地方TO机构。
当结合特定最佳实施例来描述本发明时，可以理解的是，根据说明书的描 述，许多替换、修改、和变iW本领嫩术人员是很明显的。因此，本发明旨 在包含所有这样的落入了所包括的权利要求的保护范围的替换、修改和变化。 在此阐述的或在附图中示出的所有内容是在说明性而非限制性的意义上解释 的。
权利要求
1. 一种智能实时分布式交通采样和导航系统(500)包括具有基于位置的服务能力的一个或多个客户端(102)和一个或多个服务器(106)，所述系统(500)包括由所述一个或多个客户端(102)采样导航信息(402)；从所述一个或多个客户端(102)传送导航信息(402)至所述一个或多个服务器(106)；以及由所述一个或多个服务器(106)利用导航信息(402)产生更新信息(414)。
2. 如权利要求1所述的系统(500)，进一步包括由所述一个或多个服务器 (106)、或由所述一个或多个客户端(102)、或由其组合提供控制(414)给所 述一个或多个客户端(102)，包括由所述一个或多个服务器(106)选择所述一个或多个客户端(102)的样 本大小(414);以及由所述一个或多个服务器(106)、或由所述一个或多个客户端(102)、或 由其组合设置所述一个或多个客户端(102)的采样率(414)。
3. 如权利要求l所述的系统(500)，其中由所述一个或多个客户端(102) 采样导航信息(402)包括从客户端(102)的部分分布采样导航信息(402)。
4. 如权利要求l所述的系统(500)，其中从所述一个或多个客户端(102) 传送导航信息(402)至所述一个或多个服务器(106)包括,#万述一个或多 个客户端(102)的部分分布传送导航信息(402)至所述一个或多个服务器(106)。
5. 如权利要求l所述的系统(500)，其中由所述一个或多个服务器(106) 利用导航信息(402)产生更新信息(414)包括由所述一个或多个服务器(106) 验证导航信息(402)的结果。
6. —种智能实时分布式交通采样和导航系统(100)包括具有基于位置的服 务能力的一个或多个客户端(102)和一个或多个服务器(106)，所,统包括:每个客户端(102)内的采样电路(102)，用于由客户端(102)采样导航 信息(402);每个客户端(102)内的传输电路(102)，用于从客户端(102)传送导航 信息(402)至所述一个或多个服务器(106)、 ^^f述一个或多个客户端(102)、 或其组合；以及*服务器(106)内的产生电路(106)，用于利用从所述一个或多个客户 端(102)接收到的导航信息(402)产生更新(414)。
7. 如权利要求6所述的系统(100)，还包括^h服务器(106)内的月艮务器 控制电路(106)和4Th客户端(102)内的客户端控制电路(102)，包括旨服务器(106)内的月艮务器选择电路(106)，用于ife择所述一个或多个 客户端(102)的样本大小；^客户端(102)内的客户端选择电路(102)，用于选##本大小；#^服务器(106)内棚艮务器采样率电路(106)，用于选择所述一个或多 个客户端(102)的采样率；以及*客户端(102)内的客户端采样率电路(102)，用于选择采样率。
8. 如权利要求6所述的系统(100)，还包括^^服务器(106)内的收集电 路(106)，用于选择性地/A^f述一个或多个客户端(102)收集导航信息(402)。
9. 如权利要求6所述的系统(100)，其中每个客户端(102)内的采样电路 (102)还包括传输率电路(102)，用于控制传输导航信息(402)至所述一个或 多个服务器(106)。
10. 如权利要求6所述的系统(100)，其中^N艮务器(106)内的产生电 路(106)还包括验证电路(106)，用于验证来自所述一个或多个客户端(102) 的导航信息(402)。
全文摘要
一种智能实时分布式交通采样和导航系统(500)包括智能客户端(102)，其具有基于位置的服务能力服务器，系统(100)通过一个或多个客户端(102)提供采样导航信息(402)，并且从一个或多个客户端(102)传送导航信息(402)至一个或多个服务器(106)，并且通过一个或多个服务器(106)利用导航信息(402)产生更新信息(414)。
文档编号G08G1/09GK101379536SQ200780004739
公开日2009年3月4日 申请日期2007年2月7日 优先权日2006年2月8日
发明者R·伦纳, S·达纳尼, 赵亦中, 金海平 申请人:泰为信息科技公司