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Trabalho de Conclusão de Curso
Simulação do controle de tráfego de
automóveis em uma malha rodoviária
urbana: Versão 3.0
Ederson André SaviOrientador: José Roque Voltolini da Silva
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Roteiro
•Introdução
Objetivos do trabalho
•Fundamentação teórica
1ª versão de Freire (2004)
2ª versão de Ranghetti (2007)
•Desenvolvimento
•Implementação
•Conclusão
•Extensões
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Introdução
•Simuladores, uma nova perspectiva no estudo dotrânsito.
•Buscam a melhor solução para a mobilidade deveículos.
•Também visam diminuir o quadro de poluiçãosonora, atmosférica e a fadiga dos usuários.
•Duas versões já desenvolvidas por Freire (2004) eRanghetti (2007) na Furb.
•Este trabalho propõem-se como uma extensão aosimulador de Freire (2004) e Ranghetti (2007).
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Introdução
• Compatibilidade com o editor de malhas viárias dePerondi.
• Padrão de arquitetura Model View Controller (MVC).
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Objetivos do trabalho
•Reformular a estrutura de dados.
•Disponibilizar a visualização em perspectiva.
•Permitir velocidades diferente por carro.
•Permitir definição de rotas para determinados carros.
Estender o trabalho desenvolvido por Freire (2004 – Versão 1) e Ranghetti (2007 –Versão 2)
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FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Trabalho de Conclusão de Curso
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Simuladores de trânsito de veículos
Fundamentação Teórica
•Trânsito é “a utilização das vias por pessoas, veículos e animais, isolados ou em grupos, conduzidos ou não, para fins de circulação, parada, estacionamento e operação de carga ou descarga.” (DENATRAN, 2004).
•São ferramentas de análise do tráfego de bastante utilidade para a área civil.
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Grafos
Fundamentação Teórica
• Grafos é um conjunto de arestas e vértices que podem ser interligados de várias maneiras.
• Mesma estrutura de grafos usada pelo Editor Gráfico de Malhas Viárias (EGMR) de Perondi(2007).
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Grafos
Fundamentação Teórica
Estrutura de dados no EGMR de Perondi.
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Computação gráfica e a API JoGL
Fundamentação Teórica
•A computação gráfica é a área da ciência da computação que estuda a geração, manipulação e interpretação de imagens por meio de computadores.
•JoGL é descrita como uma biblioteca que faz a ligação entre a linguagem Java e a OpenGL.
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Computação gráfica e a API JoGL
•Com a JoGL é possível integrar a Abstract Window Toolkit (AWT) e Swing, que são as bibliotecas de interface gráfica para os usuários do ambiente Java, com a OpenGL.
•Atualmente a JoGL provê acesso à versão OpenGL 2.0.
Fundamentação Teórica
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Protótipo de simulação do controle de tráfego de automóveis em uma malha
rodoviária urbana de Freire (2004)
•Simulador de trânsito de veículos em uma malha rodoviária.
•A malha rodoviária é carregada a partir de um arquivo texto.
•Visualização gráfica em duas dimensões.
•O trajeto do veículo é de forma aleatória.
Fundamentação Teórica
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Fundamentação Teórica
Simulação de veículos trafegando, de Freire (2004)
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Protótipo de simulação do controle de tráfego de automóveis em uma malha rodoviária urbana Ranghetti (2007)
•Disponibilizar um veículo guiado pelo usuário.
•Acrescentar a terceira dimensão, porém somente ortogonal.
•Verificar o aumento de consumo de memória durante a execução.
•Reformular a função de disponibilidade de trechos para os veículos.
Fundamentação Teórica
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Fundamentação Teórica
Tela inicial do Simulador de Ranghetti (2007)
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Protótipo de Editor Gráfico de Malha Rodoviária (EGMR) de Perondi (2007)
• Reescrever o código existente para a linguagem Java.• Incluir funcionalidades para o desenho de viadutos.• Adicionar ferramenta para o desenho de curvas.• Converter o atual formato do arquivo da malha para XML.• Imagem de satélite ou aerofotogrametria como fundo.• Oferecer a possibilidade de visualização da malha em 3D.
Fundamentação Teórica
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Protótipo de Editor Gráfico de Malha Rodoviária (EGMR) de Perondi (2007)
<list><modelo.Trecho>
<i__cdTrecho>1</i__cdTrecho><i__cdRua>0</i__cdRua><inicio>
<selecionado>-1</selecionado><x>-39.63390951354041</x><y>-146.2994869189296</y><z>0.0</z>
</inicio><final__>
<selecionado>-1</selecionado><x>-39.59390951443448</x><y>135.97246431288752</y><z>0.0</z>
</final__>....
Fundamentação Teórica
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Protótipo de Editor Gráfico de Malha Rodoviária (EGMR) de Perondi (2007)
... <f__Largura>9.0</f__Largura>
<mEsq>0</mEsq><mDir>0</mDir><nivel>0</nivel><quebra>0</quebra><vl__Quebra>0</vl__Quebra><cruza>false</cruza><selecionado>false</selecionado><semaforos/>
</modelo.Trecho>
Fundamentação Teórica
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DESENVOLVIMENTO
Trabalho de Conclusão de Curso
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Requisitos do Sistema Proposto
Desenvolvimento
• O sistema deverá permitir a visualização do ambiente de simulação em perspectiva (Requisito Funcional - RF).
• O sistema deverá manter as funcionalidades do simulador apresentadas em versões anteriores (RF).
• O sistema deverá permitir velocidades diferentes para cada carro (RF).
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Requisitos do Sistema
Desenvolvimento
• O sistema deverá permitir a definição de rotas para determinados carros (RF);
• O sistema deverá manter a estrutura de malhas rodoviárias utilizando grafos (Requisito Não Funcional - RNF);
• O sistema deverá ser implementado na linguagem Java e utilizar a biblioteca JoGL (RNF).
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Especificação do Sistema
Desenvolvimento
•Casos de uso.
•Diagrama de modelo de classes.
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Desenvolvimento
Casos de Uso
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Representação da Malha Rodoviária
Desenvolvimento
• Quebra• Valor de quebra
• Utilizadas para impedir que veículos façam contornos indevidos em cruzamento de vias.
• Utilizado armazenamento da rota do veículo para impedir que ele entre em loop.
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Representação da Malha Rodoviária
Desenvolvimento
0;1
0;1
0;1
0;1
0;1
0;1
1;12;1
1;1
1;1
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Representação da Malha Rodoviária
Desenvolvimento
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Posição automóvel na via
Desenvolvimento
• Os veículos somente param na via quando ossemáforo a frente já esta ocupado.• O cronometro do veículo para nesta situação.
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Detectando colisões e alocando semáforo
Desenvolvimento
•Detectar semáforo do veículo queesta a frente.
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Modelo Model-View-Controller (MVC)
Desenvolvimento
• A camada view representa a interface com o
usuário.
• A camada control realiza a ligação com a camada model, que vai implementar as ações do usuário e o tratamento dos eventos.
• A camada model representa as informações sobre o qual a aplicação opera, que neste projeto são relacionados com as rodovias e carros.
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Diagrama de modelo de classes
Desenvolvimento
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Camada View
Desenvolvimento
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Camada Control
Desenvolvimento
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Camada Model
Desenvolvimento
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Implementação
Desenvolvimento
•O protótipo foi implementado no ambiente Eclipse Ganymede, usando a biblioteca gráfica JoGL em Java.
Rotinas implementadas:
•Visão em perspectiva 3D.
•Colisão.
•Deslocamento do veículo.
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Visão em perspectiva 3D
Implementação
1. /**2. * Método usado para especificar o volume de visualização.3. */4. public void especificaParametrosVisualizacao() {5. // Especifica sistema de coordenadas de projeção6. gl.glMatrixMode(GL.GL_PROJECTION);7. // Inicializa sistema de coordenadas de projeção8. gl.glLoadIdentity();9.10. // Especifica a projeção perspectiva(angulo,aspecto,zMin,zMax)11. glu.gluPerspective(zoom, fAspect, 0.5, 1000);12.13. posicionaObservador();14. }
15. private float[] obsEye = new float[3];//perspectiva – camera16. private float[] imgCnt = new float[3];//perspectiva - camera
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Visão em perspectiva 3D
Implementação
17. /**18. * Método usado para especificar a posição do observador virtual.19. */20. public void posicionaObservador() {21. // Especifica sistema de coordenadas do modelo22. gl.glMatrixMode(GL.GL_MODELVIEW);23. // Inicializa sistema de coordenadas do modelo24. gl.glLoadIdentity();25. // Especifica posição do observador e do alvo26. // eyeX, eyeY, eyeZ, centerX, centerY, centerZ, upX, upY, upZ27. // eyeX, eyeY, eyeZ = define a posicao da camera28. // centerX, centerY, centerZ = define o centro da imagem, para 29.onde esta olhando30. // upX, upY, upZ = define qual eixo esta virado pra cima31. glu.gluLookAt(obsEye[0], obsEye[1], obsEye[2], imgCnt[0], 32.imgCnt[1], imgCnt[2], 0.0, 1.0, 0.0);33. }
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Visão em perspectiva 3D
Implementação
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Colisão
Implementação
• Cria uma silhueta em volta do veículo para a detecção de semáforos.
•Utiliza a classe java.awt.Rectangle.
•Método contains(x,y).
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Deslocamento do veículo
Implementação
public boolean calcular() throws InterruptedException {//pega tempo de existencia do carro na viatimeNow = cronus.tempo();
//distancia em metrosposicaoNaPista = velocidade * (timeNow/1000D);
//calculado o quanto o carro se deslocou, ira calcular o seu ponto no plano
Ponto pAux = this.reta.posicaoNaReta(posicaoNaPista);...}
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OPERACIONALIDADE DA IMPLEMENTAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso
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Rotas para os veículos
Operacionabilidade da Implementação
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Inicializar a simulação
Operacionabilidade da Implementação
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Visão em perspectiva
Operacionabilidade da Implementação
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Resultados e Discussão
Não foi implementado o calculo de distância entre dois pontos da via devido a falta de tempo e complexidade da rotina.
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Tabela comparativa entre as versões
Protótipo de Freire
(2004)
Protótipo de Ranghetti
(2007)
Protótipo versão 3
Opção de carro guiado X X
Visualização em 3D - ortogonal X X
Visualização em 3D - perspectiva X
Definir velocidade para os veículos X X X
Veículos com diferentes velocidade X
Definir quantidade de veículos X X X
Iniciar, parar, pausar simulação X X X
Calcular comprimento da rua X X
Representação de viadutos X X
Determinar rotas X
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Conclusão
O presente trabalho é uma extensão do simulador de tráfego de automóveis em uma malha rodoviária desenvolvido por Freire (2004) e estendido por Ranghetti (2007).
As extensões desenvolvidas foram a visualização em perspectiva 3D, variação da velocidade para determinados grupos de carros e a definição de rotas para uma quantidade de carros.
O simulador adequou-se a carregar a malha rodoviária criada pelo EGMR de Perondi (2007), inclusive todas as suas características.
Não foi idealizado nenhum tipo de controle para alterar a velocidade de qualquer veículo na malha durante a simulação
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Extensões
Para continuação deste trabalho são sugeridas as seguintes extensões:
• Adequar a velocidade do veículo que esta atrás para a velocidade do veículo que esta a frente.
• Permitir a distribuição do processamento para vários computadores.
• Rotina para fazer estatísticas sobre o tráfego na malha.
• Melhorar a qualidade gráfica, fazendo uso de texturas e criando um terreno.
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Fim
Trabalho de conclusão de curso