Detectia Vehiculelor Si Procesarea Informatiilor

Cuprins

Capitolul 1 – Introducere

Pe plan internațional a fost dezvoltat în ultimii 20 de ani domeniul Intelligent Transport Systems (ITS), care reprezintă o componentă a infrastructurii transporturilor, constituind în etapa actuală principalul vector de dezvoltare al transporturilor. ITS este un sistem inovativ de transport ce poate să asigure un mediu de transport sigur și ieftin, dar în același timp eficient prin conectarea sistemelor electronice, de comunicații și de control la sistemele de transport existente cum sunt transportul rutier, feroviar, aerian, fluvial și maritim.

ITS reprezintă rezultatul aplicării tehnologiilor avansate la sisteme și metode de transport pentru eficientizarea, creșterea confortului și siguranței transportului pe căile rutiere, feroviare, navigabile interioare, aeroporturi, porturi și legăturilor dintre aceste tipuri de transport diferite.

Sistem de semaforizare in Municipiul Bucuresti – BTMS (Bucharest Traffic Management System/ Sistem de Management al Traficului in Bucuresti)

Scurta descriere: UTI TRAFFIC MANAGEMENT a introdus, pentru primă dată în România, un sistem inteligent de management și control al traficului urban, beneficiar fiind Primăria Municipiului București. Proiectul este cunoscut ca BTMS (Bucharest Traffic Management System).

Componentele sistemului “Intelligent Transport System”

subsistem adaptiv pentru controlul traficului (UTC)

subsistem pentru managementul vehiculelor aparținând operatorilor de transport public (PTM)

subsistem CCTV cu funcțiuni de vizualizare a vehiculelor în intersecții

Acestea sunt completate de Centrul de control, unde ajung informațiile furnizate de toate cele trei subsisteme și sunt gestionate pentru a obține date despre trafic și despre nevoile de prioritizare a acestuia.

Avantajele sistemului “Intelligent Transport System”

fluidizarea traficului printr-o îmbunătățire a condițiilor de trafic cu aproximativ 15%

îmbunătățirea serviciilor RATB prin respectarea unei programări a sosirii în și plecării vehiculelor din stații

semnalizarea instantanee a echipamentelor defecte din intersecții și posibilitatea intervenției operative pentru remedierea defectelor

îmbunătățirea serviciilor vehiculelor de intervenție – Poliție, Ambulanță, Pompieri

Deși industria auto este într-o continuă și rapidă evoluție, accidentele rutiere reprezintă încă o problemă majoră fără o soluție viabilă. În medie, în fiecare minut o persoană moare într-un accident de circulație. În plus, pe baza statisticilor furnizate de Organizația pentru Cooperare și Dezvoltare Economică, facturile din spitale, deteriorarea proprietăților, precum și alte costuri pot ajunge până la 1,3% din produsul intern brut al omenirii. Având în vedere doar Statele Unite, suma totală anuală se ridică la aproximativ 200 miliarde dolari.

Figura 1: Congestie pe o strada din New York

Unul dintre factoriii care m-au ajutat în alegerea acestei teme a fost acela că această temă este una interdisciplinară, combinând domenii studiate în acești 4 ani, precum calculatoarele și tehnologia informației cu cel al transporturilor, al matematicii și fizicii.

În ziua de azi, mijloacele de transport devin tot mai rapide și tot mai inteligente.

Într-o lume a vitezei și pe o infrastructură (străzi, autostrăzi) care nu s-a dezvoltat în

același ritm, având pe fond și eroarea umană, iminent apar accidentele și ambuteaje în trafic.

Transporturile sunt fundamentale pentru economia și societatea noastră. Mobilitatea este vitală pentru piața internă și pentru calitatea vieții cetățenilor, în condițiile în care aceștia se bucură de libertatea de a călători. Transporturile permit creșterea economic și crearea de locuri de muncă; ele trebuie să fie sustenabile, în limina noilor provocări cu care ne confruntam. Transporturile sunt o activitate care se desfășoară la nivel mondial; de aceea, este nevoie de o cooperare internațională puternică pentru ca acțiunile înterprinse să fie eficiente.

Este nevoie de numeroase eforturi pentru a finaliza piața internă a transporturilor, care prezintă încă blocaje considerabile, precum și alte bariere. Trebuie să reexaminăm aceste chestiuni – cum să răspundem mai bine dorinței de a călători a cetățenilor UE și nevoilor economiei noastre în ceea ce privește transportul de marfă, anticipând totodată constrângerile în materie de resurse și de mediu. Sistemele de transport din estul și vestul Europei trebuie unite pentru a reflecta pe

deplin nevoile de transport ale aproape întregului continent și ale celor 500 de milioane de cetățeni ai UE.

Noile tehnologii dezvoltate pentru vehicule și gestionarea traficului vor fi esențiale pentru a reduce emisiile cauzate de transporturi, atât în UE, cât și în restul lumii. Cursa pentru o mobilitate sustenabilă are amploare mondială. Acțiunea întârziată și introducerea timidă a noilor tehnologii ar putea condamna industria transporturilor din UE la un declin ireversibil. Sectorul transporturilor din UE se confruntă cu o concurență din ce în ce mai acerbă pe piețele mondiale ale transporturilor aflate în dezvoltare rapidă.

Dacă numărul de persoane care circulă zilnic între orașe este relativ mic, în

interiorul orașelor lucrurile nu stau la fel. Fie că mergem la servici, la facultate sau la

supermarket, avem nevoie de un mijloc de transport care, în mod inevitabil, contribuie la aglomerarea străzilor. În orasele mari, datorită densitații populației, apar deseori blocaje rutiere, se formează cozi interminabile la semafoare, iar viteza medie de deplasare scade drastic. De cele mai multe ori străzile se aglomereaza în timpul orelor de vârf, însa există și alte cauze cum ar fi lucrările publice, condițiile meteo nefavorabile (ceață, polei), coliziuni neprevăzute, etc. Toate aceste lucruri au un impact major asupra economiei (Texas Transportation Institute de exemplu, a calculat o pierdere în productivitate de 67.5 miliarde de dolari din cauza traficului pentru cele mai mari 75 metropole), asupra mediului (datorită poluării și a gazelor de seră care contribuie la încălzirea globală) și asupra soferilor (stres, scăderea confortului în trafic și costuri aditionale estimate la 1000$ pe an pentru orasele mari).

Figura 2: Congestie pe o strada din Moscova

Scopul acestui proiect este acela de a prezenta o arhitectură optimă bazată pe sisteme distribuite de senzori wireless combinată cu algoritmii adecvați, pentru detectarea situațiilor anormale (ambuteiaje, situații periculoase rezultate în urma unei manevre de depășire, întoarcere) din traficul rutier, având scopul de a fluidiza circulația, de a asigura un grad sporit de securitate si de confort pentru participanți.

Proiectul constă în implementarea unei soluții low-cost pentru monitorizarea vitezei de deplasare a vehiculelor. Pentru implementarea acestui proiect, vom discuta de senzori Bluetooth. Am luat în considerare această soluție deoarece costurile de implementare și mentenanță sunt scăzute față de celelalte sisteme de detectare a vitezei autovehiculelor(camere video, senzori cu buclă inductivă, etc.).

Senzorii Bluetooth preiau informații de la toate telefoanele care au acest sistem activ și face asocierea dintre MAC-ul telefonului și timpul la care a fost detectat. Apoi cunoscându-se distanța dintre senzori se calculează, cu ajutorul unei formule matematice, viteza de deplasare a fiecărui autovehicul în parte. Viteza medie de deplasare pe un anumit tronson este dată de media aritmetică a vitezelor de deplasare individuale.

Capitolul 2 – Sisteme de detectare a autovehiculelor

Pe măsura creșterii valorilo de trafic și a evoluție tehnologiei, transporturile rutiere tind să devină ansambluri integrate, cu o autonomie tot mai ridicată, care se aproprie din ce in ce mai mult de standardele inteligenței artificial.

O asemenea perfecționare a sistemelor de transport nu mai poate fi contestată. Chiar la nivelul Uniunii Europene, prin Directiva nr. 40/2010, a fost acceptată notiune de “Sistem de transport inteligente”. Pentru Romania, cel mai evoluat sistem de transport inteligent funcționează la nivelul Municipiului București.

Sistemul a fost realiyat de compania romanească UTI, ca integrator de tehnologii si dezvoltator de soluții. Sistemul de management al traficului urban, denumit Bucharest Transportation Management System (BTMS) a fost implementat în București în perioada anilor 2007-2009.

De altfel în București 140 de intersecții “vorbesc” între ele.

Sistemul a cuprins inițial 96 de intersecții, iar în perioada 2009-2011 a fost extins la 140 de intersecții. Sistemul are trei component, denumite, în limbajul specialiștilor, UTC (Urban Traffic Control), CCTV (supraveghere video urbană) si PTM (Public Transport Management).

Sistemul este funcțional de la sfarșitul anului 2009. Până în prezent, conform datelor cuantificate de system, cele mai agglomerate puncte din București sunt cele de la Universitate, Piața Presei, Piața Victoriei și Piata Charles de Gaulle.

Figura 3: Centru de comanda si control UTI

Anul acesta, traficul maxim a fost atins în data de 13 aprilie 2013. Media orară a masinilor care au intrat in Piața Victoriei, din toate direcțiile, a fost de aproximativ 27.000, în intervalul orar 8,00–9,00. În cadrul sistemului BTMS, echipamentele din teren comunica cu central de monitorizare și control, prin intermediul unei rețele proprii de fibră optică, aparținând Primariei Capitalei.

Informațiile sunt transmise în timp real, 24 de ore din 24. În centrul de monitorizare lucrează operatori din partea Poliției Capitalei și a Administrației Străzilor, precum și un inginer de sistem din partea firmei UTI. Datele transmise în BTMS sunt înregistrate automat și stocate pentru a putea fi folosite, de către sistem, ca bază pentru prognoza traficului, dar și ca date statistice.

În perioada mai – iunie 2011, echipamente specifice au fost implementate pe Pasajul Basarab și integrate în BTMS. Pe pasaj au fost montate sisteme de informare dinamica a călătorilor, prin panouri cu mesaje variabile, sisteme CCTV și sisteme de detecție a incidentelor – accidente rutiere, pietoni pe partea carosabila, incărcături pierdute sau vehicule care circula sub o anumita viteză.

În cadrul sistemului BTMS, volumul traficului auto este înregistrat prin intermediul unor senzori cu buclă inductivă, incorporați în carosabil. Datele transmise automat de senzori sunt completate prin imaginile transmise de camerele video.

Panoul cu monitoare permite urmărirea simultana a până la 60 de imagini. În cazul în care remarcă un element suspect pe unul dintre monitoare, operatorul uman poate mări imaginea redata de acesta, pentru a observa mai bine detaliile.

Imaginile oferite de toate monitoarele sunt inregistrate și păstrate timp de 30 de zile, iar la nevoie pot servi ca probe în instantă, au precizat specialistii din Centrul BTMS.

Alte informații sunt preluate chiar de la vehiculele în mișcare, prin intermediul unui sistem denumit Floating Car System. Un asemenea sistem funcționeaza, de exemplu, la firmele de curierat, care l-au aplicat pentru a-și optimiza consumul de carburant și pentru a reduce durata curselor automobilelor.

Noutatea sistemului BTMS constă în capacitatea acestuia de a-și adapta timpii de semaforizare în timp real, în funcție de valorile de trafic. În plus, din Centrul BTMS pot fi modificați diverși parametri ai sistemului, astfel încat traficul să se desfașoare cât mai fluent.

Sistemul BTMS este conceput astfel încat să fie autonom în cazul unei pene de curent. Echipamentele din teren au acumulatoare proprii, iar Centrul BTMS are un generator de curent propriu, care îi poate menține funcționarea timp de 48 de ore.

După punerea în funcțiune a sistemului BTMS din București, soluții similare au fost adaptate și implementate în alte doua orașe din Romania, la Craiova și la Arad, precum și în Polonia, în orasele Szczecin și Kalisz.

2.1 Detectoare de trafi.

Noutatea sistemului BTMS constă în capacitatea acestuia de a-și adapta timpii de semaforizare în timp real, în funcție de valorile de trafic. În plus, din Centrul BTMS pot fi modificați diverși parametri ai sistemului, astfel încat traficul să se desfașoare cât mai fluent.

Sistemul BTMS este conceput astfel încat să fie autonom în cazul unei pene de curent. Echipamentele din teren au acumulatoare proprii, iar Centrul BTMS are un generator de curent propriu, care îi poate menține funcționarea timp de 48 de ore.

După punerea în funcțiune a sistemului BTMS din București, soluții similare au fost adaptate și implementate în alte doua orașe din Romania, la Craiova și la Arad, precum și în Polonia, în orasele Szczecin și Kalisz.

2.1 Detectoare de trafic

2.1.1. Bucle inductive

De la introducerea lor din anii ’60 buclele inductive au devenit cele mai populare detectoare de vehicule. Componentele principale ale unui sistem detector cu buclă inductivă includ unul sau mai multe fire izolate îngropate într-un lăcaș puțin adânc săpat în pavaj, un cablu conductor de la cutia buclei până la lăcașul controllerului și o unitate de detector electronic așezat buclă inductivă includ unul sau mai multe fire izolate în cabina controllerului. Unitatea de detector electronic conduce energia prin sistemul buclei la o frecvență situată într-un interval cuprins între 10 kHz până la 200 kHz.

Sistemul buclei inductive formează un circuit electric în care sârma buclei este elementul inductiv. Când un vehicul este oprit pe buclă sau trece peste buclă, scade inductanța buclei. Această scădere a inductanței actualizează rezultatul detectorului electronic și transmite noua valoare la unitatea controllerului, semnalizând trecerea sau prezența unui vehicul. În ultimele două decenii detectoarele cu bucle inductive au devenit cele mai răspândite detectoare de trafic. Datele furnizate de o buclă inductivă

sunt: trecerea vehiculelor, prezența acestora, numărarea vehiculelor și gradul de ocupare al benzii. De asemenea cu ajutorul sistemului detector cu buclă inductivă se pot detecta incidentele și congestionările de trafic cât și aproximările vitezei vehiculelor.

Figura 4: Schimbare inductanței la trecerea masinii peste bucla

În cele mai multe situatii, buclele de inductive sunt instalate în forme pătrate sau dreptunghiulare. Următoarele dimensiuni sunt utilizate pentru șanțurile din beton și asfalt: adancime (40 – 70) mm, lățimea (8 – 9) mm.

În funcție de perimetrul și forma buclei, pot fi realizate diferite valori inductive. Buclele noastre se află în gama optimă de 60 – 300 μH, ideală pentru detectoarele SWARCO, atingând cea mai înaltă sensibilitate.

Printre aplicațiile uzuale mentionate mai sus, buclele mai sunt folosite și pentru: activarea și/sau protecția unei bariere, ușa de garaj, poartă, numărarea traficului auto, semaforizare automată în obiective industriale, evitarea ciocnirilor stivuitoarelor în hale, etc.

Figura 5: Bucla inductive

Pentru determinarea unor incidente care să reiasă din datele transmise, bucla este de obicei legată la un centru de management al transportului pentru o analiză computerizată.

Figura 6: Modelul sistemului cu bucla inductive

AID (Automatic Incident Detection) este un procedeu automat care urmează un algoritm cu scopul de a elimina efectele ce succed evenimentului.

Beneficiile folosirii sistemului cu bucla inductivă sunt:

● atâta timp cat sunt corespunzător instalate șiîntreținute ILD (Inductive Loop Detector) continuă să fie cele mai bune detectoare indiferent de vreme și de semaforizarea intersecției dintre multe aplicații;

● sunt cele mai sigure numărătoare de trafic;

● se comportă bine atât în cazul unui flux de traffic ridicat cat și în cazul unui flux scăzut de trafic în oricecondiții de vreme;

Dezavantajele ar fi următoarele:

− ILD poate furniza informații eronate din cauza instalării proaste, conectarea greșită a cablurilor, îngropare neglijentă etc.;

− incapacitatea buclelor inductive de a măsura viteza. Pentru a determina viteza sunt necesare două bucle sau un algoritm implicând lungimea buclei, lungimea medie a vehiculului, timpul petrecut pe detector și numărul de vehicule care a trecut peste detector, dacă se folosește o singură buclă;

− pot fi deteriorate din cauza fulgerelor.

Unul dintre cele mai importante elemente în determinarea folosirii unui detector este costul instalării și întreținerii acestuia, costul pe întreg ciclul de viață. Pentru o singură bandă în orașele mari costurile pot ajunge pana la 1000$-1500$. ILD sunt relativ ieftine.

Dacă detectoarele nu sunt instalate în momentul în care se construiește strada instalarea necesită săpături în pavaj ceea ce ar putea destabiliza structura pavajului.

Ȋn România, detectarea vehiculelor prin intermediul buclelor inductive încorporate în suprafața carosabilului este metoda tradițională de detecție. Weiss Electronics este inițiatorul dezvoltării acestei tehnologii. Acum, făcând parte din SWARCO, buclele inductive Weiss sunt folosite într-o varietate largă de instalații – în special atunci când sunt necesare date exacte despre autovehicul. Detectoarele Weiss pot oferi clasificarea exactă a autovehiculului, bazată pe profilurile magnetice ale acestuia. Acestea sunt certificate în Germania pentru clasele de vehicule de până la 8+1. Weiss oferă de asemenea detectoare pentru buclele inductive, fiind aprobate și pentru utilizarea lor împreună cu camerele folosite în aplicarea de sancțiuni.

Exemple de produse construite cu ajutorul buclelor inductive:

Detector de clasificare MC201xSE cu bucle inductive – Pentru detecție și sancțiuni privind depășirea vitezei (Trafic urban – interurban)

Detectorul MC201xSE a fost special proiectat pentru aplicații de “Detecție și sancțiuni pentru depășirea vitezei”, atunci când sunt necesare măsurători de viteză extrem de fiabile. Acesta oferă măsurători de viteză de mare precizie de până la 250 km/h, pentru sisteme de detecție a vitezei în orașe și pe autostrăzi.

Figura 7: Dimensiunile detectorului MC201xSE

Descriere funcțională:

Seria MC201xSE a fost proiectată pentru măsurători de precizie pentru viteze mari, folosind două bucle pe fiecare bandă de circulație cu MC2012SE (cu/ fără detecție a motocicletelor), sau patru bucle pe fiecare bandă de circulație cu MC2014SE (cu detecție a motocicletelor). Algoritmii speciali controlează semnalele buclei pentru a se asigura că măsurătorile de viteză sunt extrem de fiabile. Dacă semnalul buclei este incorect, un bit de calificare va fi transmis pentru a informa “Sistemul de detecție și sancțiuni” despre o valoare a vitezei inacceptabilă. Telegrama este trimisă prin intermediul interfeței de date RS485, după ce vehiculul a părăsit sistemul de buclă. În plus, în afară de informațiile despre viteză, telegrama conține și informații despre tipul de vehicul și lungimea acestuia, distanța dintre două vehicule, gradul de ocupare și direcția de mers. Astfel este posibilă și colectarea datelor de trafic, în conformitate cu TLS folosind un FG1-IOC.

Detector de clasificare MC201xSE:

(5 +1) clasificare în funcție de TLS93 (plus motociclete):

Detalii vehicul individual: clasă de vehicule, viteză, lungime, distanța dintre vehicule, grad de ocupare, decalaj de timp, direcție de mers;

(5 +1) clase de conform cu TLS:

Alte vehicule / Grup auto (autoturism, dubă) / Mașină cu remorcă / Camion / HGV (vehicul de mare tonaj) / Combinație HGV (HGV t, HGV a) / Autobuz;

În plus: motociclete (doar MC2014SE).

Detectorul are o ieșire de comutare pentru fiecare buclă. Aceste ieșiri sunt activate în momentul în care vehiculele induc o atenuare pe bucle, declanșând radarul “Sistemului de detecție și sancțiuni” pentru depășirea limitei de viteză, în timp real.

Pentru ambele domenii de aplicare (orașe și autostrăzi) sunt specificate configurațiile optimizate ale buclei pentru acuratețea distanței și vitezei necesare.

Pentru detecția motocicletelor se adaugă două bucle de 1m.

Detectorul se ajustează automat pentru bucla / combinația de cablu inductiv conectată. Variațiile de temperatură nu au nici o influență asupra colectării de date. Sistemele de măsurare sunt permanent verificate pentru buclele scurtcircuitate sau deschise. Doar atunci când este detectată o defecțiune definită, sistemele sunt puse într-o condiție de defect. În cazul în care o buclă a unui sistem TLS cu circuit dublu este perturbată, bucla încă furnizează la timp date despre gradul de ocupare, decalaj

de timp, precum și o clasificare a vehiculelor similare autovehiculelor și similare camioanelor.

Tipul de detector MC201xSE controlează buclele prin intermediul unui semnal sinusoidal continuu (fără multiplexare). Reglarea diferitelor valori discrete de frecvență, este evitată măsurarea interferențelor canalului, de asemenea, și pentru mai multe MC201xSE. Metoda de măsurare analogică patentată permite conectarea a până la 1000 m de cablu de alimentare pentru buclele TLS (pentru detecție și sancționare privind viteza cu limitare la 100 m).

Detector de clasificare MC2224 – Detecția vehiculelor pentru clasificare și măsurare a vitezei

MC2224 este un detector de clasificare ce utilizează două bucle de inducție pe fiecare bandă (în conformitate cu TLS). Bazat pe tehnologia MC2024, a fost posibilă îmbunătățirea caracteristicilor sale, precum precizia clasificării și consumul de energie, chiar și adăugarea de noi caracteristici, prin utilizarea controlerelor de putere pe 32 de biți. Conform cerințelor de clasificare, acestea pot fi livrate ca versiune MC2224 5 +1, sau 8 +1.

Figura 8: Dimensiunile detectorului MC2224

MC2224 poate oferi următoarele informații, prin intermediul interfeței RS485, în funcție de versiunea de clasificare:

IG746 – Detector inductiv cu 4 canale și funcționalități extinse și interfață cu magistrală CAN

Detectoarele inductive cu 4 canale sunt caracterizate prin funcții speciale. În plus față de ieșirile standard, IG746 oferă și o interfață cu magistrală CAN.

Figura 6: Dimensiunile detectorului IG746

Bazată pe IG745/3, utilizarea automatelor puternice de 32 de biti, a făcut posibilă îmbunătățirea caracteristicilor importante precum: senzitivitatea, consumul de energie, operabilitatea, precum și gama de funcții. Buclele conectate sunt controlate în mod multiplexat imun la zgomot și, spre deosebire de detecția video, colectarea de date de la bucle este complet independentă de influențele mediului (condiții de vreme, noapte/ zi).

Clasificare și logică direcțională:

O funcție de detecție a autobuzelor poate fi implementată utilizând o buclă specială (10 m x 2.5 m, 2 înfășurări). Valorile de atenuare sunt utilizate ca și criteriu decisiv. Pentru bucle mici (lungime: 1 m – 2,5 m) poate fi realizată o simplă diferențiere mașină / camion. Informația de clasificare de la IG746 este transmisă prin comutarea pe ieșire (ca și la precedentul IG745/3) și, în plus, către noua interfață implementată cu protocol CAN. O logică direcțională poate fi realizată prin amplasarea succesivă a două bucle inductive pe direcția de mers. Pentru aceasta, comutarea pe ieșire a celei de-a doua bucle în direcția de deplasare, este folosită ca semnal direcțional. Canalul 1/2, respectiv canalul 3/4, sunt combinate fiecare cu o logică direcțională, dar pot fi parametrizate total, independent una de alta.

O nouă clasificare de lungime prin protocolul CAN:

În plus, față de funcția logică direcțională, cunoscută deja de la IG745/3, cu

ajutorul unui sistem cu bucle duble, se furnizează informații suplimentare cu privire la vehicul prin interfața cu magistrala CAN. Direcția de deplasare, viteza vehiculului și

lungimea acestuia, precum și intervalul de timp și perioada de ocupație. Aceste informații se pretează pentru a obține parametrii de trafic care nu sunt disponibili în soluțiile de trafic urban de până acum.

2.1.2. Detecție video

Supravegherea video s-a dezvoltat rapid în ultimul deceniu, devenind una din aplicațiile cele mai complexe în prelucrarea numerică a imaginilor. De la simpla detecție pasivă a mișcării în cadrul supravegheat în aeroporturi, bănci, spații de parcare sau amenajări cu destinație militară, care implica operatorul uman în interpretarea evenimentelor și luarea deciziilor adecvate, conceptul de videosupraveghere automată s-a extins la detecția mișcărilor anormale, urmărirea obiectelor și interpretarea evenimentelor.

Sistemele de supraveghere tradiționale bazate pe operator uman sunt

considerate depășite din perspectiva detectării în timp real a situațiilor de panică. Este binecunoscut faptul că nivelul de atenție al unei persoane scade dramatic în timp, chiar dacă se apelează la un personal special pregătit. Situația este cu atât mai dificilă cu cât crește numărul de imagini de monitorizat (sistemele complexe multicameră pot avea peste 30 de camere de captură). Ca soluție sunt utilizate în prezent sisteme cu tehnologii de analiză video automate care ajută operatorul uman la detectarea în timp real a situațiilor amenințătoare sau în diverse investigații pe imagini înregistrate.

Sistemele moderne de supraveghere video implică tehnici de analiză în timp

real a imaginilor pentru o transmisie eficientă a acestora, tehnici de analiză a imaginilor color, tehnici de focalizare a atenției bazată pe evenimente și tehnici de înțelegere a secvențelor bazată pe modele.

Un sistem de supraveghere prelucrează informații furnizate de o rețea de

senzori (tipic se folosesc camere de supraveghere în circuit închis CCTV) ficși sau

mobili, care funcționează continuu. O schemă bloc generală a unui sistem de

videosupraveghere este reprezentată în figura 7.

Figura 7: Schema bloc generala a unui sistem de video supraveghere

În schema bloc prezentată, camerele statice sunt utilizate pentru acoperirea

întregii scene supravegheate și furnizează o imagine globală; camerele PTZ (Pan-Tilt

Zoom) furnizează informații de detaliu sau de scală fină despre obiectele de interes din scenă. Semnalul video de la camerele statice este folosit pentru detectarea și urmărirea mai multor obiecte din imagine, modelate în două sau trei dimensiuni. Totodată ele mai pot fi utilizate și pentru a furniza informații suplimentare grosiere despre obiecte, cum ar fi clasa obiectului (persoană, mașină, etc.) sau atribute ale obiectului (poziția capului persoanei, viteza de deplasare a mașinii, etc.). Informația de nivel grosier este folosită ca bază pentru a „focaliza” atenția camerelor PTZ. Imaginile furnizate de acestea sunt utilizate pentru o analiză la o scală fină. De exemplu, dacă o cameră PTZ este orientată către o persoană, analiza de scală fină poate include detecția feței. Informațiile de la analizele de scală grosiere și scală fină sunt combinate în blocul care realizează reprezentarea internă a scenei.

Exemple de produse folosite la detecția video:

T-EXSPEED – Detectează depășirea limitei de viteză, trecerea pe culoarea roșie a semaforului și monitorizează traiectoria autovehiculelor.

T-EXSPEED este un sistem nou pentru detectarea depășirii limitei de viteză (până la 300Km/h) și monitorizarea traiectoriei autovehiculelor. Sistemul se bazează pe camere video speciale, neavând nevoie de senzori suplimentari (bucle inductive, radar, laser).

Unitatea de achiziție din componența sistemului T-EXSPEED conține trei camere video HD (două monocrome și una color) pentru a asigura reconstituirea 3D a plăcuțelor de înmatriculare, simultan pe două benzi de circulație și, în consecință, documentarea completă a presupusei contravenții. Unitatea de procesare din componența sistemului T-EXSPEED detectează numărul de înmatriculare și forma autovehiculelor. Serverul T-EXSPEED poate gestiona mai multe unități și poate fi interfațat cu un software produs de o terță parte. Sistemul T-EXSPEED a trecut toate testele prevăzute de UNI 10772 cu o rată a recunoașterii de 100%.

Detalii tehnice:

ON SITE: Impact visual deosebit de redus:

Unitate de achiziție: carcasă IP66 (140 cm, diametru 30 cm) pentru camere și reflector IR;

Montare pe stâlp vertical amplasat la aproximativ 15 m înaintea zonei monitorizate, așa cum este ilustrat în figurile 2.1.2.1 și 2.1.2.2.;

Unitate de procesare T-EXSPEED: PC industrial de dimensiuni reduse.

Nu sunt necesare lucrări civile:

Detecție automată non-invazivă a autovehiculelor, fără bucle inductive, radare sau lasere;

Transmisia wireless a datelor între componentele sistemului elimină necesitatea săpăturilor;

Instalarea sistemului se face în mai puțin de 1 oră, fără întreruperea traficului rutier;

Sistemul este disponibil atât în configurație fixă cât și mobilă.

Caracteristici:

Măsurarea vitezei instantanee pe două benzi de circulație;

Măsurarea vitezei medii pe două benzi de circulație;

Detectarea trecerii pe culoarea roșie a semaforului, a circulației pe contrasens, a virajelor efectuate neregulamentar și, în general, orice abatere de la traiectoria corectă, simultan, pe două benzi de circulație așa cum este ilustrat în figura 2.1.2.3.;

Poate gestiona simultan mai multe tipuri de plăcuțe de înmatriculare așa cum este ilustrat în figura 2.1.2.4.;

Funcția de “listă neagră” pentru alarmarea imediată a autorităților;

Datele care documentează contravențiile pot fi trimise către un server central, sau pot fi memorate local în vederea descărcării lor la cerere;

Toate fișierele de date sunt criptate, iar imaginile sunt supra-imprimate cu mărci de control.

Server T-EXSPEED (ON SITE):

Certificat UNI 10772, cu o rată a citirilor corecte de 100%, indiferent de tipul plăcuțelor de înmatriculare;

Viteza de citire a numerelor de înmatriculare se reglează automat;

Măsurarea vitezelor și clasificarea vehiculelor se face foarte rapid;

Stocarea datelor se face în format comprimat;

Pot fi măsurate viteze de până la 300 Km/h;

Funcționarea este garantată pe timp de noapte, precum și în condiții meteo dificile;

Detecția schimbării benzilor de circulație;

Opțional: estimarea distanței dintre vehicule.

Event server (Unitatea centrală):

Interfață utilizator pentru verificarea datelor (număr de înmatriculare, locație, dată și oră), folosind imagini capturate și fluxuri video;

Exportul înregistrărilor care documentează contravențiile;

Posibilitatea interfațării cu alte sisteme;

Date statistice.

T-RED – Sistem de detecție a trecerii pe culoarea roșie a semaforului

T-RED este cel mai inovator și complet sistem pentru detecția trecerii pe culoarea roșie a semaforului. Este bazat exclusiv pe detecție video, fără a necesita bucle inductive, blitz sau film fotografic.

Sistemul T-RED detectează fiecare vehicul care trece pe culoarea roșie a semaforului, recunoaște automat numărul de înmatriculare și salvează secvența video color în format comprimat, care documentează contravenția. Sistemul poate fi conectat la un centru de control – prin protocolul TCP/IP – pentru rapiditatea colectării datelor.

Operare:

T-RED reprezintă indiscutabil un pas înainte în ceea ce privește tehnologia folosită. Nu sunt necesare bucle inductive, emițătoare radar ori laser. Deși tehnologia video folosită este complexă – incluzând componente electronice foarte performante și algoritmi sofisticați, interfața cu utilizatorul este simplă și intuitivă:

Unitatea de detecție dispune de două camere video. O cameră video color scanează intersecția și monitorizează culoarea semaforului. O a doua cameră video (cu infraroșu), citește numărul de înmatriculare, așa cum este prezentat in figura 2.1.2.5.;

Serverul T-RED este activ doar pe durata culorii roșii a semaforului și are o viteză de scanare de până la 50 de ori pe secundă. Sunt selectate automat 6 fotografii pentru documentarea contravenției detectate, așa cum este prezentat în figura 2.1.2.6.;

2.1.3. Detecție radar

Detecția radar este folosită pentru a detecta vehiculele în mișcare, într-o zonă de detecție limitată. Este foarte eficientă și testată corespunzător.

Exemple de produse folosite la detecția radar:

Detector de trafic TDD1-MW30 – Detector de trafic cu radar Doppler cu raza 30M

Detectorul de trafic TDD1-MW (așa cum este prezentat în figura 12)

utilizează tehnologia radar Doppler pentru a detecta vehiculele aflate în mișcare în

raza sa de detecție, de la distanțe scurte pâna la medii.

Aplicații standard:

TDD1-MW30 a fost dezvoltat pentru o serie de aplicații care necesită detectare sigură și fiabilă:

Cereri de fază verde sau de prelungire la semafoare, cu posibilitatea de a clasifica după direcția de mers a vehiculelor;

În funcție de viteza de detecție a vehiculelor;

Senzor de uși: ca detector pentru funcționarea automată a ușilor;

Colectare de date despre măsuratorile de viteză pentru sisteme de informare a conducătorilor auto;

Detectare simplă a congestiei;

Principiu de funcționare:

TDD1-MW30 detectează obiecte în mișcare, prin detectarea schimbării frecvenței microundelor reflectate în raport cu undele transmise, caracteristici dependente de aplicații ce pot fi configurate cu usurință și fără efort, utilizând telecomanda IR (accesoriu suplimentar):

Clasificare direcție (se apropie / se îndepărtează / ambele);

Gama de detecție (15 m / 30 m, 50 ft / 100 ft);

Prag minim de viteză (4 km/h / 8 km/h, 2.5mph / 5mph);

Auto-timer de activare ieșire (off / 90s / 150s);

Răspuns cu LED-uri pe partea frontală a detectorului (pornit / oprit).

Figura 12: Pozitionarea detectorului radar

Montare:

Locul de amplasare recomandat este montarea pe un stâlp la marginea drumului, aproximativ 1m, pâna la 5m, deasupra solului.

Figura 13: Dimensiuni detector radar TDD1-MW

Detalii tehnice:

* Tensiunea maximă pe ieșire nu trebuie să depășească tensiunea de alimentar

2.1.4. Detecție cu infraroșii

Senzorii infraroșu sunt adesea folosiți pentru a detecta vehiculele oprite și, de asemenea, pentru a detecta pietonii la trecerile de pietoni.

Senzorul infraroșu pasiv este cel mai utilizat senzor în detectoare de mișcare. Se adaptează optimal la detecția mișcărilor ce provoacă schimbări în poziționarea unghiulară față de el a corpurilor, atunci când ele se află în raza de acțiune a senzorului.

Exemple de produse care folosesc tehnologia cu infraroșu:

Detectoare de trafic TDC1 – Detectori de trafic PIR cu consum redus de energie, non-invazivi, pentru colectarea de date pe o singură bandă de trafic

Seria TDC1 (așa cum este prezentat in figura 2.1.4.1.) sunt detectoare de

trafic avansate, ce folosesc tehnologia de infraroșu pasiv. Sunt furnizate date complete de trafic, inclusiv clasa individuală a vehiculului, viteza, lungimea, durata de ocupare și distanța dintre vehicule, prin intermediul magistralei de date RS 485.

Figura 14: Pozitionarea detectoarelor cu inflarosu

Aplicații standard:

Detectoarele seria TDC1 sunt proiectate special pentru o varietate de aplicații de colectare a datelor de trafic și de control al traficului, în cazul în care este necesar un consum redus de energie:

Contorizare vehicule (volum);

Viteza individuală a vehiculelor;

Clasificare vehicule;

Detectarea prezenței.

Principiu de funcționare:

Detectoarele de trafic TDC1 folosesc mai multe zone PIR de detectare. O combinație de canale de detecție statice și dinamice formează un total de cinci zone de detecție. Contrastul radiației termice a unui vehicul în mișcare, sau în zone de detecție contra radiației de fond a suprafeței drumului, se corelează cu trecerea sau prezența unui vehicul. Procesarea sofisticată a semnalului transformă datele analog ale senzorilor în informație digitală pentru fiecare eveniment fără a fi nevoie de un echipament de calcul extern.

Montare:

Punctele de montare recomandate sunt brațele articulate, pasaje sau poduri, sau, alternativ, pe un stâlp amplasat la marginea drumului. Performanțele sale, în mod clar superioare, și fiabilitatea sa sunt un rezultat al:

Detecției PIR multi-canal;

Compensarea variației de temperatură în întreg intervalul de temperature;

Algoritmii sofisticați elimină impactul schimbărilor de mediu.

Detalii tehnice:

2.1.5. Placi de presiune

La trecerea rotilor peste ele se produce un contact electric.Acest dispozitiv se limiteaza la detectarea osiilor,nu a vehiculelor si în consecinta nu poate fi folsit pentru masurarea unei mari parti a parametrilor de trafic.O aplicatie uzuala pentru acest tip de sensor este reprezentata de cântarirea din mers a autovehiculelor .Pe masura ce vehiculele trec peste aceste placi sistemul de masurare înregistreaza efortul masurat de marci tensometrice si calculeaza sarcina dinamica.Sarcina statica este estimata din aceasta utilizandu-se parametrii de calibrare(viteza vehiculului,tipul de pavaj,dinamica suspensiilor etc).

Plăcile de presiune sunt similare buclelor inductive conventionale. Diferența dintre cele două tipuri de senzori este aceea că plăcile cu buclă nu sunt încastrate in pavaj

Pentru monitorizarea întregii direcții de circulație (a tuturor benzilor), se poate utiliya un montaj cum este cel preyentat in figura de mai jos.

Bucla este excitata cu semnale care au frecventa intre 10kHz si 50kHz si functioneaza ca element inductiv cuplac cu o unitate electronica. Atunci cand un vehicul trece sau opreste deasupra detectorului, inductanta scade. Scaderea inductantei duce la o crestere a frecventei oscilatorului, fapt sesizat de unitatea electronica ce trimite un impul cotrolerului, indicand prezenta unui vehicu. Inductantele uzuale sunt cuprinse intre 20 si 200 µF.

Fig : Sistem de monitorizare a unei artere rutiere pe baza buclelor inductive

2.1.5. Tubul pneumatic

Acest senzor produce un suflu de aer de-a lungul unui tub de cauciuc când roata vehiculului trece peste acest tub.Presiunea aerului închide un switch ,producând un semnal electric care este transmis unui numarator sau la un soft de analiza.Tubul pneumatic este portabil utilizând de exemplu o baterie pentru alimentare.Acesta este instalat perpendicular pe directia de deplasare si se limiteaza la numararea osiilor.

Avantaje:

-ieftin si usor de montat;

-clasificarea autovehiculelor pe baza osiilor.

Dezavantaje:

-au o fiabilitate scazuta;

-sistemul nu este potrivit pentru o rata mare a traficului si pentru viteze mari;

-nu este recomandat in locuri unde exista posibilitatea stationarii pe aceste tuburi;

-nu poate detecta ambele roti .

2.1.6. Magnetometrul

Acest detector constă într-un mic senzor de mărimea unei conserve implantat în pavaj, un cablu conductor și un amplificator. A apărut ca o alternativă la detectorul cu buclă inductivă pentru cazurile speciale. Este un tip special de detector magnetic creat pentru a detecta prezența vehiculelor bazându-se pe observarea modificării câmpului magnetic al Pământului într-un anumit punct când diferite corpuri metalice sunt în apropierea senzorului, cum ar fi un vehicul. Magnetometrul este folosit în locurile unde este necesară detectarea prezenței vehiculului într-un anumit loc sau pe o anumită arie. Este de asemenea bun la numărarea vehiculelor.

Acest tip de detector este folosit de obicei pe podurile cu punte de oțel, unde tăierea pavajului pentru introducerea buclelor inductive nu este posibilă. Senzorul magnetometrului și cablul conductor tind să reziste mai mult pe drumuri care au tendința de fărâmițare. În plus necesită o tăietură în pavaj de dimensiuni mai mici. Atât magnetometrul cât și buclele inductive au aplicațiile lor specifice și tind să se completeze unul pe celălalt.

Daca se foloseste un singur magnetometru pasiv se poate masura fluxul de masini si gradul de ocupare. Doua magnetometre colecteaza date privind fluxul, gradul de ocupare lungimea vehiculelor si viteza.

Doua tipuri de senzori sunt folositi pentru masurarea fluxului de trafic.

Primul tip de senzor ,magnetometrul cu doua fluxuri detecteaza modificari în componenta verticala si orizontala a campului magnetic al pamântului produs de caroseria metalica a vehiculului.

Acest tip de magnetometru are o înfasurare primara si doua secundare realizate în jurul unui miez cu permeabilitate magnetica mare.La perturbarea câmpului magnetic,circuitele electronice masoara tensiunea de iesire generata de infasurarile secundare.

Pentru a fi considerata prezenta unui vehicul aceasta tensiune trebuie sa

depasasca un prag minim.Dupa detectarea vehiculului,indicatia de prezenta este

mentinuta pana cand vehiculul paraseste zona de detectie.

Al doilea tip de senzor este magnetometru .Acesta detecteaza

modificarile produse de un vehicul în miscare în liniile de flux magnetic, si în

cazul acestui detector se produce o tensiune de iesire care indica trecerea unui vehicul.Deoarece principiul este de detectie a variatiilor liniilor de câmp

magnetic,acest magnetometru nu poate indica prezenta vehiculelor stationate.

Avantaje:

-sunt montate de obicei intr-o mica gaura în carosabil si conectate la o unitate de procesare;

-potrivite pentru implementarea pe poduri.

Dezavantaje:

-pot fi afectate de activitatile de mentenanta si întretinere.

2.1.7. Senzori piezoelectrici

Contine unul sau mai multi senzori piezoelectrici care simt o schimbare de tensiune cauzata de o presiune exersata asupra senzorului de o osie masurand astfel si greutatea.La trecerea unui vehicul peste senzor,sistemul înregistreaza tensiunea de iesire si calculeaza sarcina dinamica.Un sistem piezoelectric tipic consta din un senzor piezoelectric si doua ILD-uri.Senzorul piezoelectric este amplasat pe carosabil perpendicular pe directia de mers.

Avantaje:

-sistemele tipice piezoelectrice sunt printre cele mai putin costisitoare sisteme utilizate in prezent in ceea ce priveste costurile de capital si intretinere;

-poate fi folosit si pentru viteze mari,de pâna la 112Km/h;

-pot fi folosite pentru a monitoriza pâna la patru benzi.

Dezavantaje:

-nu sunt foarte precisi;

-trebuiesc înlocuiti cel putin odata la fiecare trei ani.

2.2. Tehnologii de tipul GPRS, DSRC, BLUETOOTH, GSM, GPS

2.2.1. GPRS

Pentru că GSM-ul nu a fost niciodată creat pentru a permite comunicarea la viteză, calitatea și costurile cerute de un utilizator al anului 2001, transmisiile mobile de date la viteză de 9,6 kbps precum și tarifarea la timp oferită de tehnologia GSM au fost mult timp o stavilă în calea dezvoltării comunicațiilor mobile de date.

Spre deosebire de GSM, tehnologia GPRS și, implicit serviciile oferite de aceasta, oferă câteva avantaje clare pentru utilizator:

O caracteristică importantă a tehnologiei GPRS este conectarea permanentă a utilizatorului. Conceptul de “always on” înseamnă că utilizatorul, în mod similar unui calculator (PC) conectat într-o rețea, poate rămâne permanent conectat, dar plătind numai pentru volumul de date transferat și nu la timp, așa cum se întâmplă în cazul transferurilor de date pe rețeaua clasică GSM. Plata, deci, se face în funcție de volumul de date transmise și nu în funcție de durata transmisiei. Pe piață sunt disponibile diferite modele de abonamente, unele cu volum de date incluse, pentru “heavy users” de date sau dimpotrivă abonamente mai scăzute ca preț, pentru cei care consultă informațiile doar ocazional.

Timpul de conectare – în sistemul GPRS conectarea se face extrem de rapid, tipic 2-3 s în loc de 30-40 s cât eram obișnuiți la o conexiune de date peste GSM sau chiar la un dial-up fix de internet. Acest lucru este critic pentru aplicații bancare, securizate, de tip “remote credit card authorization” unde nu poți obliga utilizatorul să mai aștepte încă 30 s pentru conectare.

Viteza de transmisie a informației – vitezele de transfer de date oferite sunt de asemenea net superioare GSM, ele ajungând astăzi la valori uzuale de 33-35 kbps. Pe măsura dezvoltării acestor servicii, vitezele oferite vor crește spre 80-90 kbps.     Viteza maximă teoretică oferită de GPRS este de 171 kbps (atunci când se utilizează toți cei 8 time slot ai purtătoarei radio). Aceasta este de cca 3 ori mai mare, net superioară unei conexiuni fixe de telecomunicații (de dial up) de 64 kbps și de cca 10 ori mai mare decât cele oferite de GSM. Astfel informația este transmisă mai repede și mai eficient de-a lungul rețelei mobile.

GPRS permite folosirea în regim de mobilitate totală a aplicațiilor de tip navigare pe internet, acces al informațiilor de companie de la birou, aplicații de transmisie text sau imagini video, comunicare personală, comerț mobil, localizare etc. Toate acestea fie la birou, fie acasă pe laptop, fie în mașină afișate pe display-ul inteligent al acesteia, sau când mergem pe jos, pe ecranul terminalului nostru mobil, fie el telefon sau PDA. Practic informația este cu noi, oriunde, oricând, accesibilă de pe orice terminal.

Tehnologia GPRS permite dezvoltarea și lansarea de noi aplicații, care nu au putut fi disponibile datorită limitărilor tehnologiei GSM (transmisie de date la 9,6 kbps) și ale SMS (mesaj cu lungime de maximum 160 de caractere). De exemplu putem naviga pe internet, în condiții de viteză de acces net superioare soluțiilor clasice de dial-up fix. Timpul petrecut în accesarea unui site de pe internet se scurtează considerabil. Putem face mai multe în timp mai puțin și să nu uităm că vom plăti doar pentru ceea ce vedem/accesăm.

Putem accesa, de asemenea, în condiții de totală securitate (prin intermediul VPN) și mobilitate, informațiile aflate pe intranetul firmei noastre, ca să consultăm ultima prognoză de vânzări, ultimul tabel de prețuri, sau financiare – acțiuni, oriunde ne-am afla.

Practic se poate face accesul la orice informație aflată pe intranetul companiei, aici incluzând accesul la e-mail, agenda electronică personală cu date despre întâlniri, lista de telefoane, adrese, sarcini și priorități, fișiere diverse, baze de date etc. se face oricând și de oriunde.

Putem fi în contact permanent cu prietenii prin intermediul aplicațiilor de comunicare personală tip “Instant Messaging”, putem sta la un chat de pe telefonul mobil sau laptop sau putem descărca de pe internet și citi eBooks, cărți în format electronic, etc.

Tehnologia GPRS permite de asemenea transmitere de eCard, ePictures, imagini electronice sau chiar mici filmulețe video în formatul Mpeg4 movie. De exemplu, pentru presă, poate fi posibilă transmiterea la ziar de fotografii de la locul relatării faptei, în timp real, utilizând doar o cameră digitală, un laptop și telefon GPRS.

O altă aplicație ar putea fi monitorizarea de la distanță contra intrușilor a unei proprietăți/loc public, și transmisia de imagini în timp real, la un dispecerat central de pază și securitate/poliție etc. Comanda de la distanță și automatizarea unor aplicații casnice este un alt exemplu. Transmiterea către serviciul de urgență al spitalului, a unor analize/date despre un pacient aflat într-o stare critică, în ambulanță, i-ar putea salva acestuia viața. GPRS este aici ca să ne ofere posibilități de dezvoltare.

Pentru prima dată rețelele mobile devin compatibile cu internetul 100%. Acum se permite funcționalitatea de mobile internet, toate aplicațiile care se folosesc în internetul “fix” pot fi acum portate pe GPRS, ex. navigare pe internet, transfer de fișiere – ftp, chat, email, telnet etc.

GPRS este un standard cu adevărat global, permițând roaming global și este susținut atât de către tehnologia europeană GSM cât și de CDMA, care există pe scară largă atât în SUA cât și în Japonia.

În mod evident toate aceste caracteristici fac din serviciul GPRS unul extrem de eficient, atractiv și rentabil atât în ceea ce privește timpul și banii utilizatorilor, cât și investiția și interesul operatorilor de telefonie celulară.

Pentru utilizarea posibilității de transmitere a datelor în sistemul GPRS, sunt necesare următoarele clase de  terminale:

Clasa A – terminalul permite existența legăturii vocale simultan și lucrul în regimul GPRS;

Clasa B – terminalul susține atît legătura vocală cât și transmiterea datelor în regimul de pachete GPRS, dar aceste regimuri se utilizează concomitent (în timpul transmiterii datelor prin GPRS abonatul nu poate emite și recepționa apeluri și invers);

Clasa C – terminalul asigură doar transmiterea datelor în pachete.

Avantajele folosirii tehnologiei GPRS:

Conectarea permanentă. GPRS iți permite o conectare permanentă prin rețeaua de telefonie mobilă. Astfel, odată realizată, conectarea rămâne permanentă (în mod asemănător unui calculator legat în rețea), iar tu plătesti doar pentru volumul de date efectiv transferat. Ȋn intervalul de timp în care nu se efectuează transferuri de date poți primi și da telefoane fără ca revenirea ulterioară la transmiterea de date să necesite o nouă conectare.

Conectarea instantanee. GPRS facilitează conectarea instantanee, prin care datele pot fi transmise sau primite imediat. Aceasta este esențială în cazul aplicațiilor în care operativitatea este foarte importantă, cum ar fi, de exemplu, autorizarea de la distanță a unei cărți de credit.

În cadrul firmelor care dispun de un parc auto, este din ce în ce mai răspândit controlul forței de muncă și a vehiculelor, care, pe lângă funcția de prevenire a furtului, include o serie de servicii care contribuie la reduceri semnificative ale cheltuielilor de funcționare și creșterea eficienței operaționale ale firmei. Astfel de servicii pot fi: măsurarea consumului de combustibil, timpul de lucru și km parcurși, deci un control total al forței de muncă și un management eficient de flotă.

Echipamentele instalate în autovehicule fac posibil comunicația GPRS și măsurarea consumului de combustibil cu ajutorul cărora se poate verifica mișcarea flotei auto. Prin imprimarea datelor rezultate prin GPRS și măsurarea consumului de combustibil se reduc muncile administrative ale conducătorilor auto și nu în ultimul rând, cheltuielile de funcționare ale firmei.

2.2.2. DSRC

Sistemul de comunicații între vehicule (V2V), așa cum este prezentat în figura 3.2.2.1., este foarte eficient în evitarea accidentelor sau a blocajelor rutiere, datorită transmiterii informațiilor în timp real.

În general, sistemul de comunicații între vehicule este format din două „componente”, vehiculele și stațiile de pe marginea drumului. Atât stațiile de pe marginea drumului cât și aparatele montate pe vehicule, sunt dispozitive de comunicații dedicate de rază scurtă (Dedicated Short Range Communications -DSRC).

DSRC funcționează la frecvența 5,9 GHz cu lățimea de bandă de 75 MHz și o rază de acoperire de aproximativ 1000m. Rețeaua ar trebui să suporte atât comunicațiile de date private cât și publice (în special de siguranță), dar mai mare prioritate este acordată comunicațiilor publice. Sistemul de comunicații între vehicule este de obicei dezvoltat ca o parte a Sistemelor de Transport Inteligente (STI). STI urmărește să atingă siguranța și productivitatea prin transport inteligent, care integrează comunicarea între dispozitivele fixe și mobile. În acest scop, STI depinde foarte mult de comunicații cu fir și fără fir.

Principalul scop al V2V este de a reduce accidentele rutiere astfel salvându-se foarte multe vieți omenești.

Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății accidentele rutiere cauzează moartea a 1,2 milioane de oameni în toată lumea. Mai mult de jumătate din aceste accidente se produc în intersesctii și la ieșirile de pe autostrăzi. Aceste accidente se pot evita, prin utilizarea sistemului V2V. Autovehiculele ce ajung în intersecții emit semnale către stațiile fixe iar acestea, la rândul lor, retransmit semnalele autovehiculelor participante la trafic indicând poziția și intenția de deplasare a celorlalte autovehicule, astfel putându-se evita foarte multe accidente.

2.2.3. BLUETOOTH

În prezent există multe exemple de comunicație digitală pe distanțe scurte în ceea ce privește computerele și dispozitivele de comunicație în general. O mare parte din această comunicație se face prin mijlocirea legăturilor pe fire și cabluri. Aceste cabluri conectează între ele o multitudine de dispozitive făcând uz de o mare varietate de conectori cu diverse forme, mărimi și număr de pini.

Fiind necesar un cablu între fiecare două dispozitive aceasta soluție nu mai pare atât de folositoare. Folosind tehnologia Bluetooth se înlătură acest neajuns deoarece dispozitivele pot comunica prin aer și nu prin fire, folosind unde radio pentru a transmite și recepționa date. Această tehnologie este special proiectată pentru comunicații pe distanțe scurte (nominal 10 m), ceea ce are ca rezultat un consum foarte redus de putere, făcând-o astfel potrivită pentru a fi utilizată de către dispozitive mici, portabile,care sunt alimentate de obicei cu baterii. Tehnologia Bluetooth prezintă un sistem de comunicație, fără fir, cu rază mică de acțiune, care intenționează să înlocuiască comunicarea bazată pe conectare cablată, cu fir, prin intermediul căreia se pot transmite date.

Se remarcă din ce în ce mai mult o tendință de întrepătrundere a domeniului computerelor cu cel al telecomunicațiilor, liniile tradiționale din acestea devenind tot mai puțin distincte. Un bun exemplu este cel al telefonului mobil care, la bază, este utilizat pentru aplicații de voce dar acum poate fi folosit și pentru aplicații de date ca accesul la informație sau browsing. Unele tehnologii de comunicație wireless sunt proiectate să transporte doar voce, pe când altele tratează doar trafic de date. Prin Bluetooth se pot transporta atât date cât și voce și în felul acesta este o tehnologie ideală pentru unificarea acestor două domenii, permițând tuturor tipurilor de dispositive să comunice, ele transportând fie voce, fie date, fie pe amândouă.

Trăsăturile de bază ale sistemelor de comunicație Bluetooth sunt: robustețea, consumul scăzut de energie și prețul mic. Multe dintre caracteristicile de bază ale specificațiilor Bluetooth sunt opționale, implementarea reprezentând diferența dintre produse.

Bluetooth-ul este un set de specificații bazate pe undele radio, pentru o rețea wireless personală (PAN – personal area network) și creează o cale prin care se poate realiza schimbul de informații între aparate precum telefoane mobile, laptop-uri, calculatoare personale, imprimante, camere digitale și console video printr-o frecvență radio sigură și de rază mică. Clasificarea dispozitivelor Bluetooth în funcție de raza de acoperire este prezentată în tabelul 1.

Tabel 3.2.3.1. Clasificarea dispozitivelor Bluetooth în funcție de raza de acoperire:

Dispozitivele Bluetooth comunică între ele atunci când se află în aceeași rază de acțiune. Acestea folosesc un sistem de comunicații radio astfel încât nu este nevoie să fie aliniate față în față pentru a transmite, pot fi chiar în camere diferite dacă transmisia este suficient de puternică.

2.2.4. GSM

“Global System for Mobile communications”, prescurtat GSM, este standardul de telefonie mobilă (celulară) cel mai răspândit din lume, precum și numele rețelei de telefonie respective. Atributul „mobil” al multor aparate și dispozitive actuale se referă în primul rând la conectivitatea lor (fără fir, prin semnale radio) la sistemul GSM, practic din orice punct de pe glob unde există oameni. Din aceasta rezultă și mobilitatea utilizatorului.

Promotorul acestui standard, GSM Association, a estimat în anul 2007 că 82 % din piața mondială de comunicații mobile folosește acest standard. Mai este cunoscut și sub denumirea de 2G (generația a 2-a). NMT aparține de 1G, iar UMTS și standardele similare aparțin de 3G. GSM 2G a apărut pe piață la începutul anilor

1990, luând un mare avânt la sfârșitul deceniului, ajungând sistemul dominant în Europa.

La ora actuală la rețeaua GSM se pot conecta cu ajutorul unei minicartele de tip SIM nu numai telefoanele mobile, aici în special cele de tip smartphone, dar și diverse calculatoare, de exemplu: iPad-uri, alte calculatoare portabile, modemuri UMTS/LTE înglobate în diverse aparate, etc.

Prin contrast, există și sisteme de telefonie fără fir care nu se numesc „mobile”, deși și ele funcționează când utilizatorul se deplasează:

sisteme DECT – pentru distanțe mici de până la cca 30 m, în locuință sau la locul de muncă;

sisteme bazate pe benzi speciale radio;

sisteme instalate de exemplu pe avioane și vapoare care pentru radiotelefonie folosesc sateliți de telecomunicații;

sisteme speciale militare și de poliție.

Caracteristici tehnice:

Sistemul GSM este un sistem numit „celular”, deoarece telefoanele portabile atașabile la GSM (așa-numitele telefoane mobile sau celulare) trebuie să fie ușoare și trebuie deci și să aibă acumulatori cât mai ușori, ele au și o putere de emisie radio limitată la circa 4 – 6 km. Drept consecință, releele GSM, numite și „stații de bază”, care au antenele în poziții fixe pe stâlpi la sol sau pe clădiri mai înalte, trebuie să fie numeroase, împânzind astfel mari suprafețe, de ordinul unor întregi zone metropolitane și chiar și mai mari, tinzând cu timpul spre acoperirea completă a țărilor.

Zonele globului în care în general rețeaua GSM nu pătrunde sunt:

mari zone nelocuite, de exemplu: deșerturi, munți înalți, zonele polare, lacuri mari, mări și oceane;

zonele subterane (tuneluri, mine, stațiuni de cercetări situate la adâncime) precum și zonele subacvatice și submarine;

spațiul aerian cu altitudine de peste 4 – 6 km (avioanele de pasageri ajung și la înălțimi de 10 – 11 km);

unele zone și țări subdezvoltate;

Fiecare releu GSM deservește doar o mică suprafață, mai mult sau mai puțin rotundă și cu diametrul de cca 8 – 10 km, numită „celulă”. Dacă posesorul telefonului mobil se deplasează (de exemplu călătorește cu mașina), sistemul îl „pasează” de la un releu la altul, urmărindu-l peste tot unde se află. Dacă la trecerea în altă celulă posesorul tocmai vorbește la telefon, convorbirea sa nu este întreruptă și nici măcar deranjată.

Sistemul GSM, bazându-se pe transmisii radio, prezintă principial riscul captării ilegale a convorbirilor telefonice. El însă prevede ca semnalul sonor, înainte de a fi transmis, să fie digitalizat și criptat, dispunând astfel de o securitate la transmisie ridicată.

La ora actuală există pe glob 14 domenii de frecvențe pentru GSM, toate situate în câte una din următoarele benzi: 400 MHz, 700 MHz, 850 MHz, 900 MHz, 1.800 MHz și 1.900 MHz. Unele domenii se folosesc numai pe anumite continente. Frecvențele cu care transmit telefoanele mobile în cadrul unei legături cu releeul antenă (legături numite „uplink”) se deosebesc de frecvențele folosite de relee în direcția inversă („downlink”).

Rețelele mobile celulare GSM oferă o serie de avantaje față de alte soluții:

capacitate de transmisie sporită;

consum redus de energie;

acoperire geografică extensivă;

interferențe reduse cu alte semnale;

toleranță la greșeli de transmisie sau defecțiuni;

latență redusă și stabilitate.

2.2.5. GPS

Global Positioning System (în românește sistem de poziționare globală) este un sistem global de navigație prin satelit și unde radio. Principalul sistem de poziționare prin satelit de tip GPS este sistemul militar american numit "Navigational Satellite Timing and Ranging" (NAVSTAR). Acest sistem, inițiat și realizat de către Ministerul Apărării al Statelor Unite ale Americii (DOD), poate calcula poziția exactă = coordonatele geografice exacte ale unui obiect pe suprafața Pământului, cu condiția ca acesta să fie echipat cu dispozitivul necesar – un receptor GPS. Obiectul poate fi și o persoană, care poate astfel să se orienteze pe pământ, pe apă, în aer sau în spațiu (în apropierea Pământului). NAVSTAR utilizează sistemul geodezic  WGS84, la care se referă toate coordonatele geografice calculate de sistem.

Principiul de funcționare al GPS-ului este folosirea câtorva sateliți din spațiu ca puncte de referință pentru localizarea la sol. Sistemul NAVSTAR dispune la ora actuală în total de 24 sateliți, care se află la o înălțime de 20.183 km de suprafața Pământului. Printr-o măsurare foarte exactă a distanței în linie dreaptă dintre receptor și cel puțin 4 sateliți se poate determina poziția oricărui punct de pe Pământ (latitudine, longitudine, altitudine). În mod normal pentru determinarea poziției în 3D a unui punct de pe suprafața terestră cu ajutorul poziției sateliților ar fi nevoie de doar trei distanțe (trei sateliți), deoarece metoda care se utilizează este cea a triangulației.

Totuși la GPS este nevoie și de a patra distanță, pentru minimizarea erorilor de poziționare datorate ceasurilor din receptoare, care nu sunt suficient de exacte în comparație cu ceasurile atomice din sateliții utilizați. Distanța dintre satelit și receptor se calculează prin cronometrarea timpului de care are nevoie semnalul radio să ajungă de la satelit la receptor. Știind că semnalul radio se deplasează cu 300.000 km/s (viteza luminii), dacă cronometrăm timpul lui de propagare de la satelit la receptor putem să deducem distanța dintre aceștia. Fiecare satelit are semnalul propriu (Pseudo Random Code), astfel încât receptorul știe exact despre ce sateliți este vorba.

Recepționarea semnalelor emise de sateliți și calculul poziției se poate face în două moduri: modul absolut și modul diferențial:

Modul absolut folosește un singur receptor GPS, iar precizia de poziționare este de circa 10 – 15 m;

Modul diferențial presupune folosirea a două receptoare, dintre care unul are rolul de stație de bază, fiind instalat într-un punct fix cu coordonate cunoscute. Se măsoară diferența dintre coordonatele punctului cunoscut și cele rezultate pentru același punct din analiza semnalelor GPS. Aceste diferențe se folosesc pentru corectarea coordonatelor determinate cu un receptor mobil în alte puncte din zona respectivă. Acest mod de lucru este foarte precis (1 – 5 cm), dar distanța dintre receptorul mobil și stația de bază fixă nu are voie să depășească 30 km.

În general sistemul militar american NAVSTAR este foarte precis; totuși, pentru folosirea sa de către alte organizații sau state, de obicei numai pentru scopuri civile (navigație rutieră), NAVSTAR pune la dispoziție doar o exactitate redusă. De asemenea, SUA își rezervă dreptul de a nu mai pune la dispoziție sistemul deloc, de exemplu în cazul unor conflicte militare.

Capitolul 4 – Sistemul de detectare a traficului cu ajutorul senzorilor Bluetooth

Proiectul constă in implementarea unei soluții low-cost pentru monitorizarea vitezei de deplasare a vehiculelor. Pentru implementarea acestui proiect avem nevoie de un router cu sistemul de operare intern – una din distribuțiile de mini-Linux existente pe piață și senzori Bluetooth clasa 1 (raza de acțiune de 100m). Am ales această soluție deoarece costurile de implementare și mentetanță sunt scăzute față de celelalte sisteme de detectare a vitezei autovehiculelor (camere video, senzori cu buclă inductivă, etc.).

Senzorii Bluetooth detectează toate telefoanele (aflate în autovehiculele care trec prin raza de acțiune a senzorilor) care au acest sistem activ, trimit informația către server-ul central și fac asocierea dintre MAC-ul telefonului și timpul la care a fost detectat (în următorul format: oră:minute:secunde). Apoi, cunoscându-se distanța dintre senzori, se calculează cu ajutorul unui algoritm mathematic simplu viteza de deplasare a fiecărui autovehicul în parte. Viteza medie de deplasare pe un anumit tronson de drum este dată de media aritmetică a vitezelor de deplasare individuale.

4.1. Descrierea și funcționarea sistemului

4.1.1. Descrierea sistemului

Am considerat că un sistem bun de detectare a traficului pentru piețe în continuă dezvoltare, trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază:

Acuratețe = sistemul ar trebui să ofere date despre timpul de călătorie cât mai precis, încercându-se obținerea de erori cât mai mici;

Preț cât mai mic pentru implementare și mentenanță = costurile sistemelor sunt de obicei cea mai mare problem. De fapt, costurile sistemelor existente sunt mult prea mari pentru piețe în dezvoltare, categorie în care, fie că ne place sau nu, se încadrează și România momentan. Ȋn afara costurilor inițiale, prețul sistemului nu ar trebui să crească odată cu volumul traficului și a numărului utilizatorilor care accesează informațiile oferite de sistem;

Robustețe = sistemul ar trebui sa poată oferi informații, chiar dacă cedează o componentă a lui;

Numărul mare de informații = în afara informațiilor despre viteze și timpul de călătorie în prezent, sistemul ar trebui să aiba abilitatea de a prezice timpul de călătorie cu câteva ore înainte, să permit utilizatorilor să acceseze arhiva de informații și să poată face o clasificare precisă a autovehiculelor.

Luând în calcul problemele actuale privind traficul aglomerat din București, la nivel de oraș, dar și din România, la nivel de țară, am considerat ca soluția propusă de mine prin acest proiect, îndeplinește cele mai multe dintre criterii.

Alte mari avantaje ale acestui sistem sunt:

el nu presupune participarea activă a șoferilor, nu trebuie descărcată nici o altă aplicație suplimentară;

problemele privind intimitatea sunt foarte mici, din moment ce este extrem de greu de asociat MAC-ul unui telefon cu o persoană;

Momentan, sistemele existente pe piață presupun costuri mari de implementare și mentenanță, datele oferite nu sunt suficient de precise sau ridică problem mari privind intimitatea șoferilor. Ȋn continuare voi prezenta, pe scurt, stadiul celorlalte sisteme:

A) Senzori plasați în drum sau pe marginea drumului (de exemplu: bucle inductive, magnetometre, camera video, etc.): Acești senzori pot clasifica precis vehiculele după tip și detecta vitezele. Prin urmare, aceste soluții oferă informații de încredere și în număr mare despre trafic. Totuși, există 3 mari probleme:

Aceste soluții sunt foarte scumpe. O buclă inductivă de calitate costă între 9000 si 12000 euro, iar o cameră video ajunge la 14000 euro pentru o singură direcție pe o arteră (inclusiv costul montării stâlpului). Costuri și mai mari implică fibra optică necesară transferului de informații de la senzori către o locație principal, minim 8000 euro pe kilometru. Aceste costuri le fac nepractice pentru țări în dezvoltare.

Posibile întreruperi ale traficului pentru defecțiuni ale sistemului sau întreținere. Defecțiunile acestori tipuri de senzori necesitând intervenția umană, este corect să presupunem că reparațiile implică și întreruperea traficului;

Datorită costurilor mari, acești senzori sunt plasați la distanțe mai mari, ceea ce înseamnă ca defecțiunea sau funcționarea greșită a unui singur senzor poate altera foarte mult calitatea informațiilor.

B) Folosirea autovehiculelor dotate cu sisteme GPS ca “sonde”: dacă un

dispozitiv GPS este prezent în mașina sau în telefon, viteza autovehicului poate fi obținută prin locația GPS în diferite puncte în timp. Acest sistem este deja folosit cu succes de site-ul www.traffic.com. Totuși, sistemele bazate pe GPS prezintă câteva probleme:

Numărul dispozitivelor GPS nu este foarte mare, mai ales în piețele în dezvoltare, și este disponibil doar pe unele modele de telefoane;

Obținerea informațiilor privind locația cu ajutorul GPS-ului este foarte posibil să golească bateria telefonului;

Informațiile privind locația unui anume telefon ridică probleme mari privind intimitatea;

Pentru obținerea informațiilor, calea dintre dispozitiv și satelit trebuie să fie liberă, ceea ce face sistemul inutil în orașe cu clădiri foarte înalte, în zone cu tuneluri multe, etc.

C) Triangularea semnalului de pe telefonul mobil: locația estimativă a

telefonului poate fi obținută prin triangularea semnalului primit de diferite stații de la telefon. Aceste semnal este primit când telefonul este într-o convorbire.

Pentru a obține date precise despre viteză, această triangulare trebuie făcută pentru același telefon în minim două locații diferite. Totuși, studiile au arătat că și acest sistem, deși este foarte ieftin, este mai mult util pentru detectarea vitezelor pe autostrăzi, și ridică diverse probleme:

Acuratețea locației este estimată între 100 si 300 de metri. Ȋn oraș, informațiile atât de vagi nu ajută, și cum numărul autostrăzilor în piețele nedezvoltate încă este mic spre foarte mic, acest sistem devine foarte puțin util;

Estimarea locației necesită ca telefonul să fie implicat într-o convorbire, însă este ilegal în foarte multe țări să vorbești la telefon în timp ce conduci. De asemenea, pentru a putea face triangularea, telefonul trebuie să fie implicat într-o convorbire cu o durată suficient de mare;

Ȋncarcă și mai mult rețeaua mobilă care și așa prezintă probleme în mai multe țări.

Ȋn continuare voi denumi sistemul cu numele generic “BlueTraffic”, așa cum l-am prezentat și la Sesiunea de Comunicări științifice – ITS din anul 2011.

Pentru a ilustra cât mai bine avantajele și dezavantajele fiecărui sistem, am conceput tabelul 4.1.1.1.

Tabel 4.1.1.1. Comparație între caracteristicile sistemelor

4.1.2. Funcționarea sistemului

Sistemul BlueTraffic se bazează pe două observații cheie:

Mulți navetiști au telefoane cu Bluetooth (în ziua de azi, majoritatea telefoanelor beneficiază de această funcție);

Un dispozitiv Bluetooth are nevoie doar să fie în starea de căutare pentru a detecta alte dispositive Bluetooth nefiind necesară o conexiune între cele două;

Bazându-mă mai ales pe cea de-a doua observație, pot explica în mod simplist funcționarea sistemului, folosind figura 4.1.2.1.:

Cei doi senzori (A și B) sunt compuși dintr-un router Asus, model WL500GP și un dispozitiv Bluetooth de Clasa 1. Senzorii sunt conectați la un server central care știe cu exactitate distanța reală dintre cei 2 senzori. Ȋn momentul în care autovehiculul trece prin dreptul senzorului A, acesta detectează MAC-ul telefonului aflat în acel autovehicul sau MAC-ul dispozitivului Bluetooth integrat în autovehicul și trimite informația către server. Acesta reține MAC-ul dispozitivului, ID-ul senzorului care l-a detectat și ora exactă în format oră:minute:secunde.

Ȋn momentul în care senzorul B detectează același dispozitiv și trimite informația către server, server-ul conștientizează că este vorba despre același dispozitiv, face asocierea, și cunoscând distanța exactă dintre cei doi senzori și ora

exactă la care dispozitivul a fost detectat de cei doi senzori, poate să spună cu ce viteză a circulat acel autovehicul pe tronsonul de drum dintre cei doi senzori.

Bineînțeles, pentru o mult mai mare acuratețe, server-ul face aceleași calcule pentru fiecare asociere în parte astfel putând să ofere informații precise despre viteza medie de deplasare pe fiecare tronson de drum în parte.

Lungimea tronsoanelor diferă în funcție de distanța dintre senzori. Drumul poate fi împărțit în multe bucăți mici sau pot fi unite informațiile de la mai multi senzori. Tocmai în acest fapt constă utilitatea proiectului, senzorii fiind ieftini, pot fi plasați chiar la fiecare intersecție in cazul traficului urban sau la câteva sute de metri în cazul traficului interurban.

Ȋn continuare, voi expune câteva date experimentale menite să răspundă câtorva întrebări importante:

Dacă senzorul de pe marginea drumului este de Clasa 1, și dispozitivul Bluetooth cu care sunt utilate majoritatea telefoanelor mobile este de Clasa 2, care este distanța efectivă la care un senzor poate detecta un telefon?

Pot senzorii statici de pe marginea drumului, cu o rază de detecție de 100 de metri, să detecteze dispozitivele Bluetooth aflate în autovehicule care circulă cu viteze foarte mari?

Din moment ce estimarea timpului de călătorie dintre cei doi senzori va avea erori, cât de mari pot fi acestea?

Există suficienți oameni care circulă cu Bluetooth-ul activat la telefon?

Experiment 1: Ȋn acest prim experiment, am folosit un dispozitiv Bluetooth de Clasa 1 lăsat să scaneze continuu. Am plasat un telefon utilat cu dispozitiv Bluetooth de Clasa 2 la diverse distanțe față de senzorul de Clasa 1. La fiecare distanță am pornit Bluetooth-ul din telefon pentru 15 s. Am repetat acest pas de mai multe ori și am făcut două notații: numărul de dăți în care telefonul a fost detectat și media timpului de detecție. Prima notație am convertit-o în probabilități. Rezultatele experimentului le-am notat în tabelul 4.1.2.1., aflat mai jos:

Tabel 4.1.2.1. Rezultate Experiment 1

Din acest experiment am extras două concluzii importante:

Distanța de detecție în care putem avea încredere este chiar mai

mare decât 60 de m, chiar și cu dispozitivul Bluetooth de Clasa 1 ieftin pe care l-am folosit (25 ron).

Timpul mediu de detecție ne spune cu cât poate să circule un

vehicul pentru a fi detectat de senzorii de pe marginea drumului. Să presupunem că avem un vehicul care circulă cu 40km/h (viteza tipică de circulație în București), ceea ce înseamnă 11m/s. Acum, timpul necesar autovehicului să parcurgă cei 120 de metri în care poate fi detectat de senzor este de 11 secunde. Aceste 11 secunde înseamnă cam de 5.5 ori mai mult decât are nevoie senzorul să detecteze telefonul la distanța de 60 de metri.

Experiment 2: Acest experiment a fost făcut folosind o mașină în mișcare pe 2 drumuri din București: unul foarte aglomerat și unul pe care traficul este ușor. Pe fiecare din cele două drumuri am folosit doi senzori BlueTooth de Clasa 1, ținuți de două persoane (A și B) aflate la distanța de 600 de metri între ele. Mașina a trecut de

5 ori pe fiecare din cele două drumuri (cu viteza de 60-80 km/h pe drumul liber și 10-25 km/h pe drumul aglomerat), prin dreptul celor două persoane care țineau senzorii. Timpul de detecție a fost măsurat în două moduri:

Măsurare manuală: când trecea autovehiculul prin dreptul ei, persoana A nota ora, același lucru făcându-l și persoana B. Diferența dintre cei doi timpi este timpul efectiv și real de călătorie.

Timpul de călătorie BlueTraffic: Senzorii au detectat ora la care autovehiculul a trecut prin dreptul lor. Pentru că un dispozitiv Bluetooth poate să fie detectat de mai multe ori în vecinătatea unui senzor aflat pe marginea drumului, sistemul face o medie a timpului de detecție pentru fiecare MAC. DIferența dintre timpii de detecție ai celor doi senzori este timpul estimat de călătorie.

După măsurarea timpului de călătorie în cele două moduri, am putut să observăm diferența dintre cele două masurători. Această diferență ne oferă o eroare estimativă a sistemului, așa cum este prezentat în tabelul 4.1.2.2.

Tabel 4.1.2.2. Statistica erorilor sistemului

Din acest experiment am extras două concluzii importante:

Să se noteze că eroarea este 9 s în cel mai rău caz și că această

eroare nu crește odată cu creșterea distanței dintre cei doi senzori. Prin urmare, eroarea, ca procentaj din timpul efectiv de călătorie, este foarte mică și este de obicei mai puțin de 5% pentru senzorii aflați la 2 km distanță.

De asemenea, autovehiculele în mișcare sunt detectate cu o

probabilitate foarte bună de către senzorii Bluetooth. Ȋn acest experiment, senzorul Bluetooth de Clasa 1 a detectat autovehiculul în mișcare de 10 ori din 10 treceri la ambele persoane (A și B).

Experiment 3: O întrebare importantă este dacă există suficiente dispozitive Bluetooth active și dacă senzorii pot detecta vehiculele în condiții reale. Acest experiment a folosit doi senzori plasați în oraș la distanță mai mare de un km. Pe 16 mai, într-o zi de miercuri, între 10 AM si 12:30 PM, senzorii au descoperit 207 si respectiv 185 de MAC-uri unice. Asta se traduce prin 1.4 si 1.26 MAC-uri unice pe minut. Numărul MAC-urilor comune descoperite de cei doi senzori a fost 103. După

cum voi demonstra în continuare, acest număr este suficient pentru a oferi date precise despre trafic.

4.2. Arhitectura sistemului

Arhitectura sistemului BlueTraffic are mai multe blocuri constructive și nivele. Ȋn figura 4.2.1. voi prezenta arhitectura completă a sistemului, explicând rolul fiecărui bloc.

Așa cum se observă în figura de mai sus, sistemul are trei componente principale: senzorii de pe marginea drumului (Road Sensors), serverul central (Central Backend Server) și motorul de procesare a cererilor (Query Processing Engine). Ȋn continuare voi descrie pe scurt funcționarea sistemului pe baza schemei arhitecturale:

Un dispozitiv Bluetooth trece pe drumul acoperit de senzorii Bluetooth;

Senzorii detectează MAC-ul dispozitivului și notează ora detecției;

La o perioadă de timp, fiecare senzor transmite un “pachet” de MAC-uri

și ore de detecție către serverul central;

Serverul central colectează datele, le filtrează (cum voi explica mai jos)

și le salvează în baza de date;

Un utilizator cere (fie prin intermediul site-ului web sau al unui SMS)

timpul de călătorie dintre punctul A și punctul B. Motorul de procesare a cererilor înregistrează cererea și o trimite către serverul central;

Serverul corelează MAC-urile și timpii de detecție de la diferiți

senzori pentru a calcula timpul de călătorie între punctele A și B. Rezultatul este trimis către motorul de procesare a cererilor și mai departe înapoi către utilizator.

Acum voi explica, mai pe larg, rolul fiecărei componente:

Senzorii de pe marginea drumului (Road Sensors): aceștia sunt

compuși din dispozitivul Bluetooth de Clasa 1 si routerul Asus WL500GP conectat la rețea sau dotat cu un transmițător wireless pentru transmiterea datelor. Router-ului i se schimbă firmware-ul cu o distribuție de mini-Linux. Costul pe fiecare senzor ar trebui să ajungă la 350 ron.

Serverul central (Central Backend Server): acesta are patru unități

funcționale:

Colectorul de date (Sensor data collector): acest modul primește datele de la toți senzorii și le trimite către Filtrul de date (data-cleanser). Datele de la senzori neprelucrate sunt salvate în următoarea formă: ID-ul senzorului, MAC-ul dispozitivului detectat, ora detecției;

Filtrul de date (Data cleansing engine): acest modul curăță datele brute (traficul pedestru, vehiculele care staționează, etc.), folosind tehnici simple de filtrare;

Calculatorul de timp pe segmente (Segment time computer): primind datele filtrate, acest modul face un prim calcul estimativ pentru fiecare segment de drum (un segment de drum este lungimea de drum dintre doi senzori consecutivi) și menține o medie dinamică a timpului de călătorie;

Baza de date (Database): o bază de date mySQL cu tabele care stochează (pentru fiecare segment de drum) timpul real de călătorie pentru fiecare segment, precum și un rezumat al timpilor de călătorie precedenți;

Motorul calculului de traseu (Route computation engine): acesta este cel mai important modul și implementează câteva inovații algoritmice. Acest modul ia cererile de la Motorul de procesare a cererilor, interacționează cu baza de date și calculează timpul de călătorie între sursă și punctele-destinație. Pentru a răspunde satisfăcător unei cereri, acest modul trebuie să îndeplinească două funcții-cheie:

Prin tehnici statistice să rafineze timpul estimat de călătorie pentru fiecare segment prin corelări între diferite segmente de drum;

Să folosească tehnici de statistică pentru a prezice timpul de călătorie în viitor și să poată răspunde la întrebări de genul “Care este timpul de călătorie între punctele A și B peste 3 ore?”.

Motorul de procesare a cererilor: acesta procesează interogările sosite de la utilizatori (sosite prin SMS sau interfața web) și trimite cererea către Motorul calculului de traseu într-o formă potrivită.

4.3. Configurarea unui firmware specific

După o serie de încercări și experimente, am ajuns la concluzia că cel mai potrivit router care să intre în alcătuirea senzorului de pe marginea drumului este modelul WL500GP de la producătorul Asus, așa cum este prezentat în figura 4.3.1.

Software-ul intern al routerului nu permite instalarea modulului pentru Bluetooth, de aceea trebuie să apelăm la un “articifiu tehnic” și să instalăm în memoria internă a router-ului o mini-distribuție de Linux numită OpenWRT, așa cum este prezentată în figura 4.3.2.

La fel ca toate produsele Linux, și această distribuție se poate descărca gratis de pe Internet, fără alte implicații legale ulterioare.

Această interfață poate fi accesată cu orice browser de Internet, în câmpul “Adresă” trebuie scris IP-ul intern al routeru-ului, și anume 192.168.1.1

Interfața face mai ușoară interacțiunea cu memoria internă a router-ului. Aici se pot instala diverse drivere, soft-uri, pachete, etc., așa cum sunt și cele pentru USB sau Bluetooth.

Pentru modificările care nu se pot face în interfață, accesăm memoria internă a router-ului cu ajutorul programului Putty, software deasemenea gratis. Accesarea se face ca și în cazul browserelor, introducând în câmpul “IP Adress” adresa router-ului, așa cum este prezentat în figura 4.3.3.

După accesarea router-ului, trebuie să ne logăm pentru a putea face modificări, folosind contul “root” si parola “admin”, așa cum este prezentat în figura 4.3.4.

După logare, cu ajutorul comenzii “hciconfig”, routerul activeaza modulul Bluetooth și este în așteptarea comenzii “hcitool scan”, comandă care îi “spune” router-ului să scaneze și să găsească dispozitivele Bluetooth aflate în raza de acțiune a dispozitivului Bluetooth alimentat de router prin portul USB, așa cum este prezentat în figura 4.3.5.

Pentru a obține mult mai multe detalii despre un dispozitiv anume, se poate folosi comanda “hcitool info X”, unde X este MAC-ul dispozitivului despre care vrem să obținem mai multe informații.

Listă de figuri și tabele

6.1. Listă de figuri

1. Figura 2.1.2.1. Montare pe stâlp vertical ……………………………………….. 10

2. Figura 2.1.2.2. Montare la aproximativ 15 m înaintea zonei monitorizate …….10

3. Figura 2.1.2.3. Detectarea trecerii pe culoarea roșie a semaforului, a circulației pe contrasens, a virajelor efectuate neregulamentar, simultan, pe două benzi de circulație …………………………………………………………………………………11

4. Figura 2.1.2.4. gestionarea simultană a mai multor tipuri de plăcuțe de înmatriculare ……………………………………………………………………………11

5. Figura 2.1.2.5. Unitatea de detecție dispune de două camere video …………13

6. Figura 2.1.2.6. Serverul T-RED este activ doar pe durata culorii roșii a

semaforului ……………………………………………………………………………..13

7. Figura 2.1.3.1. Detectorul de trafic TDD1-MW …………………………………..15

8. Figura 2.1.4.1. Detectoare de trafic TDC1 ……………………………………….18

9. Figura 2.2.1. Detector din seria seria TDC4 ………………………………………21

10. Figura 2.3.2.1. PRIMOS Motion ………………………………………………….31

11. Figura 2.3.2.2. PRIMOS Meteo …………………………………………………..32

12. Figura 2.4.4.1. Ierarhia gestionării deșeurilor …………………………………..36

13. Figura 3.1.1.1. Schema bloc a unui sensor wireless …………………………..47

14. Figura 3.1.2.1. Arhitectura rețelei de senzori corespunzând unei tactici militare …………………………………………………………………………………………….52

15. Figura 3.1.2.2. Arhitectura generală a unei rețele de senzori ………………..56

16. Figura 3.2.2.1. Sistemul de comunicații între vehicule V2V ………………….69

17. Figura 3.2.3.1. Sigla oficială a tehnologiei Bluetooth ………………………….71

18. Figura 3.2.4.1. Sigla oficială a tehnologiei GSM ………………………………73

19. Figura 3.2.5.1. Sigla oficială a sistemului NAVSTAR …………………………75

20. Figura 4.1.2.1. Funcționarea de bază a sistemului ……………………………80

21. Figura 4.2.1. Arhitectura sistemului BlueTraffic ………………………………..83

22. Figura 4.3.1. Router-ul ASUS WL500GP ……………………………………….85

23. Figura 4.3.2. Interfața de lucru OpenWRT ………………………………………86

24. Figura 4.3.3. Programul Putty …………………………………………………….87

25. Figura 4.3.4. Interfața Putty ………………………………………………………87

26. Figura 4.3.5. Rezultatele scanării ………………………………………………..88

6.2. Listă de tabele

1. Tabel 3.2.3.1. Clasificarea dispozitivelor Bluetooth în funcție de raza de acoperire ……………………………………………………………………………………………71

2. Tabel 4.1.1.1. Comparație între caracteristicile sistemelor …………………….79

3. Tabel 4.1.2.1. Rezultate Experiment 1 ……………………………………………81

4. Tabel 4.1.2.2. Statistica erorilor sistemului ………………………………………82

Bibliografie

1. Vikram Srinivasan, Teleport: An Open, Accurate and Flexible System to Measure Traffic Flow, 2012

2. Stanley Young, Bluetooth Traffic Monitoring – Technical Attributes and Applications, University of Maryland, 2010

3. http://ebookbrowse.com/tehnici-de-rutare-in-retelele-de-senzori-wireless-doc-d136619638

4. http://www.anpm.ro/

5. http://www.scribd.com/doc/86591978/Modele-Senzori-Wireless-Var-2

6. http://protlc.net/introducere-in-gprs/

7. http://lochner.ro/

8. http://www.swarco.com/romania-ro/

9. http://www.paginamedicala.ro/stiri-medicale/Date-despre-starea-de-sanatate_-transmise-prin-senzori-wireless-atasati-de-corpul-uman_16896/

10. http://www.spectromas.ro/index.php?page=news&id=6

11. http://www.et.upt.ro/admin/tmpfile/fileO1288535592file4ccd7e28af89e.ppt

12. http://inginerie-arad.ro/tutoriale_senzori/index5_bun.html

13. http://en.wikipedia.org/wiki/General_Packet_Radio_Service

14. http://en.wikipedia.org/wiki/Dedicated_short-range_communications

15. http://ro.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

16. http://ro.wikipedia.org/wiki/GSM

17. http://ro.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

Glosar de termeni

Linux-Based = software bazat pe una din distribuțiile de la producătorul Linux.

Adresă MAC (Media Access Control address) = un număr întreg pe 6 octeți (48 biți) pe rețelele Token-ring sau Ethernet folosit la identificarea unui calculator într-o rețea locală.

TLS (Transport Layer Security) = protocol criptografic ce asigură securitatea comunicațiilor pe Internet.

Magistrală CAN (Controller Area Network) = magistrală de date cu mare viteză de transmisie.

Magistrală RS 485 = magistrală serială de date.

LISA+ = software pentru planificarea și managementul intersecțiilor semnalizate.

WIM (Weigh in Motion) = cântărirea autovehiculelor în mișcare.

GIS (Geographic Information System) = Acest sistem e utilizat pentru a crea, stoca, a analiza și prelucra informații distribuite spațial printr-un proces computerizat. Tehnologia GIS poate fi utilizată în diverse domenii științifice cum ar fi: managementul resurselor, studii de impact asupra mediului, cartografie, planificarea rutelor.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) = sistem amplu de masura si control folosit pentru monitorizarea sau controlul proceselor chimice, fizice sau de transport.

SNGD = Strategia Națională de Gestionare a Deșeurilor

MSDU = MAC Service Data Unit

MANET (Mobile Ad hoc NETwork) = Rețelele mobile ad hoc

AFS = Adaptive Forwarding Scheme

GAF = Geographic Adaptive Fidelity

NMT = Sistem de radiotelefonie celulară

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) = este unul din standardele generației a treia de comunicație radio mobilă 3G.

DECT = Digital Enhaced Cordless Telephony

Bibliografie

1. Vikram Srinivasan, Teleport: An Open, Accurate and Flexible System to Measure Traffic Flow, 2012

2. Stanley Young, Bluetooth Traffic Monitoring – Technical Attributes and Applications, University of Maryland, 2010

3. http://ebookbrowse.com/tehnici-de-rutare-in-retelele-de-senzori-wireless-doc-d136619638

4. http://www.anpm.ro/

5. http://www.scribd.com/doc/86591978/Modele-Senzori-Wireless-Var-2

6. http://protlc.net/introducere-in-gprs/

7. http://lochner.ro/

8. http://www.swarco.com/romania-ro/

9. http://www.paginamedicala.ro/stiri-medicale/Date-despre-starea-de-sanatate_-transmise-prin-senzori-wireless-atasati-de-corpul-uman_16896/

10. http://www.spectromas.ro/index.php?page=news&id=6

11. http://www.et.upt.ro/admin/tmpfile/fileO1288535592file4ccd7e28af89e.ppt

12. http://inginerie-arad.ro/tutoriale_senzori/index5_bun.html

13. http://en.wikipedia.org/wiki/General_Packet_Radio_Service

14. http://en.wikipedia.org/wiki/Dedicated_short-range_communications

15. http://ro.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

16. http://ro.wikipedia.org/wiki/GSM

17. http://ro.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System