MKwIK wykład 2 - Pomiary ruchu - Aktualności Wydziałuil.pw.edu.pl/~zik/pliki/mkwik2014/MKwIK...
-
Upload
nguyenminh -
Category
Documents
-
view
221 -
download
1
Transcript of MKwIK wykład 2 - Pomiary ruchu - Aktualności Wydziałuil.pw.edu.pl/~zik/pliki/mkwik2014/MKwIK...
doc. dr inż. Tadeusz Zieliński
r. ak. 2011/12
Metody komputerowe
w inżynierii komunikacyjnej
Pomiary ruchu
Układ wykładu
przegląd rodzajów pomiarów
detekcja
pomiary dynamiczne
ważenie pojazdów
programy do opracowania wyników
fotointerpretacja zdjęć
literatura
Rodzaje pomiarów
parametry ruchu
waga pojazdów
parkowanie
komunikacja zbiorowa
bezpieczeństwo ruchu
czynniki środowiskowe
zużycie energii
pomiary zachowań komunikacyjnych
Detekcja
detekcja – wykrywanie i rejestrowanie
pojazdów
urządzenia rejestrujące – detektor (jakiegoś
typu) + zespół rejestrujący
cechy najnowszych detektorów:
możliwość rozróżniania ponad 20 typów pojazdów
przekazywanie wyników do urządzenia
centralnego
kontrola sprawności przez komputer centralny
wykorzystywanie w systemach sterowania ruchem
typy detektorów
kryteria oceny
Detekcja
Typy detektorów
pneumatyczne
elektromagnetyczne
magnetyczne
radary
akustyczne
ultradźwiękowe
wideo
Detekcja
Typy detektorów
Detektory magnetyczne zasada działania:
pomiar pola magnetycznego
konieczność wyskalowania (uwzględnienie pola magnetycznego tła)
dokładność zliczania pojazdów: +– 3.2% (przy V=100 km/h)
zalety: małe rozmiary (16*14*2 cm)
elastyczność montażu (na jezdni, pod lub nad)
wady - wpływ tła
więcej: http://www.nu-metrics.com/pages/nc200.html
Detekcja
Typy detektorów
Radary
typy: klasyczne (zasada działania – zjawisko Dopplera)
laserowe
obecnościowe (poprzeczne)
zalety: niewrażliwość na opady
bezpośredni pomiar prędkości
wady: klasyczne – niemożliwość rejestracji wolnych pojazdów
obecnościowe (poprzeczne) - koszty
Detekcja
Typy detektorów
Radary laserowe
parametry techniczne:
b. mała rozbieżność wiązki (60 cm/ 300 m); wskazanie
mierzonego pojazdu,
Vmax= 320 km/h
dokładność +-1 km/h
zasięg do 1.2 km
czas pomiaru – 0.3 s
niezależne od warunków atmosferycznych
mogą być ustawione za szybą samochodu
niewykrywalne dla antyradarów
wykorzystywane przez polska policję
więcej: http://www.safetycam.pl
Detekcja
Typy detektorów
Radary poprzeczne
RTMS (Remote Traffic Microwave Sensor)
– zdalny mikrofalowy czujnik ruchu
zasada działania
zastosowanie
ocena
Detekcja
Typy detektorów
Radary poprzeczne – zasada działania
montowane prostopadle
do jezdni (z reguły)
wydzielenie wirtualnych
pól detekcji (do 8)
zasięg 3÷60 m
rozdzielczość zdarzeń
10 milisekund
Detekcja
Typy detektorów
Radary poprzeczne – ocena
zalety:
dobre wyniki w czasie opadów
wykrywanie pojazdów nieruchomych
montaż bez zakłócenia ruchu
wysoka bezawaryjność pracy
wady - wysoka cena
więcej: http://www.rtms-by-eis.com
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – zasada działania
przedmiot analizy: obraz bezpośrednio z kamery
obraz z pliku
etapy: kalibracja obrazu – korekta zniekształceń geometrycznych prawidłowe wymiary
korekcja obrazu – autobalans (jasność, kontrast, nasycenie, głębia kolorów) wysoka jakość
analiza statystyczna – wyliczenie podstawowych parametrów fragmentów obrazu rozpoznawalność obiektów
analiza obiektowa – wyszukanie obiektów na pojedynczym obrazie lub na sekwencji możliwość śledzenia obiektów
Detekcja
Typy detektorów
Wideo - typy stosowana technologia:
zakres widzialny: zalety:
obraz rzeczywisty możliwość rejestracji wielu zdarzeń
obsługa wielu pasów przez 1 kamerę
wady: możliwość zasłonięcia małych pojazdów
kłopoty z odczytaniem (opady, przejście noc/dzień)
podczerwień: zalety: możliwość stosowania tych samych algorytmów w dzień i w nocy
wady: bardziej skomplikowane technicznie
mniej czytelne
metoda analizy: analiza natężenia światła
analiza kształtu
analiza tablic rejestracyjnych
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza natężenia światła
źródło: S. Datka, W. Suchorzewski, M. Tracz Inżynieria ruchu drogowego, WKŁ 1997
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza
tablic rejestracyjnych
- podstawy
źródło: Pamuła W. Systemy identyfikacji pojazdów na podstawie tablic rejestracyjnych, Magazyn Autostrady 4/2005
źródło: http://www.metasoft.pl/pl/artr.html
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
wideorejestrator
rejestracja obrazu wideo
możliwe uzupełnienia: dodatkowe kamery
czytnik w podczerwieni
źródło: Pamuła W. Systemy identyfikacji pojazdów na podstawie
tablic rejestracyjnych, Magazyn Autostrady 4/2005
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
wyzwalacz
włączany przez detektor: zewnętrzny (rzadko)
wirtualny (na podstawie analizy obrazu)
działanie: odczytanie kierunku ruchu (na podstawie 2 wirtualnych linii detekcyjnych na obrazie)
rejestracja statycznego obrazu przy usytuowaniu pojazdu w ustalonym miejscu
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
bufor
przejęcie obrazu do dalszej obróbki
szybkie zwolnienie wyzwalacza dla rejestracji następnych pojazdów
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
lokalizator
przeszukanie fragmentu obrazu – ustalenie ramki obejmującej tablicę rejestracyjną
analiza ramki – ustalenie wymiarów, kąta pochylenia
kalibracja ramki – wypoziomowanie, przeskalowanie do wielkości wzorca
duże różnice w rozwiązaniu tego problemu w różnych systemach
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
czytnik
podział tablicy na znaki
rozpoznawanie pojedynczych znaków: zastosowanie sieci neuronowej (systemy rozpoznawania pisma OCR):
sieć makro – n wyjść; n liczba wszystkich możliwych znaków
n sieci mikro (po jednej dla każdego znaku) – każda z jednym wyjściem; trenowane są do rozpoznawania tylko jednego z n możliwych znaków:
stosuje się metodę dopasowania wzorców:
dokładną – wyliczenie miary odstępstwa odczytanego znaku od wzorca z zadanego zbioru (wartość minimalna wybór tego znaku)
uproszczoną (szybsza) – wyliczenie miary odległości od wzorca tylko dla cech charakterystycznych odczytanego znaku
duże różnice w rozwiązaniu tego problemu w różnych systemach
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
kontroler składni
kontroler składni – sprawdzenie zgodności z zadanymi regułami (układ liter i cyfr)
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
baza danych
przejmuje odczyty zaakceptowane przez kontrolera
porównuje z dostępnymi bazami: przesłanie na białą listę – pojazdy spełniające zadane warunki
przesłanie na czarną listę – pojazdy wymagające specyficznej interwencji
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;
faks
dla pojazdów z czarnej listy zastosowanie przewidzianej akcji; np. jeśli pojazd w zbiorze skradzionych – przesłanie danych i obrazu do policji
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych - historia
świat: lata 80 – pierwsze prace; problemy ze zbyt małą mocą obliczeniową komputerów
1995 – USA, system pobierania opłat na autostradzie
1997 – zarządzanie parkingami (łatwiejsze – lepsze, stałe oświetlenie)
2003: Norwegia – Oslo + 2 miasta, system pobierania opłat
W. Brytania – system pobierania opłat za wjazd do Londynu (1000 czytników, koszt 280 mln $, roczny zysk – 150 mln $)
Polska: firma Metasoft – system ATTR http://www.metasoft.pl/pl/artr.html
firma SoftArt http://www.softart.com.pl/oferta_lpr.htm – system LPR (odczyt do prędkości 120 km/h, skuteczność 95%, zastosowanie kamery cyfrowej)
Politechnika Śląska – prace nad wykorzystaniem do pomiarów ruchu
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych - ocena
zalety: duża niezawodność (niezależność od pogody, zabrudzenia tablic)
dobra skuteczność (rozpoznawalność 95 ÷ 99%)
minimalna obsługa
łatwość automatycznej analizy wyników (np. badania statystyczne ruchliwości – województwo, gmina)
wada – koszty
wnioski – ze względów ekonomicznych podstawowe wykorzystanie to:
pobór opłat (parkingi, autostrady)
egzekwowanie wykroczeń
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – zastosowanie pobieranie opłat za przejazd, wjazd (uproszczenie procedury, skrócenie czasu kontroli)
dozorowanie obszarów ograniczonego ruchu (parkingi, przejścia graniczne)
rejestracja sprawców wykroczeń (drogowych, na stacjach paliw)
sterowanie sygnalizacją akomodacyjną (m.in. wychwytywanie pojazdów komunikacji publicznej)
nadzór nad ruchem na autostradach (wychwytywanie kolizji, korków itp.)
pomiary ruchu
źródło: http://www.softart.com.pl
źródło: http://www.softart.com.pl
Detekcja
Typy detektorów
Wideo – zastosowanie pomiary ruchu cel – automatyczne zliczanie pojazdów (wraz z ich parametrami) na podstawie obrazu z kamer
mierzone wielkości: długość pojazdów
liczba pojazdów
prędkość
zastosowanie: pomiar natężenia i prędkości (z rozbiciem na typy pojazdów)
rejestracja wykroczeń drogowych (przekroczenie prędkości, przejazd na czerwonym świetle)
zalety: szybkość działania
niezawodna, ciągła praca
wykorzystanie istniejących kamer
wady – koszty
wnioski – przede wszystkim rejestracja wykroczeń
źródło:
http://www.metasoft.pl/pl/ard.html
Detekcja
Typy detektorów
Kryteria oceny detektorów
wykrywanie pojazdów nieruchomych
zakres mierzonych prędkości
wpływ pogody (opady, mgła, smog)
możliwość montażu bez zakłócenia
ruchu
podatność na awarie (fizyczne,
oddziaływanie tła)
koszty
Pomiary dynamiczne
Podstawy
zasada – obserwator jest uczestnikiem ruchu
podstawowe warunki stosowania metody: odpowiednia wielkość próby pomiarowej (liczba jazd)
odpowiednia strategia jazdy
technologia pomiaru: klasyczna
nowoczesna
zaleta – bogactwo danych
wada – koszty, czasami niejednoznaczność interpretacji wyników
więcej: Pomiary i badania ruchu drogowego, WKŁ, Warszawa 1984
Pomiary dynamiczne
Klasyczna technologia pomiaru
pojazd testowy – wyposażony w szereg
rejestratorów (drogi, prędkości,
przyspieszenia itp.)
źródło: Pomiary i badania ruchu drogowego,
WKŁ 1984
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
system VS-GPS (Niemcy)
zasada działania:
zbieranie danych
przetwarzanie danych
ocena
więcej: http://www.vs-plus.com/prod/vsgps/vs-gps.htm
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
Zbieranie danych
obserwator wyposażony w palmtop z
odbiornikiem GPS
palmtop rejestruje pozycję co sekundę
obserwator może wstawiać punkty
charakterystyczne (przystanki,
skrzyżowania itp.)
po zakończeniu pomiaru wyniki przegrywa się na
komputer PC
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
Przetwarzanie danych
przetworzenie zapisu pozycji
z układu geograficznego WGS
na układ współrzędnych
prostokątnych
dalsze przetwarzanie przez:
oprogramowanie systemu
VS-GPS
oprogramowanie zewnętrzne
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
Przetwarzanie danych – oprogramowanie VS-GPS
można:
podzielić przejazdy na odcinki (np. między przystankami)
dla odcinków zbudować odrębne wykresy (np. prędkości średnie)
przedstawić wyniki: na tle map
w postaci różnego rodzaju wykresów
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
Przetwarzanie danych – oprogramowanie VS-GPS
źródło: http://www.vs-plus.com/prod/vsgps/vs-gps.htm
przedstawienie przejazdu
na tle mapy
przedstawienie prędkości przejazdu
w skali kolorów
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
Przetwarzanie danych – oprogramowanie VS-GPS
źródło: http://www.vs-plus.com/prod/vsgps/vs-gps.htm
wykres czas - droga wykres droga - prędkość
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
Przetwarzanie danych – oprogramowanie zewnętrzne
eksport danych w postaci plików
ASCII
przetworzenie za pomocą dowolnego
programu (np. Excel-a)
Pomiary dynamiczne
Nowoczesna technologia pomiaru
Ocena
bardzo wygodne
wszechstronne:
badania komunikacji indywidualnej
badania komunikacji zbiorowej
badania zachowań komunikacyjnych
względnie tanie (w porównaniu z pojazdem
testowym)
Ważenie pojazdów
Wagi dynamiczne
zasada działania
wyniki
analizy
więcej: http://www.cat-traffic.pl/index.php?action=produkty&product=1
film: http://www.youtube.com/watch?v=UBQ0e3oY5CE
Ważenie pojazdów
Wagi dynamiczne – zasada działania
wbudowana w nawierzchnię waga elektroniczna
rejestrator
oprogramowanie do analizy
Literatura
Magazyn Autostrady 8-9/2004
Narożny L. Detekcja w inżynierii ruchu, Bezpieczne drogi 4/1999
Pamuła W. Systemy identyfikacji pojazdów na podstawie tablic rejestracyjnych, Magazyn Autostrady 4/2005
Datka S., Suchorzewski W., Tracz M. Inżynieria ruchu, WKŁ 1997, rozdz. 4
Pomiary i badania ruchu drogowego, WKŁ 1984