Модели, методы и программные средства построения сложных адаптивных систем дорожного движения

• Автор: Алюшин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11, 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1. ИМИТАЦИЯ ПОВЕДЕНИЯ СЛОЖНЫХ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

1.1 Имитация дорож1 юго движения

1.1.1 Классы существующих моделей.

1.1.2 Компьютерные тренажерные системы

1.1.3 Компьютерноуправляемые объекты как основная составляющая визуального окружения.

1.1.4 Особенности имитации дорожного движения в тренажерных системах

1.1.5 Анализ существующих систем имитации дорожного движения

1.2 Анализ особенностей сложных адаптивных систем.

1.2.1 Понятие сложной адаптивной системы

1.2.2 Свойства сложной адаптивной системы.

1.2.3 Самоорганизация определяет поведение сложной адаптивной системы.

1.2.4 Меры сложности
1.2.5 Дорожное движение как сложная адаптивная система
1.3 Методы моделирования сложных адаптивных систем
1.3.1 Моделирование сложных адаптивных систем на основе агентных моделей
1.3.2 Свойства автономных агентов.
1.4 Моделирование дорожного движения как сложной адаптивной системы.
1.4.1 Применение агентноориентриовапного подхода к моделированию дорожного движения
1.4.2 Архитектуры автономных агентов
1.4.3 Методы взаимодействия агентов.
1.4.4 Методы разрешения конфликтов
1.4.5 Моделирование дорожного движения на основе клеточного автомата
1.5 Постановка задачи диссертационного исследова 1ия.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ИМИТАЦИИ СЛОЖНОЙ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ.
2.1 Архитектура автономного адаптивного агента
2.1.1 Модель агента и среды функционирования
2.1.2 Модель адаптивного агента.
2.1.3 Спецификация задачи агента в среде
2.1.4 Дополнительные требования к агенту
2.1.5 Взаимодействие агентов
2.1.6 Разрешение конфликтов.
2.2 Поведение автономного адаптивного агента в дорожном движении
2.2.1 Факторы и поведения.
2.2.2 Выбор результирующего воздействия.
2.2.3 Алгоритм определения приоритетов в конфликтных ситуациях
2.2.4 Оценка сложности модели автономного адаптивного агента
2.3 Разработка комплексного подхода к имитации сложных адаптивных систем
2.3.1 Интеграция микроскопических и мезоскопических моделей.
2.3.2 Многоагентная модель на основе клеточного автомата
2.3.3 Методы представления модели клеточного автомата в виртуальном окружении
2.3.4 Оценка сложности модели на основе клеточного автомата.
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
3.1 Модели данных для представления дорожной обстановки.
3.1.1 Дорожная сеть города
3.1.2 Объекты правил дорожного движения.
3.1.3 Представление синтетического окружения в виде КА
3.1.4 Представление упражнений
3.1.5 База данных дорожной сети.
3.2 Реализация агента.
3.2.1 Физическая модель представления агента в двумерном пространстве.
3.2.2 Взаимодействие агента со средой.
3.2.3 Взаимодействие агентов
3.2.4 Структура агента
3.3 Реализация системы имитационного моделирования
3.3.1 Принципы построения программной реализации
3.3.2 Структура тренажерного комплекса
3.3.3 Распределенная система моделирования.
3.3.4 Структура системы имитации дорожного движения
3.3.5 Особенности реализации системы.
3.3.6 Поток данных при осуществлении компьютерного моделирования.
3.4 Реализация инструменталы ьх средств редактирования дорожной карты
3.4.1 Подготовка данных для компьютерного моделирования
3.4.2 Функциональность редактора дорожной обстановки.
3.4.3 Структура редактора дорожной карты.
4. АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ, МЕТОДОВ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
4.1 Внедрение системы имитации дорожного движения
4.1.1 Комплексный тренажер вождения автобуса ЛиАЗ ГУП Мосгортранс.
4.1.2 Тренажер вождения легкового автомобиля ВАЗ РОСТО
4.1.3 Тренажер вождения грузового автомобиля Урал минская военная академия
4.1.4 Тренажер вождения грузового автомобиля КАМАЗ РОСТО.
4.1.5 Комплексный тренажер вождения легкового автомобиля ВАЗ ФСО РФ .
4.2 Апробация высокоуровневого поведения системы адаптивных агентов
4.2.1 Сложность функционирования агента
4.2.2 Поведение системы адаптивных агентов с точки зрения транспортных характеристик
4.2.3 Наличие самоорганизации в системе адаптивных агентов.
4.2.4 Сложность функционирования системы адаптивных агентов
4.3 Анализ полученных результатов
4.3.1 Выполнение дополнительных требований.
4.3.2 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Наиболее жесткие требования по реалистичности визуального окружения предъявляются к тренажерным системам, используемым для отработки навыков специфических профессий . Как правило, действия представителей этих профессий связаны не только с технологическим риском определенной сферы жизнедеятельности, но и с риском для жизни окружающих людей. Примером могут служить современные интерактивные системы обучения работников атомной отрасли и энергетики , военных , медицинских работников , а так же работников транспортной области . Последние лет характеризуются взрывным ростом числа разрабатываемых компьютерных тренажеров для обучения вождению наземных транспортных средств . Популярность применения компьютерных тренажеров обусловлена уменьшающейся стоимостью используемого оборудования и большими достижениями технологий разработки программных и аппаратных средств. Рис. Внешний вид тренажера вождения легкового автомобиля. Тренажер вождения ТВ имитаторы, механические или компьютерные, моделирующие управление какимлибо транспортным средством. На рисунке 1 представлен внешний вид тренажера, разработанного ООО ПФ ЛОГОС. Низкоуровневые тренажеры достаточно сильно распространены в силу их невысокой стоимости и простоты в использовании и обслуживании. К этой группе можно отнести китайский тренажер , малазийский тренажер на основе ПК и др. Среднеуровневые тренажеры пользуются все большей популярность по причине их достаточной реалистичности в дополнении с системами визуальной и звуковой имитации. Наибольшее распространение они получили в правительственных и академических областях. К ним можно отнести испанский тренажер, разработанный в мадридском политехническом институте , симулятор западного транспортного института , симулятор уличного вождения из китайской академии коммуникаций , голландский кабинный симулятор и др. Высокоуровневые ТВ используют передовые программноаппаратные средства и структурные компоненты. Вследствие их высокой стоимости они эксклюзивно доступны в университетах, правительственных агентствах и исследовательских центрах ведущих автомобильных производителей. К ним относятся тренажер университета штата Айова , i III шведского транспортного национального институга , тренажеры токийского университета и немецкого государственного университета . Рис. Индустрия по разработке и применению компьютерных ТВ в России в настоящее время активно развивается. Об этом свидетельствует наличие в Федеральной целевой программе по повышению безопасности дорожного движения следующих мероприятий, реализуемых с помощью компьютерных тренажеров разработка тренажеров для образовательных учреждений, оснащение современным оборудованием федеральных образовательных учреждений, оснащение тренажерной техникой для профессионального тренинга водителей и др. Дополнительным стимулом к развитию отрасли является программа, разработанная ГИБДД и Минобрнауки РФ, по увеличению числа часов обучения на тренажерах при подготовке водителей легковых автомобилей. Основные направления существующих исследований, связанных с применением ТВ представлены в таблице 1. Табл. Изучение поведения водителей Отвлекание и ослабление внимания измерение поведения водителей поведение молодых водителей столкновения . Обучение и тренировка Базовое обучение вождению обучение действию в экстремальных ситуациях обучение сохранению правильного обзора. Разработка и оценка транспортной инфраструктуры Система дорожных знаков система дорожной разметки, лежащих полицейских и пр. Медицинское применение Наркотики и алкоголь поддержка клинических испытаний биомеханика столкновений. Эргономика и изучение восприятия Визуальные и звуковые помехи при вождении восприятие обратной связи на симуляторах морская болезнь пожилые водители. Изучение интеллектуальных транспортных систем Система адаптивного круиз контроля приборная панель на ветровом стекле система предупреждения о столкновении другие технологии по оснащению транспортных средств. Оценка административных методов Разработка и оценка новых правил и стандартов городская и пригородная дорожная обстановка.