Institut geoinformatiky GISek 2008 VYUIT CELULRNCH AUTOMAT PRO

Institut geoinformatiky GISáček 2008 VYUŽITÍ CELULÁRNÍCH AUTOMATŮ PRO MODELOVÁNÍ SILNIČNÍ SÍTĚ V MULTIAGENTOVÉM SYSTÉMU Vypracoval: Bc. Martin Hlaváček Vedoucí: Ing. Pavel Děrgel, Ph. D.

Obsah • • • Cíle Celulární automat Aplikace - silniční simulátor Hodnocení práce Vize do budoucna

Cíle diplomové práce • Analýza možnosti využití CA pro modelování silniční sítě pro multi-agentové systémy • Průzkum existujících modelů CA • Analýza a návrh aplikace pro demonstraci funkcí CA • Ukázková implementace navrženého modelu

Celulární automat (CA) • Diskrétní dynamický systém • Elementární prvek: buňka – Obecně nekonečně mnoho buněk – konečná množina stavů buňky • Okolí buňky • Lokální přechodová funkce

Celulární automat - okolí

Celulární automat

Celulární automat jako model silnice • TCA – Traffic Cellular Automata • Silnice dva jízdní směry Ø Ø Jeden jízdní pruh v jednom jízdním směru Více jízdních pruhů v jednom jízdním směru

CA : Jeden jízdní pruh • Rozdělen na konečný počet buněk konstantní velikosti • Každá buňka může obsahovat max. 1 automobil • Okolí buňky

CA : Jeden jízdní pruh

CA : Více jízdních pruhů • Rozdělen na konečný počet buněk konstantní velikosti • Každá buňka může obsahovat max. 1 automobil • Okolí buňky • Obecně n jízdních pruhů v jednom jízdním směru

CA : Více jízdních pruhů buňka I, III, IV, V jízdní pruhy V IV III II I Celulární automat

CA : Křižovatka

CA : Kruhový objezd • Uzavřený jízdní pruh • Poslední buňka má souseda zpět první buňku

CA : model pro jeden jízdní pruh • • Nagel – Schreckenberg model: Zrychlení: vi → min(vi +1, vmax) Brzdění (zpomalení): vi → min(vi, gi - 1) Náhodnost: vi → max(vi -1, 0) s pravděpodobností p • Posun: xi → xi +vi

CA : model pro jeden jízdní pruh

CA : model pro více jízdních pruhů • Změna jízdního pruhu Ø Ø Podněcující kritérium Bezpečnostní kritérium • Nagel – Schreckenberg model

CA : model pro více jízdních pruhů • Podněcující kritérium • Bezpečnostní kritérium

Aplikace

Aplikace – okolí buňky Cell … … Cellular. Automaton null … null prev. Neigh null next. Neigh null …

Aplikace - Na. Sch model

Aplikace - data • Data z ředitelství silnic a dálnic ve formátu shapefile • Čerpány pouze potřebné informace pro vytvoření modelu pomocí CA

Aplikace – dolování data • Zprostředkovává třída Shape. Loader • Využití Geo. Tools • Získaní údajů o délce silnice, počtu jízdních pruhů a počtu levých jízdních pruhů

Aplikace – Geo. Tools • Open source JAVA GIS Toolkit • Standard pro manipulaci s geodaty v JAVě • OGC • Použití: Ø Ø Ø GIS Web Servers Web Map Servers

Aplikace – Geo. Tools • Verze: Ø Ø 2. 4. x – stabilní verze (nyní 2. 4. 2) 2. 5. x – vývoj (nyní uváděno 35 kritických problémů) • http: //geotools. codehaus. org/

Aplikace

Hodnocení práce • Součást projektu Logika a umělá inteligence pro multiagentové systémy na VŠB – TU Ostrava • Vytvoření diskrétního dynamického prostředí pro pohyb mobilních agentů • Aplikování technologie TCA s využitím konkrétních modelů pro řízení • Vytvoření jednoduchého simulátoru silniční sítě a dopravního provozu

Vize do budoucna Dopravní server poskytuje DATA vstupují *. shp Simulátor silničního provozu využívá komunikuje Automobil GIS

Vize do budoucna • Implementace křižovatky, kruhového objezdu Ø Ø Definování vhodného okolí Definování vhodných pravidel • Práce s Geo. Tools propojení či vytvoření GIS • Propojení s multiagentovým systémem

Použité zdroje • • • Maerivoet, S. : „Modelling traffic on motorways: State – of – the – art, Numerical data analysis and dynamic traffic assignment. “ Heverlee, Katholieke Universiteit Leuven, 2006 Hartman, D. : „Head leading algorithm for urban traffic modeling. “ Proceedings of the 16 th International European Simulation Symposium, 2004. Knospe, W. , Santen, L. , Schadschneider, A. , Schreckenberg, M. : „A realistic two-lane traffic model for highway traffic. ” Journal of Physics A: Mathematical and General, Vol. 35, No. 15. (2002), stránky 3369 -3388, 2002. Frydrych, T. : „Popis Universálního Informačního Robota z hlediska logické teorie a jeho aplikace na řešení krizových situací v dopravním systému. “ Diplomová práce, VŠB-TU Ostrava, 2007. http: //geotools. codehaus. org/

Děkuji za pozornost Dotazy?