Chương 1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. _ Tìm hiểu và đánh giá các phương pháp chuyển thông tin thu nhận từ thiết bị GPS sang dữ liệu giao thông.
Thông tin thu nhận từ thiết bị GPS có tính đơn lẻ, tức thời và thể hiện dưới dạng toạ độ địa lý, do vậy có 3 yếu tố cần phải xét đến: + Thứ nhất: thông tin thu được từ 1 thiết bị GPS có tính đơn lẻ, nhưng hệ thống thu nhận thông tin từ nhiều thiết bị cùng lúc. Hệ thống cần phải chuẩn hoá định dạng của dữ liệu (do các thiết bị khác nhau có thể gửi thông tin với định dạng khác nhau), loại bỏ các dữ liệu không phù hợp như là nằm ngoài khu vực quan sát hay đã bị lỗi trong quá trình truyền nhận. + Thứ hai: thông tin thu được mang tính tức thời, một chu kỳ quan sát kéo dài trong khoảng vài phút đến vài chục phút. Ngay khi chu kỳ quan sát kết thúc, hệ thống phải tính toán và đưa ra kết luận về hiện trang giao thông của toàn bộ các phân đoạn đường đã nhận được thông tin.
Điều này yêu cầu hệ thống phải có khả năng tính toán với khối lượng dữ liệu lớn, cũng như cần phương pháp xác định nhanh một điểm thông tin vận tốc thuộc về phân đoạn đường nào trên bản đồ. + Thứ ba: Để xác định vị trí của thiết bị GPS từ một toạ độ địa lý, chúng ta cần phải có bản đồ nền và các giải thuật ánh xạ một toạ độ địa lý lên một điểm nằm trên bản đồ. _ Đưa ra các hàm tính toán vận tốc đại diện của một tập hợp quan sát các vận tốc riêng lẻ trong cùng một không gian và thời gian. Đánh giá các hàm tính toán này dựa vào kết quá tính toán và quan sát thực tế.
_ Đưa ra các phương pháp tính toán cho các phân đoạn đường không nhận dược thông tin vận tốc. Do các nguồn dữ liệu nhận được là không có kiểm soát, tức là các thiết bị GPS có thể bị gián đoạn ghi nhận thông tin, hoặc lỗi đường truyền. Khi đó, các tín hiệu thu về có thể bị đứt đoạn. Mặt khác, có thể một phân đoạn đường nào đó không có thông tin về vận tốc do không có bất cứ xe buýt nào đi qua phân đoạn đường này trong thời gian quan sát.
_ Xây dựng các hàm đánh giá số lượng tối thiểu các thiết bị cùng gửi dữ liệu tại một đoạn đường trong một thời điểm về trung tâm, khi đã biết một độ tin cậy nhất định. _ Tiến hành thực nghiệm, từ đó so sánh và đánh giá các hàm tính toán đã đề xuất. Chúng tôi sẽ sử dụng nhiều phương tiện, thiết bị di chuyển cùng lúc trên đường. Đồng thời ghi nhận lại tốc độ của từng phương tiện bởi một cách thức độc lập khác, ví dụ đồng hồ đo tốc độ.
Dữ liệu tính toán và dữ liệu ghi nhận sẽ được so sánh với nhau. Trần Trung Tín 16 Xây dựng giải pháp tính vận tốc của luồng xe sử dụng dữ liệu GPS 1. Hệ thống sau khi hoàn thiện có chức năng: _ Thu nhận tất cả mẫu thông tin tốc độ được gửi về từ thiết bị theo dõi hành trình gắn trên các xe buýt. Chuẩn hoá định dạng dữ liệu.
_ Cho phép định nghĩa, chỉnh sửa bản đồ nền. Tức là có thể định nghĩa các phân đoạn đường theo nhu cầu quan sát. Việc chỉnh sửa bản đồ nên cũng giúp cho quá trình loại bỏ dữ liệu và tính toán vận tốc đại diện được thực hiện một cách hiệu quả cao hơn. _ Cho phép định nghĩa, chỉnh sửa khung thời gian.
Tức là có thể định nghĩa một khoảng thời gian là khung thời gian quan sát. Đây là chu kỳ mà ngay sau khi hoàn tất thu nhận thông tin vận tốc tại cuối chu kỳ, thì hệ thống lập tức tính toán ra các tốc độ đại diện cho các phân đoạn đường. _ Hệ thống tự động tính toán tốc độ cho các phân đoạn đường không thu nhận được bất kỳ thông tin vận tốc nào, dựa trên các phân đoạn đường liền kề với nó, hoặc dựa trên thông tin vận tốc của chính phân đoạn đường đó mà đã thu nhận từ các khung thời gian trong quá khứ. _ Hệ thống cho phép cả hai cách xem kết quả là trích xuất thông tin đã tính toán cho từng con đường, hoặc xem trên toàn bản đồ.
_ Hệ thống cho phép lưu trữ lại các kết quả tính toán để sử dụng tham khảo trong tương lai. _ Hệ thống hoạt động trong thời gian thực. Sau mỗi chu kỳ quan sát, hệ thống tính toán và kết luận vận tốc đại diện cho từng phân đoạn đường trong chu kỳ vừa kết thúc, và tiếp tục thu nhận thông tin quan sát cho chu kỳ tiếp theo. Trong giai đoạn xây dựng và thử nghiệm hệ thống, chúng tôi chỉ sử dụng dữ liệu đã ghi nhận của Trung tâm điều hành xe buýt vào ngày 09-11-2012.
_ Kết quả tính toán của hệ thống trong thời gian thực được biểu diễn trên bản đồ và có thể đánh giá trực quan các khu vực ùn tắc giao thông. Với kết quả này, người sử dụng có thể phát hiện các khu vực ùn tắc giao thông hay thông thoáng một cách trực quan. _ Kết quả tính toán của hệ thống là dữ liệu đầu vào cho các hệ thống cảnh báo kẹt xe, hệ thống tìm lộ trình có khả năng tránh các điểm kẹt xe. Vì vậy, kết quả và độ chính xác của hệ thống quyết định cho sự đúng đắn của nhiều hệ thống khác.
Trần Trung Tín 17 Xây dựng giải pháp tính vận tốc của luồng xe sử dụng dữ liệu GPS _ Hệ thống mang tính thống kê, vì vậy có khả năng kết luận bản chất vận tốc của nhiều con đường, sau khi đã quan sát trong một thời gian dài. Dữ liệu có thể dùng để tham khảo, tìm ra nguyên nhân của các điểm kẹt xe diễn ra thường xuyên. Trần Trung Tín 18 Xây dựng giải pháp tính vận tốc của luồng xe sử dụng dữ liệu GPS Chương 2. CƠ SỞ CỦA ĐỀ TÀI.
Tính khả dụng của thông tin tốc độ thu được từ GPS. Với thiết bị GPS tích hợp trong thiết bị di động, tần suất ghi nhận tín hiệu vị trí là từ 2 lần / 1 giây đến 1 lần / vài giây. Từ thông tin vị trí và thời điểm ghi nhận tín hiệu, vận tốc tức thời được tính toán theo công thức. ∆x = ∆t Tuy nhiên, đồng hồ báo vận tốc của phương tiện giao thông thể hiện trị số đo được bằng phương pháp đếm vòng tua, có tần suất ghi nhận rất cao và chính xác.
Theo nghiên cứu của Wenjuan Zhao (Đại học Washington) [4], tốc độ ghi nhận được từ GPS vẫn có tính khả dụng tương đương và thay thế được với vận tốc ghi nhận từ vòng tua bánh xe. Chi tiết của nghiên cứu như sau: Mô tả thí nghiệm Con đường từ Renton đến Tacoma dài 33.000 km được chia làm 10 đoạn. Nhóm tác giả đã đồng thời ghi nhận vận tốc GPS của từng đoạn và vận tốc đo từ vòng tua bánh xe. Tần suất ghi nhận tốc độ GPS là 1lần / 1 giờ đồng hồ, còn ghi nhận vận tốc đo từ vòng tua bánh xe là 5 phút / 1 lần.
Thống kê các kết quả ghi nhận trong vòng 1 tháng. Trần Trung Tín 19 Xây dựng giải pháp tính vận tốc của luồng xe sử dụng dữ liệu GPS Hình 3. Lược đồ chia đoạn trong thí nghiệm. Thống kê từ dữ liệu GPS.
Trần Trung Tín 20 Xây dựng giải pháp tính vận tốc của luồng xe sử dụng dữ liệu GPS Hình 5. Thống kê từ dữ liệu đo vòng tua bánh xe. Phương pháp nghiên cứu Tác giả sử dụng phương pháp thông kê dữ liệu đo độc lập theo tốc độ lấy từ GPS và tốc độ lấy từ vòng tua bánh xe. Sau đó đối chiếu, so sánh và kết luận.
Nghiên cứu trên đã chỉ ra rằng, vận tốc đo được từ GPS là khả dụng. Tuy nhiên những điểm khác biệt giữa nghiên cứu của và đề cương này là: _ Độ dài phân chia đoạn: Một đoạn chia trong nghiên cứu trên là hơn 3.000 km, trong khi phân đoạn trong đề cương dự kiến chỉ từ 300 mét – 2 km. Điều này sẽ dẫn đến trung bình vận tốc đo GPS có độ lệch chuẩn rất lớn. _ Loại xe: xe trong thí nghiệm là xe tải, có những đặc điểm di chuyển rất khác với xe máy, xe hơi, xe bus.
_ Loại đường: đường trong thí nghiệm là xa lộ, khác với trục đường chính trong nội thị. Giám sát thời gian thực người sử dụng điện thoại tại đô thị. Mô tả thí nghiệm Nhóm tác giả Francesco Calabrese, Massimo Colonna, Piero Lovisolo, Dario Parata, Carlo Ratti [1] đã so sánh 2 nguồn dữ liệu biểu diễn mật độ người trong thành phố Rome. Nguồn dữ liệu có sẵn thu nhận từ các nguồn: Mạng LosHNESSs, các máy di động đang thực hiện cuộc gói hoặc truyền nhận dữ liệu, vị trí các xe buýt của hãng Atac (Rome, Ý), ví trí các xe taxi của hãng Samarcanda (Rome, Ý), dữ liệu âm thanh từ mạng “Tiếng ồn giao thông” lắp đặt tại Rome.
Nguồn dữ liệu thứ hai thu được từ vị trí các máy điện thoại di động. Mỗi máy điện thoại có một vị trí (kinh độ, vĩ độ) được tính từ GPS tích hợp hoặc bằng trạm BTS. Kết quả sau đó đã được so sánh với nhau, cũng như được mô phỏng lại bằng các phần mềm của nhóm tác giả. Trần Trung Tín 21 Xây dựng giải pháp tính vận tốc của luồng xe sử dụng dữ liệu GPS Hình 6.
Thuật toán định vị DFL(màu đỏ)và bộ lộc theo dõi (màu xanh). Mô phỏng mật độ máy điện thoại trên bản đồ thành phố Rome. Phương pháp nghiên cứu Công trình nêu trên đã được nhóm tác giả sử dụng phương pháp thống kê từ dữ liệu thu nhập và sử dụng các phần mềm mô phỏng để thể hiện kết quả. Nghiên cứu đã chỉ ra khả năng sử dụng vị trí của một số lượng lớn thiết bị di động, từ đó mô phỏng, thống kê mật độ người sử dụng trong một thành phố.
Trần Trung Tín 22 Xây dựng giảii pháp tính vvận tốc của luồng xe sử dụng dữ liệu GPS Với đề tài này, không nh những vị trí của thiết bị di động là cầần thiết, mà còn thông tin về vận tốc cũng ũng được thu nhận. Vì vậy, quá trình ghi nhậnn và xxử lý thông tin theo thời gian thựcc có th thể bị trở ngại. Lý thuyết dòng òng xe lưu thông. Theo tác giả Giáo ssư L.
Logghe [2] đã đưa ra m một số khái niệm, công thức về tính ch chất luồng xe lưu thông Các khái niệm.
