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

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  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 Celulární automat I II III IV V I, II, III, IV, V jízdní pruhy

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: v i → min(v i +1, v max ) Brzdění (zpomalení):v i → min(v i, g i - 1) Náhodnost: v i → max(v i -1,0) s pravděpodobností p Posun: x i → x i +v i

CA : model pro jeden jízdní pruh

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

CA : model pro více jízdních pruhů Podněcující kritérium Bezpečnostní kritérium

Aplikace

Aplikace – okolí buňky Cell …… CellularAutomaton … … nextNeighprevNeigh null

Aplikace - NaSch 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 ShapeLoader Využití GeoTools Získaní údajů o délce silnice, počtu jízdních pruhů a počtu levých jízdních pruhů

Aplikace – GeoTools Open source JAVA GIS Toolkit Standard pro manipulaci s geodaty v JAVě OGC Použití:  GIS  Web Servers  Web Map Servers

Aplikace – GeoTools Verze:  2.4.x – stabilní verze (nyní 2.4.2)  2.5.x – vývoj (nyní uváděno 35 kritických problémů)

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

Vize do budoucna Implementace křižovatky, kruhového objezdu  Definování vhodného okolí  Definování vhodných pravidel Práce s GeoTools pro 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 16th International European Simulation Symposium, 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 , 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,

Děkuji za pozornost Dotazy?