CẢNH báo tốc độ XE

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  Nguyễn Thị Diễm An CẢNH BÁO TỐC ĐỘ XE LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã Số: 60.48.01.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN VĨNH PHƯỚC TP HỒ CHÍ MINH – 2015 LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cám ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Trần Vĩnh Phước, người hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin trân trọng cám ơn thầy- cô Trường Đại học Công nghệ Thông tin truyền đạt kinh nghiệm kiến thức cho em suốt trình học Cuối xin cám ơn người gia đình tạo điều kiện tốt để luận văn hoàn thành TP HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2015 Nguyễn Thị Diễm An LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lắp với đề tài khác TP HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2015 Nguyễn Thị Diễm An Mục lục Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Một số phƣơng pháp cảnh báo tốc độ giám sát phƣơng tiện 1.3 Xác định mục tiêu, đối tƣợng, phạm vi đề tài 1.4 Cấu trúc luận văn Chƣơng KHÁI NIỆM VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 11 2.1 Hệ thống định vị toàn cầu GPS [1] 11 2.1.1 Giới thiệu 11 2.1.2 Phân loại 11 2.1.3 Hoạt động 11 2.1.4 Độ xác 12 2.1.5 Các thành phần 12 2.1.6 Tín hiệu GPS 14 2.1.7 Ứng dụng GPS: 15 2.2 Công thức Haversine 15 2.2.1 Khái niệm 15 2.2.2 Công thức Haversine 16 2.2.3 Công thức Haversine tính khoảng cách ngắn 17 2.3 Kỹ thuật thƣ viện 18 2.3.1 Apache Mina 18 2.3.2 Jetty Server 19 2.3.3 ResFb Facebook Graph Api 19 2.3.4 Angularjs 22 2.4 Cơ sở liệu lƣu trữ 23 2.4.1 Elasticsearch 23 2.4.2 Redis 25 Chƣơng XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH 26 3.1 Bài toán 26 3.2 Giải toán 28 3.2.1 Cấu trúc hệ thống 28 3.2.2 Mơ hình Use-Case hệ thống 30 3.2.3 Biểu đồ thời gian hệ thống 31 3.2.4 Qui trình xử lý liệu 35 3.2.5 Hệ thống cảnh báo tốc độ 36 3.3 Kết luận 43 Chƣơng THỰC NGHIỆM 45 4.1 Cài đặt thiết bị gắn phƣơng tiện 45 4.1.1 Chức đăng nhập thông qua tài khoản Facebook 46 4.1.2 Chức chọn phƣơng tiện cập nhật vị trí lên máy chủ 52 4.1.3 Kỹ thuật worker thƣ viện Apache Mina 53 4.2 Cài đặt máy chủ nhận liệu 56 4.2.1 Sơ đồ lớp máy chủ nhận liệu 57 4.2.2 Cài đặt lớp máy chủ nhận liệu 57 4.3 Cài đặt máy chủ xử lý 61 4.3.1 Sơ đồ máy chủ xử lý 62 4.3.2 Cài đặt lớp máy chủ xử lý 63 4.4 Cài đặt web client 71 4.4.1 Đăng nhập 71 4.4.2 Xem lịch sử 73 4.5 Thực nghiệm 74 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 78 Kết luận 78 Hƣớng phát triển 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 81 Phụ Lục Giao diện chƣơng trình 81 Giao diện thiết bị định vị GPS 81 2 Giao diện ngƣời dùng xem lịch sử 86 Danh mục bảng Bảng Bảng thực nghiệm chƣơng trình kết 74 Danh mục hình vẽ Hình Minh họa Facebook Graph 20 Hình 2 Sự tƣơng tác ứng dụng Java với RestFb RestFb với Facebook Api 20 Hình Trang chủ RestFb 22 Hình Bài tốn 26 Hình Cấu trúc hệ thống 28 Hình 3 Mơ hình use-case 30 Hình Biểu đồ thời gian cập nhật vị trí phƣơng tiện 32 Hình Qui trình xử lý liệu 35 Hình Trƣờng hợp thẳng 40 Hình Trƣờng hợp rẽ 42 Hình Đăng ký ứng dụng với Facebook 46 Hình Chọn tảng phát triển ứng dụng 46 Hình Tạo ứng dụng 47 Hình 4 Chọn mục đích cho ứng dụng 47 Hình Thêm gói tên lớp cho ứng dụng 48 Hình Thêm mã hashes cho ứng dụng 48 Hình Màn hình đăng nhập Facebook 49 Hình Thêm thơng tin tài khoản Facebook 50 Hình Ủy quyền cho Facebook 51 Hình 10 Sơ đồ máy chủ nhận liệu 57 Hình 11 Sơ đồ máy chủ xử lý 62 Hình 12 Chọn tảng ứng dụng web 72 Phụ lục 1 Giao diện thiết bị định vị ban đầu 81 Phụ lục Giao diện đăng nhập Facebook 82 Phụ lục Giao diện sau đăng nhập 83 Phụ lục Giao diện cập nhật vị trí 84 Phụ lục Giao diện bị cảnh báo 85 Phụ lục Giao diện đăng nhập web 86 Phụ lục Giao diện xem lịch sử 87 MỞ ĐẦU Hằng ngày, chứng kiến khơng vụ tai nạn giao thông đƣờng nhƣ qua báo đài, vụ giao thông gây hậu nghiêm trọng Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tai nạn, số ý thức tham gia giao thông ngƣời dân, ngƣời tham gia giao thông phóng nhanh, vƣợt ẩu, vƣợt tốc độ Đề tài “Cảnh báo tốc độ xe” nhằm giúp giải vấn đề ý thức tham gia giao thông, nhắc nhở ngƣời điều khiển phƣơng tiện chạy tốc độ cho phép Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống cảnh báo tốc độ xe Hệ thống gồm thiết bị di động gắn phƣơng tiện có chức định vị, phát tín hiệu cảnh báo, truyền thông với server; máy chủ nhận liệu nhận yêu cầu từ thiết bị di động; máy chủ xử lý nhận yêu cầu từ máy chủ nhận liệu để phân tích, tính tốn, đƣa tín hiệu cảnh báo Hệ thống có cơng cụ theo dõi phƣơng tiện, cho phép ngƣời dùng truy cập vào xem thơng tin vị trí theo thời gian thực, lịch sử hành trình phƣơng tiện Hệ thống cảnh báo tốc độ xe đƣợc đề xuất luận văn giải pháp áp dụng cho ngƣời điểu khiển phƣơng tiện chủ sở hữu phƣơng tiện Ngƣời điều khiển phƣơng tiện chủ sở hữu phƣơng tiện vừa đƣợc nhận cảnh báo từ thiết bị vừa xem lại lịch sử hành trình phƣơng tiện Hệ thống định vị toàn cầu GPS hệ thống xác định vị trí dựa vị trí vệ tinh nhân tạo Tại thời điểm, tọa độ điểm mặt đất đƣợc xác định xác định đƣợc khoảng cách từ điểm đến ba vệ tinh Hơn nữa, hệ thống định vị đƣợc sử dụng mi n phí nên nhiều toán ứng dụng đƣợc giải áp dụng hệ thống định vị GPS Hệ thống “Cảnh báo tốc độ xe” góp phần vào việc phát triển toán ứng dụng kỹ thuật định vị GPS Hệ thống dùng thiết bị định vị để ghi lại vị trí xe thời điểm cách để so sánh tốc độ giới hạn từ tập liệu biển báo giao thông GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Việc áp dụng hệ thống GPS vào quản lý điều hành phƣơng tiện sôi động, nhiều hệ thống, nhiều ứng dụng đƣợc phát triển lĩnh vực Một số hệ thống quản lý điều hành phƣơng tiện nƣớc nhƣ: Vietmap GPS, NguyenVietGPS, Here map, Google map Vietmap GPS hệ thống quản lý điều hành xe nƣớc với chức nhƣ giám sát, theo dõi thông số vận tốc, trạng thái tắt mở máy, mô lộ trình xe, cảnh báo tốc độ, di chuyển khu vực tuyến đƣờng cho phép Vietmap GPS cho quản lý xe qua phần mềm di động phần mềm máy tính NguyenVietGPS hệ thống quản lý điều hành xe nƣớc, giải pháp quản lý điều hành xe với chức quản lý, giám sát, chống trộm số yêu cầu riêng tùy thuộc vào khách hàng Google map hệ thống đồ đƣợc dùng phổ biến giới với chức nhƣ: xem tuyến đƣờng, đƣờng, xem kết tìm kiếm, khám phá đồ, đo khoảng cách điểm, báo cáo cố liệu, xem thông tin giao thông, chuyển tuyến, xe đạp địa hình Here map hệ thống đồ Nokia với tính nhƣ: sử dụng đồ offline, đƣờng, lƣu địa điểm ƣa thích, liên hệ với địa điểm d dàng, tìm kiếm địa điểm lân cận, Nokia LiveSight, lên lịch trình Những ứng dụng hữu ích cho ngƣời điều khiển phƣơng tiện nhƣ ngƣời quản lý phƣơng tiện Hệ thống cảnh báo tốc độ xe hệ thống ứng dụng GPS vào việc quản lý điều hành phƣơng tiện 1.2 Một số phƣơng pháp cảnh báo tốc độ giám sát phƣơng tiện Mơt số hệ thống ngồi nƣớc ứng dụng điều hành quản lý phƣơng tiện nhƣ: Vietmap GPS, NguyenVietGPS, Here map, Google map nêu phần giới thiệu Trong Vietmap GPS, NguyenVietGPS hệ thống gần với đề tài luận văn chức giám sát cảnh báo tốc độ xe NguyenVietGPS khơng có chức cảnh báo tốc độ mà có chức giám sát phƣơng tiện dành cho taxi, xe khách NguyenVietGPS cho ngƣời dùng quản THỰC NGHIỆM nhận lại lần nữa, xác nhận lại mà token hết thời hạn Đó qui trình đăng ký ứng dụng tảng web đăng nhập web client 4.4.2 Xem lịch sử Sau đăng nhập thành công, trang đăng nhập web client tự động chuyển sang trang chủ trang cho ngƣời dùng xem lịch sử Với chức xem lịch sử, máy chủ yêu cầu thông số nhƣ thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, FacebookId Do đó, web client phải gửi thơng tin mà máy chủ yêu cầu thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc tokenId mà web client nhận từ máy chủ đăng nhập thành cơng Còn FacebookId, web client khơng cần gửi, q trình đăng nhập, web client gửi access token Facebook lên máy chủ máy chủ lƣu lại thông tin FacebookId với tokenId Khi máy chủ nhận đƣợc yêu cầu máy chủ trả liệu về, nhƣ khơng có trả mã “code” -1 có trả mã nhƣ sau: { "msg" : "success" , "code" : , "data" : { "data" : [ { "isWarning" : false , "fbId" : "687702008008903" , "location" : [106.664759,10.813667] , "time" : 1439540254214 , "maxSpeed" : 40 , "speed" : } ] , "cmd" : "log" } } Trong đó, msg chuỗi thông điệp, code cho biết thành công, thất bại, data liệu trả về, data phía danh sách vị trí tốc độ phƣơng tiện thời điểm, isWarning cho biết phƣơng tiện có chạy vƣợt q tốc độ khơng, time thời gian mà thiết bị cập nhật vị trí, maxSpeed tốc độ cho phép tối đa, speed tốc độ phƣơng tiện lúc đó, cmd cho biết liệu trả cho yêu cầu Khi có liệu rồi, web client hiển thị lên đồ, nơi mà isWarning true bật cờ cảnh báo thông tin chi tiết Ngồi hỗ trợ thƣ viện Angularjs [4] có thử viện ngmap.js [12] để thị liệu lên đồ 73 THỰC NGHIỆM 4.5 Thực nghiệm Có trƣờng hợp cần thực nghiệm: Trƣờng hợp 1: So sánh với tốc độ giới hạn đoạn đƣờng đi, đoạn đƣờng trƣớc mặt Trƣờng hợp 2: So sánh với tốc độ giới hạn đoạn đƣờng tuyến đƣờng mà phƣơng tiện có xu hƣớng rẽ sang Bảng Bảng thực nghiệm chƣơng trình kết STT Đoạn Tốc độ Tốc độ Trƣờng Kết đƣờng tối đa xe (km) (km) hợp Mô tả chi tiết Đoạn đƣờng 1A Thạnh Lộc, Q12, Quốc lộ 1A 40 60 HCM (60km)  đoạn đƣờng 1A, An Phú Đông, Q12, HCM (40km) Nguy n Văn Linh Nguy n Văn 50 80 sai Linh Văn Cầu Rạch Ngang 50 80 Linh Quốc lộ 1A Văn Linh - đối diện cột điện 135 (50km) Nguy n (80km)  Nguy n (80km)  Nguy n Văn Linh – đối diện cột điện 135 (50km) 1095 QL1A, Bình 50 60 Trị Đơng A, Bình Tân, HCM (60km) 74 THỰC NGHIỆM  Cầu Bình Thuận - 18/49A Quốc lộ 1A, Bình Hƣng Hòa A, Bình Tân, HCM (50km) Cầu Suối Cái - 4/2A Xa lộ Hà Nội, Linh Trung, Thủ Đức, Xa Lộ Hà Nội 60 80 HCM (80km)  39541 Xa lộ Hà Nội, Linh Trung, Thủ Đức, HCM (60km) 243 Nguy n Thị Định, Cát Lái, Quận 2, HCM (60km)  Nguy n Thị 40 60 Cầu Mỹ Thủy - 243 Định Nguy n Thị Định, Cát Lái, Quận 2, HCM (40km) QL1A, An Phú Tây, Quốc Bình Chánh, HCM Lộ 1A – gần cửa hàng vật rẽ vào Hoàng 30 40 liệu Hồng Phát (40km)  Hoàng Đạo Đạo Thúy, An Phú Thúy Tây, Bình Chánh, HCM (30km) 75 THỰC NGHIỆM Ơng Ích Khiêm, Ơng Ích phƣờng 5, Quận 11, Khiêm rẽ vào 20 40 Hẻm HCM (40km)  Hẻm 86/23 Ơng Ích Khiêm, phƣờng 5, 86/23 Quận 11, HCM Lạc Long Lạc Long Quân Quân rẽ vô Hẻm 30 40 sai 29 Lạc (40Km)  Hẻm 29 Lạc Long Quân (30km) Long Quân QL1A, An Phú Tây, Bình Chánh, HCM – gần Cầu Vƣợt Nút Giao Thơng Bình 10 Quốc Lộ 1A 40 60 Thuận (60km)  cuối chân Cầu vƣợt Nút giao Bình Thuận, An Phú Tây, Bình Chánh, HCM (40km) cầu Tham Lƣơng, 11 Trƣờng Chinh Tân Phú, Hồ Chí 40 60 Minh (60km)  34165 Trƣờng Chinh, Tân Phú, Hồ Chí 76 THỰC NGHIỆM Minh (40km) QL1A (40km)  12 Bà Hom 30 40 đƣờng Bà Hom (30km) Đánh giá 83,3% toàn Đánh giá 87,5% Trƣờng hợp Đánh giá 75% Trƣờng hợp 77 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Đề tài xây dựng đƣợc mô hình hệ thống cảnh báo tốc độ xe với giải pháp dành cho cá nhân doanh nghiệp Trong đó, tốc độ di chuyển phƣơng tiện đƣợc theo dõi cảnh báo cho ngƣời điều khiển trực tiếp ngƣời quản lý Hệ thống đƣợc thiết kế gồm: - Thiết bị di động gắn phƣơng tiện có chức định vị, phát tín hiệu cảnh báo, hệ thống truyền thông kết nối với server - Máy chủ nhận liệu từ thiết bị di động máy chủ xử lý thực tốn liên quan cảnh báo tốc độ - Một cơng cụ (web client) để ngƣời quản lý phƣơng tiện theo dõi tình trạng phƣơng tiện Hệ thống đƣợc mô điện thoại di động thử nghiệm xa lộ Hà Nội, đƣờng Nguy n Văn Linh, v.v Hƣớng phát triển Khi có điều kiện, đề tài đƣợc nghiên cứu nâng cao tốc độ xử lý để áp dụng cho hệ thống nhiều clients 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmed El-Rabbany (2002), Introduction to GPS The Global Positioning System, Artech House, Boston London [2] Apache MINA (2003), https://mina.apache.org/ [3] Clinton Gormley, Zachary Tong (2015), Elasticsearch: The Definitive Guide, O'Reilly Media [4] Dan Wahlin(2014), AngularJS in 60 Minutes, FastAndFluid.com [5] Graph API Overview, https://developers.facebook.com/docs/graph-api [6] Haversine formula(2015), https://en.wikipedia.org/wiki/Haversine_formula [7] James W Cooper (2000) , Java Design Patterns: A Tutorial , Addison-Wesley Professional [8] Jasmeet Kaur, Neha Singh (2014), “Facebook Integration with RESTFB API”, International Journal of Advanced Research in Computer Engineering & Technology , vol.3 (11), pp 3891-3893 [9] Jetty Tutorial for Beginners (2015), http://examples.javacodegeeks.com/enterprise-java/jetty/jetty-tutorial-beginners/ [10] Karl Seguin (2012), The Little Redis Book [11] M Papageorgiou, C Diakaki, V Dinopoulou, A Kotsialos, and Y Wang (2003), "Review of Road Traffic Control Strategies" Proceedings of the IEEE, vol 91 (12), pp 2043-2067 [12] ng-map The Simplest Way To Show A Google Map, https://ngmap.github.io/ [13] Prashant Borkar Department of CSE, GHRCE, Nagpur (2012),"Speed Range Prediction for Traffic Light Control System", International Journal of Computer Applications, vol.54 (3), pp 61-65 79 [14] R L Gordon and W Tighe (2005), Traffic Control Systems Handbook, Dunn Engineering Asociates, P.C, Washington, D.C 20590 FHWA-HOP-06-006 80 PHỤ LỤC Phụ Lục Giao diện chƣơng trình Giao diện thiết bị định vị GPS Giao diện lần mở lên Phụ lục 1 Giao diện thiết bị định vị ban đầu 81 Giao diện đăng nhập hệ thống qua Facebook Phụ lục Giao diện đăng nhập Facebook 82 Giao diện sau đăng nhập Phụ lục Giao diện sau đăng nhập 83 Giao diện cập nhật vị trí Phụ lục Giao diện cập nhật vị trí 84 Giao diện lúc bị cảnh báo Phụ lục Giao diện bị cảnh báo 85 Giao diện ngƣời dùng xem lịch sử Giao diện đăng nhập Phụ lục Giao diện đăng nhập web 86 Giao diện xem lịch sử Phụ lục Giao diện xem lịch sử 87 ... hệ thống cảnh báo tốc độ cho ngƣời điều khiển phƣơng tiện Cảnh báo tốc độ xe hệ thống có khác so với Vietmap GPS cảnh báo trƣớc phƣơng tiện vào đoạn đƣờng có tốc độ giới hạn nhỏ tốc độ phƣơng... đƣờng định rẽ có tốc độ giới hạn nhỏ tốc độ phƣơng tiện tới đoạn đƣờng mà Vietmap GPS chƣa kịp cảnh báo tốc độ xe vi phạm luật giáo thơng có khả bị phạt Hệ thống cảnh báo tốc độ xe luận văn giải... tốc độ Đề tài Cảnh báo tốc độ xe nhằm giúp giải vấn đề ý thức tham gia giao thông, nhắc nhở ngƣời điều khiển phƣơng tiện chạy tốc độ cho phép Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống cảnh báo tốc