Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Xây dựng và đánh giá một hệ thống mô phỏng giao thông việt nam
1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆNgô Đức HảiXÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT HỆ THỐNG MÔ PHỎNG GIAO THÔNG VIỆT NAMKHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUYNgành: Công nghệ Thông tinHÀ NỘI - 2010 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆNgô Đức HảiXÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT HỆ THỐNG MÔ PHỎNG GIAO THÔNG VIỆT NAMKHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUYNgành: Công nghệ Thông tinCán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Thế DuyHÀ NỘI - 2010 TÓM TẮT KHOÁ LUẬNTừ lâu, việc phát triển một hệ thống mô phỏng giao thông đã được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm và đã đạt được một số thành tựu nhất định. Những thành tựu này cũng đã đóng góp phần nào vào sự phát triển của hệ thống giao thông ở các nước tiên tiến. Tuy nhiên, việc ứng dụng các thành tựu này vào giao thông Việt Nam là rất khó khăn do cơ sở vật chất, cơ sở hạ tầng giao thông của nước ta có nhiều khác biệt, cùng với đó là sự khác nhau về các loại phương tiện tham gia giao thông và ý thức của người tham gia giao thông. Vì vậy việc nghiên cứu một hệ thống mô phỏng giao thông thích hợp với Việt Nam là rất cần thiết và đã được chúng tôi chọn làm đề tài để thực hiện khóa luận này.Đầu tiên, chúng tôi sẽ đưa ra một số cơ sở lý thuyết cho việc mô phỏng giao thông. Trong số đó chúng tôi sẽ đi sâu vào phương pháp mô phỏng dựa trên agent, một công nghệ rất thích hợp để mô phỏng một mô hình có sự tương tác cá thể - cá thể và cá thể - môi trường giống như mô hình giao thông. Cuối cùng, chúng tôi sẽ trình bầy về hệ thống mô phỏng giao thông Việt Nam mà chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng và các kết quả đạt được qua quá trình này.i LỜI CÁM ƠNĐầu tiên, em xin gửi lời cám ơn tới các thầy cô của trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong quá trình học tập và làm việc những năm học vừa qua.Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới Phó Giáo sư Tiến sĩ Bùi Thế Duy, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.Em vô cùng biết ơn bố mẹ, những người đã có công sinh thành, nuôi dậy và luôn luôn tin tưởng, ủng hộ em. Em cũng xin gửi lời cám ơn tới các anh chị em và mọi người trong gia đình cùng bạn bè vì đã luôn tin cậy, động viên và giúp đỡ em trong cuộc sống.Hà Nội, ngày 2 tháng 5 năm 2010Sinh viênNgô Đức Hảiii MỤC LỤCMỞ ĐẦU 1CHƯƠNG 1: MÔ PHỎNG GIAO THÔNG .31.1. Giới thiệu .31.2. Hệ thống mô phỏng giao thông trực quan .41.2.1. Mô hình hệ thống giao thông .51.2.2. Mô hình điều khiển sự di chuyển các xe trên đường 51.2.3. Mô hình thống kê 61.3. Mô phỏng xe thông minh trên đường cao tốc .61.3.1. Mô hình mạng lưới đường cao tốc .71.3.2. Mô hình xe cộ .81.4. Hệ thống mô phỏng đèn giao thông 91.5. Kết luận .10CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH DỰA TRÊN AGENT .122.1. Agent và hệ thống đa agent 122.1.1. Agent .122.1.2. Hệ thống đa agent – MAS .132.2. Mô hình dựa trên agent 142.2.1. Khái niệm về mô hình dựa trên agent – ABM 142.2.2. Sự khác nhau giữa agent và đối tượng .142.2.3. Một số ứng dụng của ABM .152.2.4. Cách xây dựng một ABM 162.3. Kết luận .16CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG MÔ PHỎNG GIAO THÔNG VIỆT NAM SỬ DỤNG MÔ HÌNH DỰA TRÊN AGENT 173.1. Một số đặc điểm của giao thông Việt Nam .173.2. Các ý tưởng xây dựng hệ thống 173.2.1. Xây dựng hệ thống đường xá .183.2.2. Xây dựng agent đóng vai trò người tham gia giao thông 213.3. Mô tả hệ thống .25iii 3.3.1. Các thành phần chính của hệ thống 253.3.2. Các thuật toán được sử dụng .30 303.4. Cài đặt hệ thống mô phỏng 363.5. Giới thiệu chương trình mô phỏng .383.5.1. Chế độ thiết kế 383.5.2. Chế độ mô phỏng 423.6. Một số thử nghiệm và nhận xét 433.6.1. Một số thử nghiệm 443.6.2. Nhận xét các thử nghiệm .47CHƯƠNG 4. TỔNG KẾT .494.1. Kết luận .494.2. Hướng phát triển và mở rộng .49Tài liệu tham khảo .51iv MỘT SỐ THUẬT NGỮMAS Multi-Agent System Hệ thống đa AgentABM Agent-Based Modeling Mô hình dựa trên Agentv DANH SÁCH HÌNH VẼ & BẢNG BIỂUHình 1-1: Hệ thống mô phỏng giao thông trực quan 4Hình 1-2: Chức năng thống kê của của hệ thống mô phỏng trực quan 4Hình 1-3: Hệ thống mô phỏng đường cao tốc 7Hình 1-4: Mô tả cấu tạo đoạn đường cao tốc .8Hình 1-5: Hệ thống mô phỏng đèn giao thông .9Hình 2-1: Ưu việt của agent so với đối tượng 15Hình 3-1: Chia một ngã tư gồm nhiều tuyến đường thành các vùng đơn giản 18Hình 3-2: Vùng ở giữa ngã tư chứa nhiều tuyến đường khác nhau .19Hình 3-3: Các lối vào, lối ra và các đoạn đương trong một vùng 19Hình 3-4: 16 đoạn đường ở vùng giữa ngã tư .20Hình 3-5: Thuộc tính vận tốc an toàn ảnh hưởng đến cách lái xe của các agent .24Hình 3-6: Thuộc tính thời gian dự tính ảnh hưởng đến cách lái xe của các agent .25Hình 3-7: Biểu đồ mô tả các thành phần của hệ thống và mối quan hệ của chúng 26Hình 3-8: Thuật toán tính toán di chuyển của agent .31Hình 3-9: Agent lập kế hoạch lý tưởng trên đường dài và thẳng .32Hình 3-10: Thuật toán xây dựng kế hoạch di chuyển lý tưởng của agent 32Hình 3-11: Agent lập kế hoạch di chuyển lý tưởng trên hệ thống đường bất kỳ .33Hình 3-12: Agent cảm nhận được va chạm với agent khác .33Hình 3-13: Agent hình dung vị trí của agent khác ở các thời điểm dịch chuyển .34Hình 3-14: Thuật toán kiểm tra va chạm nếu di theo chuyển theo kế hoạch lý tưởng .35Hình 3-15: Agent kiểm tra lựa chọn đánh lái để tránh va chạm 36Hình 3-16: Giao diện chương trình ở chế độ thiết kế .39Hình 3-17: Ghép các vùng đường với nhau để tạo thành hệ thống đường xá tùy ý .40Hình 3-18: Hộp thoại chọn các thành phần đường dựng sẵn 40vi Hình 3-19: Hộp thoại tùy chọn số người tham gia giao thông 41Hình 3-20: Hộp thoại tùy chọn các thuộc tính của người lái .41Hình 3-21: Giao diện chương trình ở chế độ mô phỏng .42Hình 3-22: Thử nghiệm mô phỏng tại môt ngã tư có bùng binh .43Hình 3-23: Thử nghiệm mô phỏng với 80 người 45Hình 3-24: Thử nghiệm mô phỏng với 120 người 46Hình 3-25: Thử nghiệm mô phỏng với 160 người 47Bảng 3-1: Thuộc tính của các người lái 44Bảng 3-2: Thử nghiệm mô phỏng với 80 người .45Bảng 3-3: Thử nghiệm mô phỏng với 120 người .46Bảng 3-4: Thử nghiệm mô phỏng với 160 người .47vii [...]... hệ thống mô phỏng này vào giao thông của nước ta Do đó, việc xây dựng một hệ thống mô phỏng chi tiết hơn cho giao thông Việt Nam là rất cần thiết Tuy nhiên, những hệ thống nêu trên cũng có một số ưu điểm nhất định Bên cạnh việc tiếp thu những cơ sở lý thuyết, phương pháp xây dựng của các hệ thống này, chúng tôi đã kết hợp sử dụng phương pháp mới nhằm nghiên cứu xây dựng một hệ thống mô phỏng giao thông. .. thiệu một hệ thống dùng để mô phỏng một loại hệ thống giao thông khác, đó là hệ thống mô phỏng giao thông trên đường cao tốc 1.3 Mô phỏng xe thông minh trên đường cao tốc Đây là một hệ thống mô phỏng giao thông đưa ra bởi Rahul Sukthankar, Dean Pomerleau và Charles Thorpe [13] Hệ thống này mang tên Simulated Highways for Intelligent Vehicle Algorithms (viết tắt là SHIVA) và chủ yếu dùng để mô phỏng giao. .. xây dựng một hệ thống mô phỏng giao thông Với các mô hình có sự tương tác giữa các cá thể như hệ thống giao thông thì việc sử dụng mô hình dựa trên agent là rất thích hợp Đây là một phương pháp tiên tiến và đã được ứng dụng nhiều trong việc mô 1 phỏng các hệ thống phức tạp trong thực tế Hệ thống mô phỏng giao thông mà chúng tôi xây dựng cho phép người sử dụng có thể tùy biến tạo ra các hệ thống giao thông. .. mà hệ thống này được coi là tiếp cận từ cả hai hướng là theo hướng vi mô và theo hướng vi mô (a) Chế độ thiết kế (b) Chế độ mô phỏng Hình 1-1: Hệ thống mô phỏng giao thông trực quan Hình 1-2: Chức năng thống kê của của hệ thống mô phỏng trực quan 4 Hệ thống được xây dựng dựa trên các 3 mô hình cơ bản bao gồm mô hình hệ thống giao thông, mô hình điều khiển sự di chuyển các xe trên đường, mô hình thống. .. Xây dựng hệ thống đường xá Ở chương 1, chúng tôi đã trình bầy về một số hệ thống mô phỏng giao thông trước đây Đây đều là những hệ thống mô phỏng cho phép tạo ra hệ thống đường từ các thành phần cơ bản Tuy nhiên, như đã đề cập, hệ thống giao thông Việt Nam khá phức tạp, không theo một quy luật nào Việc xây dựng hệ thống đường xá của Việt Nam bằng các công cụ mô phỏng này là rất khó khăn Vì vậy, một thành... cần xây dựng trong hệ thống mô phỏng giao thông Việt Nam chính là hệ thống đường xá Hệ thống đường xá đóng vai trò môi trường trong hệ thống mô phỏng giao thông sử dụng mô hình dựa trên agent (ABM) Chúng tôi cũng đã cố gắng xây dựng các thành phần cơ bản để tạo nên đường xá Các thành phần này sẽ giúp tạo ra nhiều mô hình đường xa khác nhau, vì thế mà ta có thể mô phỏng được nhiều hệ thống giao thông. .. xây dựng hệ thống, gồm hệ thống đường xá – đóng vai trò môi trường và các ý tưởng xây dựng agent đóng vai trò người tham gia giao thông 3.2 Các ý tưởng xây dựng hệ thống 17 Trước khi đi vào trình bầy chi tiết thiết kế các thành phần của hệ thống mô phỏng, phần này sẽ đưa ra các ý tưởng về cách thức xây dựng hệ thống Đầu tiên chúng tôi xin đưa ra ý tưởng về xây dựng hệ thống đường xá, đóng vai trò môi... trước đây 1.2 Hệ thống mô phỏng giao thông trực quan Đây là hệ thống được nghiên cứu và phát triển bởi Thomas Fotherby [14] Hệ thống rất đa năng trong việc mô phỏng các hệ thống giao thông Nó cung cấp các chức năng thiết kế mạng lưới giao thống, hệ thống mô phỏng các xe chạy trên mạng lưới giao thông đã được thiết kế và một chức năng rất hữu ích đó là chức năng thống kê chi tiết các thông số như lưu... cứu và xây dựng một hệ thống mô phỏng thích hợp với giao thông của Việt Nam nhằm phục vụ cho việc phát triển hệ thống giao thông trong nước Mô phỏng thực chất là tái hiện hoặc tạo dựng một phần nào nào đó của thế giới thực trên máy tính Đối với mô phỏng giao thông, đã có nhiều phương pháp, cơ sở lý thuyết được đưa ra Chúng tôi đã chọn phương pháp mô phỏng dựa trên agent làm phương pháp nghiên cứu và xây. .. Các hệ thống này có một số điểm chung Thứ nhất, chúng đều là các hệ thống mô phỏng giao thông vi mô, tức là đều cố gắng mô phỏng một cách chi tiết sự di chuyển của các phương tiện tham gia giao thông Thứ hai, các hệ thống này đều cho phép tạo ra các mạng lưới giao thông một cách linh hoạt, tuy nhiên vẫn rất khó để tạo dựng lại một mạng lưới giao thông Việt Nam do sự phức tạp của mạng lưới giao thông . giới thiệu một hệ thống dùng để mô phỏng một loại hệ thống giao thông khác, đó là hệ thống mô phỏng giao thông trên đường cao tốc.1.3. Mô phỏng xe thông minh. HỌC CÔNG NGHỆNgô Đức HảiXÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT HỆ THỐNG MÔ PHỎNG GIAO THÔNG VIỆT NAMKHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUYNgành: Công nghệ Thông tinCán
