Hệ thống điều khiển giao thông thông minh đô thị (5)

- 29 - Chương - ỨNG DỤNG BÀI TOÁN NHẬN DẠNG CHUYỂN ĐỘNG TRONG ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG 3.1 - Một số ứng dụng thuật toán phát chuyển động thực tế [9] 3.1.1 - Giám sát giao thơng Trong sống, có nhiều cơng việc tẻ nhạt thực người Giám sát điều phối giao thông việc Ứng dụng kỹ thuật phát chuyển động giao thông số lĩnh vực khác giúp người điều phối công việc hiệu hơn, đỡ tốn nhân lực Sau tơi xin trình bày số ứng dụng kỹ thuật phát chuyển động 3.1.2 - Dự báo kẹt xe Camera đặt giao lộ phát kẹt xe số lượng giao thông giao lộ tăng lên đột ngột Hệ thống điều khiển gởi tín hiệu tức thời tới trung tâm để thông báo phương tiện giao thơng có phương án thích hợp tránh ùn tắc thêm 3.1.3 - Tính độ lớn hàng đợi xe giao lộ để điều khiển giao thông Camera đặt giao lộ ước lượng độ dài hàng đợi để có xử lý thích hợp điều khiển đèn giao thông, thông báo cho trung tâm hay liên hệ với cụm đèn khác để có phương án phối hợp giải phóng đường Hình - 1: Hàng đợi giao lộ [9] - 30 - 3.1.4 - Phát tai nạn Ở đoạn đường cao tốc hay xảy tai nạn, camera phát kịp thời tai nạn hay bất thường giao thông Cảnh báo gởi tới trung tâm biển thông báo cho phương tiện giao thông Đối với đoạn đường hạn chế tốc độ, hệ thống phát chuyển động phát xe chạy tốc độ Hệ thống chụp hình quay phim gửi trung tâm xử lý 3.1.5 - Báo động lái xe lệch hướng Đối với tuyến xe đường dài, tài xế có nhiều lúc lơ đãng chạy xe lệch khỏi tuyến cách bất thường Một hệ thống camera quan sát hai bên đường, có thay đổi hướng đột ngột, hệ thống báo động cho tài xế tránh tai nạn đáng tiếc xảy Hình - 2: Hệ thống cảnh báo chệch hướng [9] 3.1.6 - Cập nhật chỗ trống nhà xe Việc đặt camera bãi xe nhằm phát chỗ trống thông báo cửa vào để giúp lái xe tìm chỗ trống nhanh nhất, tiết kiệm thời gian tránh ô nhiễm 3.2 - Bài toán phát chuyển động điều khiển giao thơng 3.2.1 - Giới thiệu tốn Khảo sát, nghiên cứu cặn kẽ vấn đề liên quan, thành phần suy diễn điều luật liên quan - 31 - Tìm hiểu, đánh giá kỹ thuật nghiên cứu lĩnh vực ngồi nước Chọn phương pháp thích hợp, cải tiến, tinh chỉnh từ số phương pháp nghiên cứu, tích hợp số phương pháp có bổ sung kết nghiên cứu đạt riêng Đưa so sánh phương pháp có với phương pháp đề xuất 3.2.2 - Hiện trạng chung dự án liên quan Trong trình nghiên cứu phát triển luận văn, dù cố gắng tìm hiểu tham khảo nhiều dự án liên quan, có số khó khăn định nên thông tin thu thập nước nước ngồi khơng nhiều Ở thi Trí tuệ Việt Nam 2005, có dự thi tác giả Lê Quốc Anh (Hà Nội), với sản phẩm “Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh thời gian thực tốn tự động giám sát giao thơng Việt Nam” đọat giải Thực tiễn Việt Nam nghiên cứu lĩnh vực này, không tham khảo tài liệu Trong thời gian nghiên cứu, trường Đại học Giao Thơng Vận Tải có đề tài cấp Nhà nước KC - 03 - 21 mang tên “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ Tự động hố quản lý điều hành giao thông đô thị”, lý bảo tồn thơng tin nên thơng tin tham khảo hạn chế 3.2.3 - Tìm hiểu hệ thống điều khiển giao thông Các hệ thống tín hiệu điều khiển giao thơng [8] đời vào năm 1914, công ty American Traffic Signal Hiện giới khơng có nơi thiếu công cụ Cấu trúc hệ thống điều khiển giao thông - 32 - Đèn hiệu Bộ điều khiển Trụ đèn Bộ cảm biến Hình - 3: Một hệ thống tín hiệu điều khiển giao thơng thơng thường [8] Một hệ thống tín hiệu điều khiển giao thơng thơng thường gồm có phận bản: • Hệ thống đèn tín hiệu (Đỏ – Vàng – Xanh) • Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển "bộ óc" hệ thống điều khiển đèn giao thơng Nó thơng báo tín hiệu đến hệ thống đèn khác mạng lưới Vài năm trước hệ thống đèn giao thông đơn giản mạch điện đơn giản, chuyển đổi tín hiệu đèn ln phiên theo thời gian định sẵn Hiện hệ thống khơng đáp ứng phát triển giao thơng Những hệ thống có phát triển nhờ tích hợp cảm biến, chúng gắn bên đường để ước lượng di chuyển, mật độ di chuyển can thiệp để điều chỉnh thời lượng tín hiệu đèn tùy vào thông tin phản hồi nhằm giảm thiểu thời gian đợi phương tiện giao thơng • Các cảm biến gắn lòng đường số đường cần theo dõi, chúng camera nhỏ để thu thập thông tin phương tiện giao thơng • Trụ đèn Thời lượng tín hiệu giao thơng Tín hiệu đèn giao thơng xác định với mục đích: - 33 - • Làm cho việc giao thơng an tồn trơi chảy cho tất người tham gia giao thơng • Tăng lưu lượng lưu thông Mỗi hệ thống giao thông thiết lập định thời khác nhau: • Chúng định thời cố định kiểu cũ Các hệ thống thích hợp vào thời điểm cao điểm • Và chúng ứng dụng kỹ thuật tiên tiến sau để linh hoạt hiệu • Và chúng điều phối chung hệ thống thông qua trung tâm điều khiển để đạt hiệu cao tồn mạng lưới giao thơng 3.2.4 - Ứng dụng logic mờ vào điều tiết giao thông Logic mờ cơng cụ hữu dụng giúp giải nhiều vấn đề thực tế mà thơng tin chưa biết xác rõ ràng Thực tế hệ thống điều khiển mờ hệ thống thông minh tiềm ngành điều khiển học Một kế hoạch xây dựng hệ thống điều khiển giao thông ứng dụng kỹ thuật [3] có hứa hẹn Hiện giới có nhiều nghiên cứu hệ thống mơ giao thông ứng dụng logic mờ Ngay Việt nam có số dự án tiến hành nêu phần 3.2.5 - Thuật tốn điều phối giao thơng 3.2.5.1 - Phạm vi Chúng ta đưa phạm vi mơ hình ngã tư hai đường chiều (một đường theo hướng từ xuống Bắc – Nam (NS) đường từ trái qua phải Tây – Đông - WE) Giả sử phần đường ngã tư (xem Hình - 1, Hình - 13), biết trước lưu lượng phương tiện giao thông nhờ vào phân tích hình ảnh từ Camera Cn, Cs, Ce, Cw (tương ứng theo hướng Bắc - N, Nam - S, Đông - E, Tây - W), thời lượng cao cho tín hiệu đèn - 34 - Xanh 30 giây, vàng giây Giả sử thời gian dành cho xe qua giao lộ giây 3.2.5.2 - Mơ tả thuật tốn Ban đầu, Cn, Cs, Ce, Cw khởi tạo Đèn đường theo hướng NS Đỏ WE Xanh Hệ thống đợi với thời gian lớn 30 giây biến đếm Cn, Cs cập nhật định lượng phần đường qua Camera, Max(Cn, Cs) > thời gian đợi đèn NS là: Tns = Max(Cn, Cs) * (giây) Và lúc đèn WE đổi từ Xanh sang Vàng đợi tiếp giây, sau đổi sang Đỏ trạng thái thời gian Tns + giây Khi EW chuyển sang Đỏ, NS đồng thời chuyển sang Xanh Tiến trình lại chuyển sang hướng WE, vòng tiến trình tiếp tục - 35 - 3.2.5.3 - Mơ hình Gán {Cn, Cs, Ce, Cw} = Gán { NSÅR, WEÅG, T = 30 giây} Bắt đầu Kết thúc KThúc ? Hốn đổi vai trò NS ÅỈ WE Cn ÅỈ Cw Cs ÅỈ Ce Đợi T Xử lý thoát Cập nhật { Cn, Cs } Kết thúc Gán { WEÅR, NSÅG, T = Tns } Gán { WEÅY, T = giây} Đợi T Sai Điều kiện Max (Cn, Cs) > Đúng Tns = Max(Cn, Cs) * (giây) Hình - 4: Mơ hình điều phối [12] 3.2.5.4 - Thuật giải Bước 1: Cn = Cs = Cw = Ce = ĐènNS = Đỏ, ĐènWE = Xanh Twait = 30 (giây) Sang bước Bước 2: Đợi(Twait) Cn = Cập_nhật_mật_độ_trên_phần_đường(N) - 36 - Cs = Cập_nhật_mật_độ_trên_phần_đường(S) Sang bước Bước 3: Nếu Max(Cn, Cs) > 0, sang bước Ngược lại, quay lại bước Bước 4: TwaitNS = Max(Cn, Cs) * (giây) ĐènWE = Vàng Twait = (giây) Đợi(Twait) ĐènNS = Xanh, ĐènWE = Đỏ Twait = TwaitNS Bước 5: Đợi(Twait) Cw = Cập_nhật_mật_độ_trên_phần_đường(W) Ce = Cập_nhật_mật_độ_trên_phần_đường(E) Sang bước Bước 6: Nếu Max(Cw, Ce) > 0, sang bước Ngược lại, quay lại bước Bước 7: TwaitWE = Max(Cw, Ce) * (giây) ĐènNS = Vàng Twait = (giây) Đợi(Twait) ĐènWE = Xanh, ĐènNS = Đỏ Twait = TwaitWE Quay lại bước 3.2.5.5 - Các hạn chế Trong mơ hình trên, có yếu tố lưu lượng tác động đến thời lượng tín hiệu đèn nên khả tương thích khơng cao 3.2.5.6 - Các cải tiến đề nghị Có số yếu tố tác động đến yếu tố thời lượng tín hiệu đèn Chẳng hạn mức độ tập trung phương tiện gần đường vạch sơn dừng, tỉ lệ mặt mà phương tiện giao thông chiếm chỗ so với mặt đường, yếu tố loại phương tiện có nhiều ảnh hưởng đến kết loại phương tiện có diện tích chiếm bề mặt đường khác - 37 - Ngoài ra, trường hợp vùng mặt đường xa vạch dừng mà bị phương tiện giao thơng dừng lại chiếm chỗ, điều có nghĩa có nhiều phương tiện giao thơng bị đùn lại phía trước, lúc nguy kẹt xe cao điều chỉnh hướng đường cho giải phóng nguy kẹt xe sớm tốt Những yếu tố cộng thêm vào yếu tố ảnh hưởng đến thời lượng tín hiệu đèn giao thơng thể số khía cạnh Logic mờ Một số hàm mờ áp dụng đây, điều chỉnh trình thực nghiệm 3.2.5.7 - Đánh giá So với hệ thống điều phối giao thông với thời lượng tín hiệu đèn cố định, hệ thống lịnh động nhiều Thời lượng tín hiệu đèn lúc điều phối yếu tố trạng thái giao thơng hữu Nó có giảm rõ rệt khoảng thời gian mà phương tiện phải dừng lại đợi Cùng với việc bổ sung yếu tố khác ảnh hưởng đến lưu lượng phương tiện, yếu tố bổ sung thêm thông tin kết việc điều phối thêm hiệu Trong mơ hình cài đặt thực nghiệm, hệ thống điều phối linh động ứng dụng để tận dụng ưu điểm Cùng với suy luận logic mờ bổ sung vào để hệ thống có tính khả chuyển cao hơn, có khả mở rộng sau tốt  ... trúc hệ thống điều khiển giao thông - 32 - Đèn hiệu Bộ điều khiển Trụ đèn Bộ cảm biến Hình - 3: Một hệ thống tín hiệu điều khiển giao thơng thơng thường [8] Một hệ thống tín hiệu điều khiển giao. .. tế hệ thống điều khiển mờ hệ thống thông minh tiềm ngành điều khiển học Một kế hoạch xây dựng hệ thống điều khiển giao thông ứng dụng kỹ thuật [3] có hứa hẹn Hiện giới có nhiều nghiên cứu hệ thống. .. gồm có phận bản: • Hệ thống đèn tín hiệu (Đỏ – Vàng – Xanh) • Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển "bộ óc" hệ thống điều khiển đèn giao thơng Nó thơng báo tín hiệu đến hệ thống đèn khác mạng