Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов и средств автоматизации контроля и управления транспортными потоками на городских автомагистралях 16
1.1 Проблематика управления транспортными потоками в условиях современных городов :. 16
1.2 Состояние и перспективы развития автоматизированных систем управления дорожным движением , 19
1.3 Математические модели анализа транспортных процессов на автомагистралях 21
1.3.1 Применение методов динамического программирования (транспортная задача) 22
1.3.2 Применение методов моделирования на основе дифференциальных уравнений 23
1.4 Информационные системы контроля объектов транспортных потоков 26
1.5 Цель работы и задачи исследования 32
Глава 2. Модели управления объектами транспортных потоков на основе аппарата нечеткой логики 33
2.1 Формализованное описание процессов управления потоками транспортных средств 33
2.2 Алгоритмизация нечеткого управления транспортными потоками для случая простого перекрестка 39
2.2.1 Разработка базы лингвистических переменных 43
2.2.2. Разработка базы правил для управления 49
2.2.3. Разработка алгоритмов управления 54
2.3 Модель нечеткого управления транспортными потоками для группы перекрестков улично-дорожной сети... 56
2.3.1. Сведение задачи к системе двух перекрестков 56
2.3.2. Структура системы управления потоком транспортных средств 58
2.3.3. Вывод правил базы для управления светофорной сигнализацией 60
2.4 Модель анализа альтернативных вариантов управления светофорной сигнализацией 64
Выводы ..: 68
Глава 3. Модель системы управления распределенной информационной системой контроля объектов транспортных потоков 70
3.1 Назначение модели системы управления на основе гетерогенных баз данных 70
3.2 Структура модели системы управления .. 71
3.3 Выбор технологии взаимодействия функциональных компонентов модели 80
3.3.1 Реализация среды сокетов для организации межкомпонентного взаимодействия '. 81
3.3.2 Использование технологии CORBA для организации межкомпонентного взаимодействия ..83
Выводы 91
Глава 4. Программное обеспечение модели контроля и управления объектами транспортных потоков 92
4.1 Структура программного комплекса нечеткого управления объектами транспортных потоков 92
4.2 Информационное обеспечение модели 97
4.3 Пользовательский интерфейс 99
4.3.1 Средства отображения графической информации 100
4.3.2. Структура файла хранения информации программы 102
4.3.3. Выбор параметров моделирования 103
4.3.4. Файловая панель 104
4.3.5. Область данных моделирования 105
4.4 Моделирование процесса управления транзакциями в распределенной информационной системе контроля и управления объектами транспортных потоков 106
4.5 Результаты апробации моделей контроля и управления 113
Заключение 122
Литература
- Состояние и перспективы развития автоматизированных систем управления дорожным движением
- Разработка базы лингвистических переменных
- Структура модели системы управления
- Средства отображения графической информации
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Значительное расширение парка автомобильного транспорта при относительно медленном увеличении пропускной способности дорожной сети вызывает в последнее время значительные потери времени на пребывание транспортных средств в автомобильных пробках. Даже в тех городах, при проектировании которых учитывался факт нарастания потока транспорта (например, Тольятти), уже возникают затруднения, связанные с неконтролируемым темпом роста транспортных потоков.
В связи с этим большое значение приобретает задача сокращения простоя машин в автомобильных пробках. Очевидно, что без расширения и модернизации улично-дорожной сети организация полноценного дорожного движения со временем становится невозможной. Это требует подключения для решения данной проблемы современных методов управления потоками транспорта, обеспечивающих высокий уровень эффективности функционирования городских автомобильных магистралей.
Как правило, большинство простоев транспорта происходит в пробках перед перекрестками или в результате дорожно-транспортных происшествий. При этом частота возникновения ДТП существенно ниже по сравнению с частотой переключения сигналов светофоров. В этой связи наиболее приемлемым представляется разработка и совершенствование систем управления светофорной сигнализацией, обеспечивающих наилучшее распределение потоков транспорта.:
В настоящее время для управления транспортными потоками используются следующие средства: автоматические светофоры с фиксированными интервалами сигналов, работающие в нескольких режимах (нормальный режим, пиковый, дежурный); регулирование потоков транспорта человеком-регулировщиком.
Однако перечисленные методы при их простоте не обеспечивают требуемого качества управления сложными перекрестками в условиях широкого диапазона изменения интенсивности движения транспорта.
Вместе с тем, задача управления и контроля потоков транспортных средств не ограничивается городскими маршрутами, а связана с организацией информационно-поисковых систем, ориентированных в том числе на поиск угнанных автомобилей, а также на идентификацию транспортных средств в условиях дорожно-транспортных происшествий. Функционирование таких систем связано со сбором и обработкой огромных объемов данных, учетом большого количества документов и постоянным составлением отчетов - как простых, так и подразумевающих встроенный механизм принятия решений. Как правило в условиях развития данных систем структурные источники информации определяют гетерогенность интегрированных СУБД, обуславливают неоднородность аппаратных и программных платформ, это существенно снижает уровень оперативности операций информационного поиска и принятия решений. Это обуславливает целесообразность создания специальных средств, позволяющих компенсировать гетерогенность соответствующих информационных пространств.
Таким образом, . актуальность темы диссертационной работы продиктована необходимостью создания средств моделирования и алгоритмизации процессов управления и контроля объектами транспортных потоков, направленных на снижение времени простоя на перекрестках, уменьшения очередей транспортных средств, уменьшения количества пробок, повышения скорости передвижения, и как следствие, улучшения экологической обстановки, а также повышения оперативности доступа к гетерогенным средам информационно-поисковых систем контроля транспортных средств в условиях ДТП.
Тематика диссертационной работы соответствует одному из основных научных направлений Воронежского государственного технического
университета "Вычислительные системы и программно - аппаратные комплексы", а также госбюджетной НИР кафедры "Автоматики и информатики в технических системах" (ГБ №504310).
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является разработка моделей и алгоритмов управления объектами транспортных потоков на основе аппарата нечеткой логики, а также разрешения конфликтов транзакций в гетерогенных информационных системах и средств управления транзакциями, повышающих эффективность и качество функционирования систем управления и контроля транспортных средств.
Исходя из данной цели, в работе определены следующие задачи исследования:
анализ содержания и специфики решения задачи управления и контроля объектами транспортных потоков, а также современных подходов к построению распределенных информационных систем;
разработка модели и алгоритма управления режимами работы светофорной сигнализации на отдельном перекрестке на основе аппарата нечеткой логики;
разработка модели и алгоритма нечеткого управления режимами работы светофорной сигнализации системы взаимосвязанных перекрестков;
разработка модели анализа альтернативных вариантов управления светофорной сигнализацией;
разработка структурной модели системы управления распределенной информационной системой, позволяющей интегрировать гетерогенные базы данных в однородное информационное пространство на основе различных компьютерных платформ, операционных систем, сетевых протоколов;
разработка средств программного обеспечения процедур моделирования процессов управления и контроля объектами транспортных потоков, а также
глобальными транзакциями и' их апробация в реальных условиях корпоративной сети и на сети взаимосвязанных перекрестков.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методы исследования основаны на использовании соответствующих разделов теории моделирования, массового обслуживания, нечеткой логики, теории графов, теории множеств, экспертных систем, теории баз данных.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
предложена модель управления объектами транспортных потоков на
перекрестке простой конфигурации, отличающаяся учетом многополосности
дорожных магистралей, а также условий повышенной интенсивности
движения;
предложена модель управления объектами транспортных потоков в системе взаимосвязанных перекрестков, отличающаяся синхронизацией режимов управления светофорной сигнализацией на основе аппарата нечеткой логики;
разработана модель анализа альтернативных вариантов управления светофорной сигнализацией, . отличающаяся возможностью выбора оптимальных режимов регулирования, минимизирующих время пребывания транспортных объектов в системе;
разработана структурная модель системы управления РИС, отличающаяся возможностью интегрировать в единое информационное пространство СГБД, соответствующие средства программного обеспечения (ПО) с сохранением их автономности;
разработана структура программного обеспечения процедур моделирования процессов принятия решений по регулированию светофорной сигнализацией, а также глобальными транзакциями, позволяющими повысить
эффективность и оперативность функционирования систем управления и контроля объектов транспортных потоков.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ
Практическая ценность работы состоит в следующем:
разработано программное обеспечение, реализующее модели управления и контроля объектами транспортных потоков на основе аппарата нечеткой логики, позволяющее в условиях системы взаимосвязанных перекрестков осуществить эффективное управление с обеспечением максимальной пропускной способности автомобильных магистралей;
предложен комплекс моделей, алгоритмов и программных средств, дающий возможность организовать эффективное управление гетерогенной информационной средой.
РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
Основные теоретические и практические результаты работы реализованы в виде специального ПО системы управления и контроля объектами транспортных потоков. Результаты работы получили практическое внедрение в УГИБДД Воронежской области при интеграции ГБД корпоративной сети, а также в рамках системы управления светофорной сигнализацией в г. Воронеж. Кроме того, они внедрены в учебный процесс при обучении студентов по дисциплинам «Моделирование систем», "Информационное обеспечение систем управления" на кафедре АИТС Воронежского государственного технического университета.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: региональной научно-технической конференции «Новые технологии в научных исследованиях,
проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2003), региональной научно-методической конференции «Информатика: проблемы, методологии, технологии» (Воронеж, 2004), Всероссийской конференции "Интеллектуальные информационные системы" (Воронеж, 2005), Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии» (Воронеж, 2005), Proceedings of the 8th WSEAS Int. Conference on Automatic Control, Modeling and Simulation (Prague, Czech Republic, "2006), а также на научных семинарах кафедры АИТС (2003-2005 гг.).
ПУБЛИКАЦИИ
По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем предложены: в [1] - модель распределенной базы данных, положенная в основу алгоритмов управления транзакциями; [2, 7] - алгоритмы взаимодействия элементов гетерогенной информационной среды, обеспечивающие эффективный режим обработки данных; [8, 15] средства формализованного описания .процессов управления светофорной сигнализацией, алгоритмы нечеткого регулирования потоков транспортных средств в условиях взаимосвязанных перекрестков.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 104 наименований и приложений. Основная часть работы изложена на 123 страницах, содержит 41 рисунок, 4 таблицы. Приложения на 18 страницах содержат 7 таблиц и 2 рисунка.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе рассматривается проблематика управления транспортными потоками в условиях современных городов выделены
особенности и свойства процесса управления объектами транспортных потоков. Проводится анализ состояния и перспективы развития автоматизированных систем управления дорожным движением. Рассматривается и обосновывается необходимость реализации системы управления потоком транспорта. Рассматриваются различные методы и модели управления потоком транспорта - динамическое программирование и нелинейные дифференциальные уравнения. Рассматриваются методы и средства контроля объектов транспортных потоков. . "
Во второй главе рассмотрен процесс разработки системы управления объектами транспортных потоков на основе нечеткой логики. Рассматриваются два основных подхода к управлению: одного перекрестка и системы взаимосвязанных перекрестков. Предложена структура системы управления для решения задачи управления объектами транспортных потоков в условиях одного перекрестка и системы взаимосвязанных перекрестков на основе нечеткой логики. В соответствии с традиционным подходом к управлению система включает следующие блоки: база правил, блок фаззификации, блок принятия решения, блок дефаззификации. Разработана модель анализа альтернативных вариантов управления светофорной сигнализацией, которая предназначена для анализа и выбора оптимальных вариантов регулирования светофорной сигнализацией, "минимизирующих время пребывания транспортных объектов в системе, на основе нечеткой логики по сравнению с традиционным подходом на основе «жесткой» системы регулирования.
В третьей главе предложена структурная модель системы управления РИС на основе ГБД. Подробно рассмотрена функциональность компонентов модели. Осуществлен выбор коммуникационного механизма, используемого для интеграции компонентов. Рассматривается возможность применения для организации взаимодействия сонетов потоков и технологии CORBA. Разработаны интерфейсы компонентов модели на языке OMG IDL (Object Management Group Interface Definition Language).
В четвертой главе рассмотрена задача создания специального ПО системы управления и контроля объектов транспортных потоков. Рассмотрена структура специального ПО, предложена структура интерфейса пользователя. Проведено моделирование процессов управления объектами транспортных потоков в условиях различной интенсивности движения. Сделаны выводы о преимуществах предлагаемой системы управления и контроля объектами транспортных потоков. Рассмотрена возможность применения разработанного прикладного ПО для организации системы управления реляционными ГБД УГИБДД Воронежской области.
В заключении формулируются научные и практические результаты диссертационного исследования.
Прилагается список использованных литературных источников.
І.Бурковский ВJL, Дорофеев А.Н., Семынин СВ. Моделирование и алгоритмизация управления гетерогенными базами данных в распределенных информационных системах: Монография. Воронеж, ВГТУ, 2003. 135 с.
Дорофеев А.Н., Бурковский А.В., Семынин СВ. Интеллектуализация процесса интеграции гетерогенных баз данных // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: Труды региональной науч.-техн. конф. Воронеж, 2003. С 182-183.
Бурковская Т.А., Семынин СВ. Проблематика управления распределенными системами обработки информации // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: Труды региональной науч.-техн. конф. Воронеж, 2003. С 43-44.
Бартенев С.А., Семынин СВ. Анализ развивающихся распределенных систем обработки информации //Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: Труды региональной науч.-техн. конф. Воронеж, 2003. С. 25.
Бурковская Т.А., Дорофеев А.Н, Семынин СВ. Архитектура систем управления гетерогенной информационной средой на базе технологии CORBA // Электротехнические комплексы и системы управления: Сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003 С. 13^140.
Дорофеев А.Н., Бурковская Т.А., Семынин СВ. Модель системы мульти-БД, реализующая протокол атомарной // Электротехнические комплексы и системы управления: Сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003 С. 187-189.
Дорофеев А.Н., Бурковская Т.А., Семынин СВ. Технологии интеграции гетерогенных баз данных распределенных информационных систем // Информатика: проблемы, методологии, технологии: Материалы IV региональной науч.-метод. конф. Воронеж: ВГУ, 2004 С. 85-88.
Бурковский В.Л., Семынин СВ., Полянский A.M. Структура системы моделирования процессами управления работой светофорной сигнализации // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: Труды Всерос. конф. Воронеж: ВГТУ, 2004 С. 86-88.
Семынин СВ., Бурковский В.Л., Полянский A.M. Средства обеспечения системы управления потоками транспортных средств // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: Труды Всерос. конф. Воронеж: ВГТУ, 2004 С 88-89.
Бережной К.В., Семынин СВ., Бурковский В.Л. Управление потоками транспортных средств на городских магистралях на основе аппарата нечеткой логики // Информатика: проблемы, методологии, технологии: Труды 5-й региональной науч.-метод. конф. Воронеж: ВГУ, 2005 С. 41-42.
Бережной К.В., Семынин СВ., Бурковский В.Л. Система управления транспортными потоками на городских магистралях на основе нечеткой логики с использованием модели зеленой волны // Информационные технологии: Материалы Всерос. науч.-техн. конф. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2005. С 168-169.
Бережной К.В., Семынин СВ., Бурковский В.Л. Модель анализа вариантов регулирования светофорной сигнализацией // Информационные технологии: Материалы Лсерос. науч.-техн. конф. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2005. С. 170-171.
Бережной К.В., Семынин СВ., Бурковский В.Л. Комплексная модель управления транспортными потоками на городских автомагистралях // Интеллектуальные информационные системы: Труды Всероссийской конференции. Воронеж, 2005. С. 72-73.
14. Optimal Scheduling of Queueing Networks with Switching Times Using
Genetic Algorithms / S. Podvalny, V. Burkovsky, S. Semynin, S. Titov. WSEAS
Transactions on systems. Issue 5, Vol. 5, Prague, Czech Republic, 2006 P. 1060-
1065.
15. Vehicle streams control on the basis of indistinct logic I S. Podvalny, V. Burkovsky, S. Semynin, K. Berezhnoj. Proceedings of the 8th WSEAS Int. Conference on Automatic Control, Modeling and Simulation, Prague, Czech Republic, March 12-14,2006 P. 293-296.
Состояние и перспективы развития автоматизированных систем управления дорожным движением
Практики традиционно разделяют все методы управления дорожным движением на организацию движения и его регулирование, относя к регулированию все, что связано с работой светофорной сигнализации, а к организации все остальные мероприятия. Видимо, это разделение обусловлено тем, что первоначально к регулированию были отнесены методы управления, которые описываются с помощью параметров регулирования, меняющихся в течение коротких интервалов времени.
С точки зрения системного подхода, все методы управления дорожным движением можно разделить на. методы, действующие в реальном времени (online методы), и вне его (off-line методы).
К первой группе относится, безусловно, старейший метод управления -ручное регулирование на перекрестке, а так же уже довольно многочисленные алгоритмы автоматизированного управления, основанные на получении информации от датчиков транспортных потоков. Среди автоматизированных online методов следует назвать в первую очередь те, которые связаны с оперативным изменением параметров светофорного регулирования: различные варианты местного гибкого регулирования (МГР) и пропуска фаз, а также метод сетевого управления SCOOT. Эти методы широко применяются в используемых за рубежом системах автоматизированного управления дорожным движением (АСУДД). В отечественных системах в настоящее время возможна реализация ограниченного набора алгоритмов МГР. К другой группе on-line методов следует отнести алгоритмы, не связанные со светофорным регулированием: использование управляемых знаков и табло (в основном при возникновении заторов) и реверсивных полос движения. Такие методы реализованы в отдельных зарубежных системах.
Группу алгоритмов, действующих вне реального времени, в свою очередь представляется возможным разбить на методы, позволяющие изменять управ ляющие параметры в суточном или календарном цикле регулирования на основании прогноза динамики транспортных потоков, и методы, обеспечивающие однократное задание таких параметров на длительный период времени. К первой группе относятся все алгоритмы светофорного регулирования, работающие в режиме календарной автоматики. Они применяются абсолютно во всех зарубежных АСУДД и в большинстве отечественных (для ограниченного набора управляющих параметров). С определенной натяжкой к этой же группе относится и вывешивание табличек типа "По выходным дням проезд грузовому транспорту по набережной запрещен". Ко второй группе относятся практически все методы принудительного распределения транспортных потоков, реализуемые посредством дорожных знаков (неуправляемых) и дорожной разметки: запрещение движения грузового транспорта, одностороннее движение, запрещение движения по отдельным направлениям на перекрестках, выделение полос для отдельных направлений движения и так далее. Таким образом, к этой группе относится практически все, что практики имеют в виду под организацией движения. Сюда же следует отнести и светофорную сигнализацию с неизменными В а ппшї ЕОжешщщіщамЕшреііщщіввщшшожет применяться на этапе сбора информации о транспортных потоках, этапе принятия решения (при расчете управляющих параметров и выборе периода их действия) и на этапе доведения управляющих параметров до технических средств регулирования. Современные зарубежные АСУДД, реализующие управление вне реального времени, предполагают автоматизацию всех трех этапов. Исключение составляет автоматизация принятия решений при принудительном распределении транспортных потоков. В отечественных АСУДД автоматизация сбора информации теоретически возможна, но практически не используется ввиду малого количества датчиков и их низкой надежности, во многом обусловленной, некачественным дорожным покрытием и примитивной технологией их установки. Автоматизированные методы расчета управляющих параметров используются весьма ограниченно ввиду ряда объективных и субъективных причин, на кото рых мы остановимся ниже. Автоматизированное доведение ряда управляющих параметров до средств регулирования в отечественных АСУДД реализовано [4, 19,21].
Разработка базы лингвистических переменных
База ЛП относится к основным блокам структуры системы управления потоком транспорта в условиях простого перекрестка. Для разработки базы лингвистических переменных необходимо: - выделить входные и выходные переменные; - сформировать значения термов для каждой ЛП; - определить параметры функций принадлежности для каждого терма. Лингвистические переменные формируются на основе предположений о характере дорожного движения и его параметрах. Предварительно необходимо ограничить те характеристики дорожного движения, которые будут описываться лингвистическими переменными.
Входными лингвистическими переменными, значения которых определяются ситуацией на дороге, предлагаются следующие: 1) CarsUp - количество машин перед светофором на направлении «Север-Юг»; 2) CarsRight - количество машин перед светофором на направлении «Запад-Восток»; 3)LightLen - длительность зеленого сигнала светофора на направлении «Север-Юг».
Выходной лингвистической переменной, являющейся параметром управления, предлагается переменная DeltaLight, отражающая изменение длительности зеленого сигнала светофора.
Для лингвистических переменных CarsRight, CarsUp количество машин на каждом направлении предлагается описывать одинаковым набором термов: ноль, мало, средне, много: CarsUp ( {Zero, Small, Medium, Large}; - CarsRight ( {Zero, Small, Medium, Large}.
Для описания одного терма лингвистической переменной в виде, пригодном для практической реализации, предлагается структура данных, приведенная в таблице 2.
Приведенные в таблице 2,1 поля предназначены для решения следующих задач: 1) MFType - тип функции принадлежности терма лингвистической переменной, описывает тип функции принадлежности в виде значения одной из констант: mfSingleton, mfTriangle, mfTrapecy, mfZType, mfSType; 2) Name - символьное значение терма (например, «Small», «Positive», «Zero»); 3) LeftBottom, LeftTop, RightTop, RightBottom - положение левой нижней, левой верхней, правой верхней и правой нижней границы функции принадлежности соответственно [6, 7].
Соответствующее описание выглядит следующим образом: type { тип функции принадлежности: синглетон, треугольная, трапеция, Z-тип, S-тип}; TMFType = (mfSingletqn,mfTriangle,mfTrapecy,mfZType,mfSType); Type; TLingvoVar = class; FLeftBottom, FLeftTop, FRightTop, FRightBottom: Double; FName: String; FMFType: TMFType; FMembership: Double; private; procedure SetLB(const Value: Double); procedure SetLT(const Value: Double); procedure SetRB(const Value: Double); procedure SetRT(const Value: Double); public; property LeftBottom: Double read FLeftBottom write SetLB; property LeftTop: Double read FLeftTop write SetLT; property RightTop: Double read FRightTop write SetRT; property RightBottom: Double read FRightBottom write SetRB; property Name: String read FName write FName; property MFType: TMFType read FMFType write FMFType; property Membership: Double read FMembership write FMembership; { принадлежность значения данной лингв.переменной }; function GetMembership(Value: Double): Double; constructor Create(AName: String; AMFType:TMFType; LB,LT,RT,RB: Double); end;
Построение системы управления потоком транспортных средств в условиях простого перекрестка на основе нечеткой логики требует включения в систему возможности описания лингвистической переменной с набором термов, описываемых различными функциями принадлежности.
Так как приведенная структура данных позволяет задать различные типы термов для одной лингвистической переменной, то предложенная структура является достаточной для описания одного терма с учетом специфики рассматриваемой задачи.
Для каждого типа лингвистической переменной указываются свои значения границ: 1) для типа mfSingleton - все 4 значения равны абсциссе синглетона; 2) для типа mfTriangle - значения LeftBottom и RightBottom равны абсциссе левой и правой сторон основания треугольника, а значения LeftTop и RightTop - значению абсциссы вершины треугольника; 3) для типа mfTrapecy - значения LeftBottom и RightBottom соответствуют левой и правой границам нижнего основания, a LeftTop и RightTop - границам верхнего основания; 4) для типа mfZType - значения LeftBottom и RightBottom роли не играют, значение LeftTop соответствует левой границе перехода, значение RightTop соответствует правой границе перехода; 5) для типа mfSType - значения LeftBottom и RightBottom роли не играют, значение LeftTop соответствует левой границе перехода, значение RightTop соответствует правой границе перехода.
Предложенная структура данных для описания одного терма лингвистической переменной для системы управления потоком транспортных средств в условиях простого перекрестка позволяет производить изменение параметров функций принадлежности любого терма каждой лингвистической переменной непосредственно в процессе управления [11, 34, 37].
Структура модели системы управления
Организация управления РИС на основе ГБД требует учета гетерогенности, автономности и распределенности СГБД. За последние 10 лет было предложено ряд успешно применяемых механизмов, борющихся с гетерогенностью и распределенностью компонентов системы (CORBA, JAVA, EJB). Однако на данный момент не существует универсального подхода к сохранению автоном ности источников данных, интегрируемых в РИС. В большей степени это вызвано трудностью решения данной задачи. В настоящее время широко известны подходы доступа к ГБД РИС только на чтение данных. Это вызвано достаточной простотой их реализации, т.к. операции чтения двух независимых транзакций не конфликтуют и не могут нарушить целостности и непротиворечивости данных РИС. Современные РИС на основе ГБД требуют возможности доступа пользователей РИС (как локальных, так и глобальных) не только на извлечение (чтение) данных, но и изменение (записи) данных. Теоретический аппарат управления модифицирующими глобальными транзакциями рассмотрен в предыдущей главе, базирующийся на контролировании допуска глобальных транзакций в соответствии с их временными метками. Отсюда, не-обходима структурная модель системы управления РИС, обеспечивающая интеграцию ГБД в единое информационное пространство, организующая децентрализованную программную инфраструктуру для. использования разработанного протокола управления глобальными транзакциями. Модель должна предотвращать рассогласование данных, порождаемое параллельной работой нескольких пользователей с одними и теми же данными, а также организовывать программную инфраструктуру, опирающуюся на единые стандарты и принципы межкомпонентного взаимодействия.
Разработаем структуру модели системы управления РИС, отвечающую требованиям к построению РИС на основе ГБД,
В работе рассматриваются вопросы управления ГБД РИС на основе реляционной модели данных. Для интеграции компонентных схем интегрируемых ГБД.РИС выбран подход на основе построения глобальной схемы. В данном случае компонентные схемы идентичны локальным, т.к. не требуется трансляции с других моделей данных. Это позволяет переложить функции по скрытию логической гетерогенности интегрируемых схем с пользователя на глобальный слой РИС. Т.к. рассматриваются вопросы интеграции реляционных ГБД, то это позволяет использовать для обращения к глобальной схеме универсальный язык запросов, основанный на SQL. Т.е. запросы к ГБД формулируются посредством использования операторов SQL DML (select, insert, delete, update).
Структурная модель системы управления РИС на основе ГБД состоит из следующих функциональных компонентов (рис 3.1), реализующих управление системой [30]: 1. объектно-ориентированная оболочка (wrapper); 2. клиент; 3. менеджер транзакций; 4. генератор временных меток; 5. СГБД.
Рассмотрим каждый из компонентов структурной модели системы управления РИС на основе ГБД более подробно.
Объектно-ориентированная оболочка предоставляет четко определенное множество высокоуровневых операций над объектами ГБД. В рамках задачи разработки структурной модели сцстемы управления РИС стоит проблема выбора стратегии представления объектов ГБД. Объекты в рассматриваемой модели могут быть определены в любой гранулярности. При регистрации в качестве объектов таблиц ГБД, вся функциональность СУБД по обработке таблиц (выполнение запросов, управление транзакциями) ложится на глобальный слой РИС [30, 61]. Это значительно осложняет разработку структурной модели системы управления РИС Поэтому в работе в качестве объектов зарегистрированы реляционные СГБД, что позволяет переложить все функции по обработке таблиц на соответствующие реляционные СУБД. Разработка для каждой СГБД объектно-ориентированной оболочки позволяет посредством одних и тех же методов обращаться к любой зарегистрированной СГБД. Методы оболочки представлены в Таблице 3.1.
Средства отображения графической информации
Ниже представлен фрагмент карты города с обозначенной структурой системы перекрестков автомагистрали г. Воронежа. Магистраль включает в себя 15 светофорных управляемых перекрестков расположенных на пересечениях Московского проспекта с: ул. Хользунова, ул. Беговой, ул. 45-й Стрелковой Дивизии, ул. Брянской, Рабочим проспектом, ул. Лидии Рябцевой, проспектом Труда, ул. Урицкого, ул. Донбасской; и пересечениях ул. Плехановской с: ул. Кольцовской, ул. Никитинской, ул. Фридриха Энгельса, ул. Пушкинской, ул. Кирова и ул. Станкевича. Структура перекрестков учитывает точную длину перегонов и ширину перекрестков. Общая длинна автомагистрали составляет 5 км. Окно графической информации представлено на рис. 4.3.
Для отображения карты местности используются 4 графических файла формата «dds» разрешением 2048 2048 пикселей каждый. Это связано с огра ничением библиотек трехмерной . графики DirectX по использованию текстур в видеопамяти графической платы компьютера. Имена файлов карты указываются в файле «data\\map\\autoload_map.map». Пример используемого конфигурационного файла карты: [MAPJNFO] szPart_00 = data\\map\\vrn_map_part_00.dds szPart_01 = data\\map\\vrn_map__part_01 .dds szPart_l 0 = data\\map\\vrn_map_part_l O.dds szPart_ll =data\\map\\vrn_map_part_ll.dds
Таким образом, результирующая карта представляет собой изображение размером 4096 4096 пикселей, что вполне достаточно для вывода карты города и оптимально по отношению качества . отображаемой карты к размеру занимаемой видеопамяти.
Программа позволяет перемещать и масштабировать карту. Для перемещения по карте следует нажать и удерживать правую кнопку мыши перемещая при этом указатель в, требуемую для перемещения карты сторону. Для масштабирования требуется изменение положения «колеса» мыши. При вращении "колеса" вверх происходит приближение к карте, при вращении вниз происходит удаление от карты. Благодаря используемой трилинейной фильтрации текстур изображения даже при большом приближении сохраняется четкость картинки и читаемость названий улиц.
Для отображения вспомогательной информации предназначена верхняя строчка в области отображения. В данной строке выводятся показатели быстродействия программы, текущей позиции и вид используемого обработчика. Вид используемого обработчика зависит от выбранной конфигурации графического режима работы программы. Он задается конфигурационным файлом «dataWconfigWdevmode.cfg».
В качестве параметров моделирования выбирается день недели и час суток. Данные, полученные с датчиков движения, установленных на магистрали, в течение месяца, были обработаны и проанализированы. В результате чего был получен массив данных с распределением интенсивности движения на магистрали, для каждого дня недели и часа суток. Это позволяет использовать исходные данные, которые отражают реальную ситуацию состояния транспортного потока в любое время. Исходные данные представлены в Приложении 5. На рис. 4.7 представлена панель выбора параметров. Файловая панель представлена двумя меню необходимыми для управления программой. Меню Файл, содержит пункты: - сохранить; - выход. Пункт Сохранить необходим для сохранения текущей информации результатов моделирования при заданных параметрах. Пункт Выход необходим для выхода из программы без сохранения данных. Меню Помощь, содержи Пункты; ... - о программе; - теория. Пункт «О программе» выводит информацию о названии программного продукта и разработчиках (Рис. 4.8).
После выбора необходимых параметров моделирования для запуска программы нужно нажать кнопку Старт. В течении нескольких секунд программа будет моделировать движения транспортных средств по магистрали с заданными параметрами. Вывод осуществляется в панели «Данные моделирования» вид которой представлен нарис. 4.10.Генератор глобальных транзакций ответственен за создание и направление глобальных транзакций с заданным временным интервалом между прибытием. Глобальные транзакции строятся на основе предопределенного множества SQL-запросов, сохраненного в библиотеке запросов. Исходные данные, необходимые для функционирования генератора глобальных транзакций, задаются в окне ввода исходных данных. Для задания интервала между прибытием глобальных транзакций используется событие WM_TIMER и методы SetTimer и KillTimer главного диалогового окна интерфейса пользователя соответственно для установки интервала между прибытием глобальных транзакций и для завершения моделирования.
