bilgiz.org

Akilli kavşAK

  • 1. Araç trafiğini çalışma nedenleri
  • 2. Sistem yaklaşımı: TYBS
  • 3. Akıllı kavşak modeli
  • 4. Akıllı kavşak kullanım senaryoları ve teknoloji tabanı
  • 4.2. Kavşak Bilgi Ekranları
  • 4.3. Kavşaklar Arası Geniş Alan Ağı
  • 4.4. Kavşak Algılayıcılar Ağı (ağları)
  • 4.5. Kavşak Anlamsal Veb Hizmetleri
  • 4.6. Kavşaklar Arasında Etkileşim
  • 4.7. Kavşak ile Taşıt Arasında Etkileşim
  • 4.8. Kavşak ile Sürücü Arasında Etkileşim
  • 4.9. Kavşak ile Yayalar Arasında Etkileşim
  • 4.10. Kavşak ile Yolcular Arasında Etkileşim



  • Tarih29.06.2017
    Büyüklüğü33.75 Kb.

    Indir 33.75 Kb.

    Akıllı Kavşak:
    Trafik Yönetimiyle Kişilerin Yaşam Kalitesini Geliştirmek

    Atilla ELÇİ1 ve Behnam RAHNAMA2


    Doğu Akdeniz Üniversitesi
    İnternet Teknolojileri Araştırma Merkezi
    ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü
    Gazimağusa, KKTC

    {1Atilla.Elci, 2Behnam.Rahnama}@EMU.edu.tr


    Özet


    Trafik ve taşıma sistemlerindeki son araştırmalar, taşıta yerleştirilen bilgi teknolojisi sistemleri kullanarak sürücü ve yol güvenliğini artırmak üzerinde yoğunlaşmaktadır. Vurguyu taşıt aracı üzerine koymak az iskan edilen kırsal alanlarda anlaşılırdır, oysa banliyölerde ve şehir merkezinde kavşaklara önem vermek daha akılcıdır. Bir kavşak, araçların aktığı ve akışların kesiştiği trafik ızgarasındaki bir işlemci düğümüne benzetilebilir. Bu bakış açısında trafik sistemi bir kavşaklar ağıdır; araç, sürücü, yolcu ve yayanın sayısal kapsamaya alınması en iyi akıllı çevreyi oluşturan akıllı kavşaklarda gerçekleştirilir. Kavşak ağı, o zaman hareketli kentsel topluluklarda yaşamın kalitesini geliştirmenin aracısı olarak kullanılabilir. Bu çalışma, tasarlanan bir trafik ve bilgi yönetimi sistemi kullanan bir senaryoyu içerir. Özerk anlamsal etmen tabanlı yazılımı, algılayıcı ağı ve telli/telsiz bütünleşik iletişim altyapısı ile oluşturulacak bir akıllı kavşağı tanımlar.

    Anahtar sözcükler: Akıllı kavşak, özerk anlamsal etmenler, çoklu etmen sistemi, trafik yönetim sistemi, trafik bilgi sistemi, akıllı çevre, yaşam kalitesi, çevreleyen akıl.

    1. Araç trafiğini çalışma nedenleri


    Çağcıllık kendini en çok yoğun insan yerleşimlerimdeki araç akışı ile belli eder. Trafik akışının yönetimi, modern günümüz şehirlerinde bundan dolayı bir gereksinimdir; yol ağının örgütlenmesi ve kesişimlerin inşaası üstün önemdedir. Trafik yönetimi, kesişimin ve çoğunlukla ışıklı kavşaklar eliyle geçiş üstünlüğünün düzenlenmesine dayanır. Bu çalışma, yaşamın kalitesini geliştirmenin bir yordamı olarak, daha iyi trafik yönetimi sağlanması için kavşaklara çevreleyen akıl aşılama ve giderek yenilikçi katma değerli hizmetler yaratmanın ayrıntıları üzerinedir.

    Araç trafiği bir çok nedenle incelenmektedir. En genel amaç, kişilerin ve malların emin taşınması için kent caddelerinde trafik akışının düzenlenmesidir. Son zamanlarda bir çok araştırma ve geliştirme eliyle, genel trafik sisteminin akıllı bir ağa dönüştürülmesi, emniyetin artırılması, sürücülerin ilerideki tehlikeler hakkında uyarılması, yolcu ve halkın trafik akışı hakkında bilgilendirilmesi vs. amaçlanmaktadır. Bunlar, trafiğin izlenmesi [1, 2], akıllı taşıma sistemi geliştirilmesi [3], e-emniyet girişimi [4, 5], veri derleme ve dağıtma [6] gibi konulardadır. Bu çalışmaların hepsi, trafik değil araç üzerine odaklanmaktadır. Araç ile sürücüsü arasında veya sürücü ile dışarıdaki insan sistemleri arasında bağlantı kurmak amacıyla araca ekipman takılması genel yaklaşımdır; böylece insan işletmen her zaman gerekmektedir [7]. Sürücü ve araç ile kavşak veya her iki yandaki yazılım etmenleri arasında doğrudan etkileşimin henüz araştırılmadığı anlaşılmaktadır. İnanıyoruz ki bu ciddi bir atlamadır; bu yönde bir çalışma kentsel trafik sistemlerinde yeni katma-değerli ve daha önceleri görülmemiş hizmet düzeylerinin sağlanmasına yol açacaktır. Söz konusu olan yanlızca trafik akışının yönetilmesi değildir; aynı zamanda eniyilenmesi ve istenilen düzeyde veri derlemesidir de. Yenilikçi bir hizmet olarak bir hastanın evi ile hastahane arasında hızlı ve emniyetli cankurtaran yolculuğu sağlanması istenebilir. Benzer düşünce, itfaiye taşıtları için uyarlanabilir. Böyle katma değerli hizmetlerin sağlanmasının yolu trafik ağının “akıllı kavşaklardan” oluşturulmasıdır.

    Bu çalışma, akıllı kavşak uygulaması için kaba tasarım fikirini ayrıntılandırır. Aşağıdaki bölüm tasavvur edilen bir Trafik Yönetim ve Bilgi Sistemi (TYBS) senaryosunu tanıtıyor; akıllı kavşak gerçekleştirimi üzerine ayrıntılı düşünceler bir sonraki bölümde verilmiştir.

    2. Sistem yaklaşımı: TYBS


    TYBS’nin gerçekleştirilmesi bir paradigma değişikliği ile yapılabilir. TYBS, kavşak işlevinin bir etmen gibi düşünüldüğü çok etmenli bir sistemdir; merkezi denetim ve komuta olarak ne istenirse ayrıca yüklenebilir. Kavşak etmeninin çevresinde akıl ve alan bilgisi biriktirerek özerk davranan bir işbirlikçi etmenler sistemi yaratılabilir. Bu nitelikte bir sistemde, merkezi komuta ve eşgüdümleme basitçe genel siyasa düzenlemesi ve gözlemeye indirgenebilir.

    Kavşakların anlam vebi hizmetleri olarak tasarlandığı bir TYBS’in bu çerçevede genel uygulamasındaki kimi sorunlar daha önce araştırılmıştı [8]. Görüldü ki bu yaklaşım gerçekçi ve sağlam sistemlere yol açacaktır. Bu yaklaşımın geçerliliğini gerçek yaşamda göstermek için şimdi bir proje önerisi yapılmış bulunuyor [9]. TYBS’nin gerçeklenmesini takiben, TYBS denetimindeki bir trafik ağında katma değerli bir hizmet olarak, cankurtaran çağrı, dağıtım ve yöneltiminin kolaylaştırılması öngörülüyor. Bu çerçevede, TYBS mimarisinin bileşenleri Şekil 1’deki kavramsal çizimde gösteriliyor. Buradaki anahtar düşünce, trafik ağında ilerleyen bir cankurtaranın geliştirilen akıllı kavşak ile etkileşimidir. Akıllı kavşak kavramının ayrıntılı incelenmesi halen araştırılmaktadır; bu çerçevede kullanılan modelleme aşağıdaki bölümde sunulmuştur.


    3. Akıllı kavşak modeli


    Akıllı kavşak (AK), yukarıda tanıtılan TYBS modelinin temel öğesidir. AK, trafik ışıklarını yönetir, yaklaşan araçları aldılar ve kavşağı terkedinceye kadar izler, onları tanır ve etkileşir ve bu arada bağlamsal çıkarsamaları not eder. AK, görevini kendisine bildirilmiş politikaya uyarak yürütür; yine de, yerel trafik durumu ve mevcut öncelikleri dikkate alarak özerk davranır. Bu işleri yürütürken AK kendi ontolojisine ve ortam verileri bağlamsal veri tabanına başvurur; komşu AK’lar ve merkezde çalışan TYBS uygulaması ile işbirliği yapar ve onlardan gelen isteklere yanıt verir. Bu konular aşağıdaki bölümde ele alınmaktadır.

    Eğer TYBS bir ızgara gibi düşünülürse, AK bir işlem düğümüne benzetilebilir. Bu anlamda AK, Kavşak Yönetim Yazılımı, ilgili siyasa, ontology ve veritabanı, sunucu, algılayıcılar, ekranlar, trafik ışıkları, ağ ve iletişim ekipmanını kapsayan çeşitli çevresel birimlerden oluşur.

    Kavşak Yönetim Yazılımı (KYY), trafik ışıklarını yönetmek, bilgi ekranlarını sürmek, algılayıcı ağını denetlemek ve onunla etkileşmek, geniş alan ağıyla iletişim, ve araç / sürücü istemcilerle etkileşim gibi kavşak yönetim ve bilgi işlevlerini yerine getirir. KYY bu işlevselliğin çoğunu anlam vebi hizmetleri [14] arayüzü yoluyla sağlar.

    Şekil 2 Bölünmüş yolda akıllı kavşak.


    Şekil 1 TYBS mimarisi ve bileşenleri.



    AK modeline bu girişten sonra, ilgili kullanım biçimleri dikkate alınarak AK’nın işlevselliği ve çevre birimleri aşağıda tanıtılmıştır.

    4. Akıllı kavşak kullanım senaryoları ve teknoloji tabanı


    AK’da gerçekleştirilen önemli kullanım biçimleri aşağıda ele alınmıştır. Bunlar uygulanırken yararlanılan çeşitli bilgisayar ve iletişim teknolojilerine (BİT) de dğinilmiştir.

    4.1. Kavşak Işıkları Yönetimi


    KYY trafik lambalarını özerkçe yönetir. Işıkların yön, süre ve sırası TYBS tarafın da AK’ya verilen hizmet ontolojisi ve siyasası uyarıncadır. Trafiğin anlık durumunun gereklerine göre geçici değişimlere karşılık vermek amacıyla KYY kavşak hizmet siyasasında geçici değişiklikler yapabilir. Kavşağın hizmet siyasası ve ontolojisi gerektikçe TYBS tarafından güncelleştirilir.

    4.2. Kavşak Bilgi Ekranları


    Kavşak çevresinde bilgilendirme gerekleri uyarınca yerleştirilmiş bilgi ekranları bulunur. Bunlar halkın ve şoförlerin bilgilendirilmesi ve yönlendirilmesi için kullanılır. Ekranlar, hizmet siyasası ve ontolojisi uyarınca KYY tarafından yönetilir. Şekil 2’de, bölünmüş yol kavşağı, KYY ve çevre birimleri gösterilmiştir.


    4.3. Kavşaklar Arası Geniş Alan Ağı


    Kavşak, TYBS ızgarasında bir işlem düğümüdür; bütün kavşaklar ortak TCP/IP ağı ile bağlantılandırılmıştır. KYY oldukça kendine yeterlidir; bu nedenle, komşuları ve merkezdeki TYBS sunucusu ile kısa iletiler kullanarak haberleşir. Bir ölçüde bu KYY’nin anlamsal veb hizmetleri (AVH) kullanmasının sonucudur. İletişim ortamı telli veya GPRS, EDGE, ve WiFi gibi sabit telsiz iledir.

    4.4. Kavşak Algılayıcılar Ağı (ağları)


    Kavşakta taşıt algılama, yerini belirleme, ve kimlik bilgisi okuma işlevleri, yol altına, orta emniyet adasına veya yaya kaldırımının kıyısına yerleştirilmiş algılayıcılar üzerinden yapılır. Bunlar bir yerel ağ olarak AK’ya bağlanır ve KYY tarafından yönetilirler. Karşılık gelecek kimlik yayıncısı cihaz taşıta yerleştirilmiştir. Şekil 3 kavşak içindeki algılayıcı ağdaki alıcıların yerleşimini gösterir. Algılayıcılar RFID yaftaları olabilirler [10]. Şekil 4, taşıt aracı algılayıcısını ve keşif verisi vericisini gösterir.


    Şekil 3 Bir kavşakta emniyet adasına yerleştirilmiş algılayıcılar.
    frame2

    4.5. Kavşak Anlamsal Veb Hizmetleri


    KYY, standart anlam vebi (RDF, OWL, OWL-S), veb hizmetleri (SOAP, WSDL, UDDI) ve yaygın hesaplama (UPnP) teknolojileri kullanarak anlam vebi hizmetlerini uygular. Ilkin TYBS, KYY programının kalıbından bir KYY Anlam Vebi Hizmeti (AVH) yaratır; amaçlanan kavşağın verilerini, siyasasını, ve ontolojisini ona yükler; ve UDDI Sunucusuna kayıt ettirir. KYY AVH’de şu hizmetleri üstlenen bir çok AVH bulunur: TYBS ile iletişim, komşu kavşaklar ile etkileşim, kavşaktaki araçlar ve hareketli kullanıcıların isteklerini karşılamak; kavşak içi KYY görevlerini yürütmek; kavşak ve kavşaklar arası bağlantıların trafik verilerini kayıt ve iletimi; kendi ontoloji ve siyasasına gelecek günlemeleri alıp uygulamak; vs. Çok sayıda AVH’nin sağlandığı TYBS uygulamasında hangi AHV’nin kullanılacağı önceden belli olduğundan gerekli bağlantılandırmalar yapılmış bulunacaktır. Diğer yandan, katma değerli hizmetlerin yaratılmasında yararlanılacak AVH’ler işletim sırasında keşfedilebilir [15].

    4.6. Kavşaklar Arasında Etkileşim


    Her bir KYY, kendi çevre veritabanı yoluyla komşularını bilir. KYY AVH, [11’deki gibi] uyarlanabilir ve işbirlikçi çoklu etmen sistemi olarak işlev görür. bir kavşak kendisine gelen bir sorguyu yanıtlar; veri yetersizliği nedeniyle yanıtlayamazsa, komşu kavşakları sorgular ve aldığı yanıtları derleyerek iletir. AK’lerin aralarındaki iletişim yükünün aşırı derecede olmayacağı daha önce gösterilmişti [8].

    4.7. Kavşak ile Taşıt Arasında Etkileşim


    KYY, kavşağın etki alanına giren bir taşıt aracı, kavşaktaki algılayıcılar ağı üzerinden farkına varılır ve bilgileri elde edilir. Böylece KYY, kavşaktaki tüm araçlarla ilgili bilgileri kullanarak kararlarını verir. Ayrıca, bu tür bilgiler, cankurtaran ve itfaiye hizmetlerinin kolaylaştırılmasında kullanılabilir. Gelecekte “IP-bağlı taşıt” gerçekleştiğinde, devingen olarak AVH bulmak da mümkün olacaktır [12, 15].

    4.8. Kavşak ile Sürücü Arasında Etkileşim


    KYY, algılayıcı ağı üzerinden kimlik bilgisini okuyarak, kavşaktaki bir sürücünün farkına varabilir. Sürücü, aynı zamanda (GPRS, EDGE, WiFi, WiMax gibi) diğer araç-içi iletişim olanaklarını kullanarak KYY AVH’ne bağlanabilir. Ancak TYBS açısından sürücülerle iletişim katma-değerli hizmetler söz konusu ise arzulanacaktır.

    4.9. Kavşak ile Yayalar Arasında Etkileşim


    Kavşak ile yayalar arasında etkileşim bu projede öngörülmüyor. Ancak gelecekte, giyilebilir kişisel hareketli anlamsal etmenler uygun fiyatta sağlanabildiğinde, bir çok katma-değerli hizmet finansal olurlu duruma gelecektir.


    4.10. Kavşak ile Yolcular Arasında Etkileşim


    Aynen kavşak ile yayalar ve sürücüler arasındaki olaylar burada da sözkonusudur. Ayrıca her üç senaryoda da “durumun farkındalık” [13, 15] çıkarsamaları kullanılabilirdir.

    4.11. Taşıtlar Arasında Etkileşim


    Kavşak içinde ve yakın çevresinde taşıt araçları arasında etkileşim bu projede öngörülmemiştir. Ancak, gelecekte (ADAS, IVIS, ADASIS, TEAHA, MUSE ve BROADWAN gibi) mevcut Avrupa Birliği Çerçeve Program projelerinin olumlu sonuçları, araç-kavşak-yolcu etkileşimini sıradan kılabilir.

    Bir trafik ağındaki kimi önemli kullanım biçimleri yukarıda ele alınmıştır. Mevcut hizmetlerin geliştirilmesi ve yeni hizmetler eklenmesi için başka kullanım biçimleri de ileride gerekebilir. Bunlardan bazılarına aşağıda değinilmiştir.


    5. Sonsöz


    Trafik yönetim sisteminden genellikle beklenilen, taşıtlar, sürücüler, yolcular ve yayaların güvenli kullanımı için trafik ağını yürütmektir. Eğer eklenti veya paralel sistemler kullanılmıyorsa ve hatta o zaman bile insan eliyle, değişen trafik koşullarına uyum amaçlardan biri değildir. TYBS diğer yandan, böylesi temel işlevler ve nice diğerleri standart olacak biçimde sıfırdan tasarlanmıştır. Örneğin, halka bilgi verme ya da bire bir soruları yanıtlama, değişen trafik yüküne tepkisel eylem koyma, etki alanının farkındalık bunlardan bir kaçıdır.

    Diğer yeni katma-değerli hizmetler de olurlu kılınmıştır. Örneğin, trafik kurallarının uygulanmasının gözetimi ve aksine davrananlara ceza kesilmesi; keza trafik verilerinin yakalanması, işlenmesi ve dağıtımı bu çerçevede akla gelir. TYBS ve KYY’ye katmak istenecek özellikli API’ler AVH olarak geliştirilebilir; bu çerçevede, örneğin, dağıtım şirketlerine araç filosu yönetimi hizmeti sunulabilir.

    Eğer yayalar dokunmasız algılayıcılarla okunabilir kimlik taşırlarsa, yaya geçitlerine ek algılayıcılar yerleştirip bir miktar da KYY’ya ek programlama yapılırsa, tıpkı araçların olduğu gibi yayaların da TYBS’ye sayısal katılımı sağlanabilir.

    Benzer biçimde, girişimci kuruluşların TYBS üzerinden katma-değerli hizmetler sunmaları olasıdır. Cankurtaran çağırılması, dağıtımı ve trafik ağında yönlendirme böylesi bir servis olabilir; bu işler yürütülürken, saha koşulları dikkate alınarak eniyileme yapılması da doğallıkla mümkün olur [9]. Benzer hizmetler, itfaiye ve güvenlik taşıtları için de sağlanabilir.

    Gelecekte e-sistemler çok daha yaygınlaştığında, halkın e-devlet hizmetlerinden yararlanmasında TYBS, AK’lar ve geniş kentsel iletişim ağı üzerinden kiosk ve toplum iletişim merkezi görevini üstlenebilir.

    Yukarıdan da anlaşılacağı gibi, akıllı kavşak modelinin yararları, hesaplama ve iletişim teknolojisini (BİT) çevreye dağıtmaktan kaynaklanmaktadır. BİT, çevreye gömülmüş olup sonuçta görülmez ve fakat etkisi her yerdedir. Bu bağlamda akla kritik bir kaynak sorusu gelmektedir: e-hizmetlerin halkça kullanımı arttıkça, katlanarak artan BİT istemi karşılanabilecek midir? Moore Yasasını ve iletişim kapasitesinin işlem gücü ve bellek sığasından üç kat daha hızlı arttığı gerçeğini anımsamak bizi rahatlatmalıdır. Şüphesiz ki bilgisayar, iletişim ve yazılım teknolojileri, yakın gelecekte kentsel yaşamın kalitesini geliştirici yadsınamaz önemde roller üstlenecektir.


    6. Kaynaklar




    1. AFRL / IF: Traffic Flow Visualization and Control (TFVC). http://www.rl.af.mil/div/IFB/techtrans/datasheets/TFVC.html; son erişim: 12/01/2006.

    2. Srinivasan, S., Latchman, H., Shea, J., Wong, T., McNair, J.: Airborne Traffic Surveillance Systems – Video Surveillance of Highway Traffic. Proc. ACM 2nd International Workshop on Video Surveillance & Sensor Networks, ACM (2004). http://www.list.ufl.edu/publications/atss_acm_04.pdf; son erişim: 12/01/2006.

    3. Intelligent Transport Systems and Services Europe: http://www.ertico.com/, ITS USA: http://www.itsa.org/, and ITS Japan: http://www.its-jp.org/; son erişim: 12/01/2006.

    4. AIDE- Adaptive Integrated Driver-Vehicle Interface, http://www.aide-eu.org/; son erişim: 12/01/2006.

    5. ADASIS Forum- Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) Interface Specs. http://www.ertico.com/en/activities/projects_and_fora/adasis_forum.htm; son erişim: 12/01/2006.

    6. Birant, D. ve Kut, A.: E-Durak: Sunucu Tabanlı Elektronik Durak Sistemi. Elci, A. (ed.): Yapı ve Kentte Bilişim 2004 Bildiriler Kitabı, TBD Yayınları (2004), Ankara, ISBN: 975-98930-4-5.

    7. ERTICO yönetiminde GST E-MERGE ve RESCUE AB ÇP 5&6 Projeleri. http://www.gstforum.org/en/subprojects/rescue/about_gst_rescue/introduction/e-merge.htm. son erişim: 12/01/2006.

    8. Elçi, A., Rahnama, B.: Considerations on a New Software Architecture for Distributed Environments Using Autonomous Semantic Agents. Proc. 29th COMPSAC Workshop on Software Cybernetics, IEEE CS (2005), 133-8.

    9. Elçi, A.: An Infrastructure for Facilitating Urban Emergency Services: Traffic Management and Information System through Semantic Web Services. Proposal for Microsoft Research Cambridge CFP Create, Build and Enhance: Intelligent Networks in the Everyday. http://research.microsoft.com/ero/iep/CFP06/; son erişim: 12/01/2006.

    [10] Holzinger, A., Schwaberger, K., Weitlaner, M.: Ubiquitous Computing for Hospital Applications- RFID Application to Enable Research in Real-Life Environments. Proc. 29th COMPSAC Fast Abstracts, IEEE CS (2005) 19-20.

    [11] Suna, A., Seghrouchni, A. El F.: Adaptive Mobile Multi-agent Systems. Pechoucek, M., Petta, P., Varga, L.Z. (Ed.): CEEMAS 2005, LNAI 3690 (2005) 41–50.

    [12] Sycara, K., Paolucci, M.: Dynamic Discovery and Coordination of Agent-Based Semantic Web Services. Internet Computing, IEEE, Vol. 8, n.3 (2004) 66-73.

    [13] Yau, S. S., Huang, D., Davulcu, H.: Situation-Awareness for Adaptive Coordination in Service-Based Systems. Proc. 29th COMPSAC, IEEE CS (2005), 107-12.



    [14] W3C: Semantic Web Services, World Wide web Consortium. http://www.w3c.org/2002/ws/swig/; son erişim 14/04/2006.

    [15] Çelik, D., Elçi, A.: Searching Semantic Web Services: An intelligent agent approach using semantic enhancement of client terms and Matchmaker Algorithm, Proc. International Conference on Intelligent Agents, Web Technologies and Internet Commerce, 28-30 November 2005, Viyana, Avusturya, IEEE CS Publications.






        Ana sayfa


    Akilli kavşAK

    Indir 33.75 Kb.