Practical Route Planning Algorithms

Mgr. Ondrej Moriš

Advanced ('rigorózní') thesis

Abstract:

Cestní síť je možné modelovat prostřednictvím orientovaného multigrafu s ohodnocením hran reprezentujícím zvolenou metriku. Výsledkem tedy je, že problém plánování cest se dá formulovat jako varianta velmi dobře známého problému hledání nejkratší cesty v grafech reprezentujících skutečné světové cestní sítě. Neformálně řečeno, (řidiči) jsou dány dva vrcholy (GPS souřadnice) v grafu (cestní síť) a cílem je najít optimální tah (nejlepší cestu) z jednoho vrcholu do druhého vzhledem k daným kritériím optimality. Bohužel, základní algoritmy rešící tento problém nejsou vhodné pro obrovské cestní sítě s mnoha dalšími atributy. Dizertační práce se bude zabývat praktickými aspekty plánování cest ve světových cestních sítích. Náš výzkum bude zaměřený na teoreticky a zároveň i prakticky efektivní a korektní algoritmy dávající požadované zrychlení za cenu pouze malého množství prepočítaných dat. Budeme zkoumat predevším kvalitu cest jako napríklad komfort či smysluplnost, zformulujem prakticky motivované kritéria optimality. Ty poté využijeme pro návrh dokázatelně optimálních plánovacích algoritmů. Chceme, aby nové algoritmy co nejvíce zodpovídali lidské intuici při plánování cest.

Abstract:

A road network can be modeled as a directed multi-graph with a weighting of edges representing chosen cost function. Therefore a route planning problem can be formulated as a variant of the well-known single pair shortest path problem in graphs representing real-world road networks. Informally, one (a driver) is given two vertices (GPS positions) in a graph (road network) and a goal is to find an optimal walk (best route) from one vertex to another with respect to given optimality criteria. Basic algorithms are not well suitable for huge real-world road networks with many additional attributes. The dissertation thesis will be concerned with practical route planning aspects of real-world road networks. Our research will be aimed to both theoretically and practically efficient and correct algorithms providing considerable speed-ups with only small auxiliary data. In particular, we will investigate qualities of routes in terms such as comfort and reasonableness and we will carefully formulate practically motivated optimality criteria. Then we will use these criteria to design provably optimal route planning algorithms. New algorithms will correspond with human thinking while planning a route.

Keywords

algorithms, route planning, navigation, road network, shortest path

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 2. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 25. 5. 2012
• Reader: prof. RNDr. Ivana Černá, CSc., Jun. Prof. Dr. Markus Chimani

Masaryk University

Faculty of Informatics

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Informatics / Informatics