Un algoritmo di Map-Matching su reti stradali complesse

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Presentazione tesi su Qmatch, ovvero un algoritmo di map-matching su reti stradali complesse.

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  • -Dati disponibili da Octotelematics (clear box) -raccolti tramite GPRS Click() -volontà di identificazione tutti percorsi -> Map-Matching
  • -Presentazione -Obiettivi -> MM -MM -> Qmatch - Qmatch -> conclusioni e sviluppi
  • -Correlazione campionamento<->rete stradale -concetto del polling time e relazione con MM -descrizione problemi generici del MM -interpolazione: operazione che unisce due segmenti non contigui sulla mappa
  • Errore per interpolazione Anche l’ordinamento è sintomo di errore
  • Geometrica = differenza angolo tra vettore e segmento strada, distanza punto/segmento Fisica = Impossibilità di trovarsi in una posizione Semantica = percorribilità, sensi unici , divieti, tipo di strada
  • Un algoritmo di Map-Matching su reti stradali complesse

    1. 1. Un algoritmo di Map-Matching su reti stradali complesse Laureando Flavio Perri Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali Laurea di I° Livello in Tecnologie Informatiche Responsabile Interno Prof. Giorgio Richelli Responsabile Esterno Ing. Andrea Corbelli Anno Accademico 2006/2007
    2. 2. Scopo del lavoro <ul><li>Dati GPS </li></ul><ul><ul><li>Antifurto satellitare </li></ul></ul><ul><ul><li>Alcuni milioni di campionamenti </li></ul></ul><ul><li>Mappe digitali (Roma, Milano) </li></ul>Identificazione del percorso di ogni veicolo Un nuovo algoritmo di Map-Matching
    3. 3. Agenda <ul><li>Il Map-Matching (MM) </li></ul><ul><li>Un nuovo algoritmo di MM </li></ul><ul><ul><li>Qmatch </li></ul></ul><ul><li>Conclusioni e sviluppi futuri </li></ul><ul><ul><li>Modello previsionale e data-mining </li></ul></ul>
    4. 4. Il Map-Matching <ul><li>Concetto di Polling time </li></ul><ul><li>Interpolazione: </li></ul><ul><ul><li>Operazione che unisce due segmenti non contigui sulla mappa </li></ul></ul><ul><li>Problemi tipici: </li></ul><ul><ul><li>Errore campionamenti GPS </li></ul></ul><ul><ul><li>Complessità della mappa </li></ul></ul><ul><ul><li>Errori di propagazione </li></ul></ul>“ Individuare, sulla mappa digitale, il segmento di strada su cui l’oggetto si trovava al momento del campionamento”
    5. 5. Il Map-Matching on-line <ul><li>Obiettivo : </li></ul><ul><ul><li>individuare in tempo reale ogni cambiamento di posizione dell’oggetto </li></ul></ul><ul><li>Usato in ambienti: GNSS, PNA </li></ul><ul><li>Caratteristiche : </li></ul><ul><ul><li>Polling time molto basso (>1 ricez. al secondo) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Uso limitato di interpolazione </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Identificazione arco corrente in base a limitata serie storica </li></ul></ul>
    6. 6. Il Map-Matching off-line <ul><li>Obiettivo : generare percorsi di singoli oggetti (automobili) </li></ul><ul><li>Usato generalmente per analisi </li></ul><ul><ul><li>Tempi di percorrenza, modelli del traffico </li></ul></ul><ul><li>Caratteristiche : </li></ul><ul><ul><li>Polling time elevato </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Maggiore distanza tra campionamenti </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Uso intensivo di interpolazione </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Tutti i punti offrono supporto al Map-Matching </li></ul></ul>
    7. 7. Perché un nuovo algoritmo? <ul><li>Un problema diverso </li></ul><ul><ul><li>Campionamenti non pensati per il Map-Matching </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ampi intervalli di tempo e di spazio tra due acquisizioni </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Dati a supporto limitati </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Rete stradale molto complessa (Roma, Milano) </li></ul></ul><ul><ul><li>Inapplicabilità degli algoritmi presenti in letteratura </li></ul></ul>
    8. 8. L’algoritmo Qmatch <ul><li>Principali difficoltà: </li></ul><ul><ul><li>Scelta del corretto arco sulla mappa </li></ul></ul><ul><ul><li>Supporto limitato </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Informazioni campionamento </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Pochi punti per percorso </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Propagazione dell’errore </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Interpolazione </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Startup errato </li></ul></ul></ul>
    9. 9. Propagazione dell’errore Percorso calcolato Campionamento
    10. 10. L’algoritmo Qmatch <ul><li>Concetto di “ Qualità di un punto ” </li></ul><ul><ul><li>Rispetto alla rete stradale, indipendente dagli altri </li></ul></ul><ul><li>Range Query </li></ul><ul><ul><li>Sfruttamento dati a supporto </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>GPS Quality </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Engine Status </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Compass </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Delta Position </li></ul></ul></ul><ul><li>Punteggio finale al percorso </li></ul>
    11. 11. Range Query <ul><li>Ellisse d’errore </li></ul><ul><ul><li>Direzione asse maggiore uguale a Compass </li></ul></ul><ul><li>Caratteristiche arco candidato </li></ul><ul><ul><li>Compatibilità geometrica </li></ul></ul><ul><ul><li>Compatibilità fisica </li></ul></ul><ul><ul><li>Compatibilità semantica </li></ul></ul>
    12. 12. L’algoritmo Qmatch <ul><li>Fase preliminare o Pre-Matching </li></ul><ul><ul><li>Cleanup ed estrazione input </li></ul></ul><ul><ul><li>Assegnazione qualità punti </li></ul></ul><ul><li>Fase centrale </li></ul><ul><ul><li>Costruzione parziale percorso </li></ul></ul><ul><li>Fase finale </li></ul><ul><ul><li>Completamento e calcolo punteggio percorso </li></ul></ul>
    13. 13. L’algoritmo Qmatch – fase 1 Range query per ogni punto Calcolo qualità(p) Cleanup ed estrazione Pre-processing 5.9 2 10.2 3 ... ... 0.8 n 1.4 4 0.5 1 Qualità Punto
    14. 14. L’algoritmo Qmatch – fase 2 <ul><li>Successo : arco associato </li></ul><ul><li>Associazione non eseguita </li></ul><ul><ul><li>Più di un candidato compatibile </li></ul></ul>Incremento qualità punti adiacenti 5.9 2 10.2 3 ... ... 0.8 n 1.4 4 0.5 1 Qualità Punto 5.9 2 10.2 3 ... ... 0.8 n 1.4 4 0.5 1 Qualità Punto 5.9 2 10.2 3 ... ... 0.8 n 1.4 4 0.5 1 Qualità Punto 8.3 2 10.2 3 ... ... 0.8 n 3.9 4 0.5 1 Qualità Punto 5.9 2 -1 3 ... ... 0.8 n 1.4 4 0.5 1 Qualità Punto
    15. 15. L’algoritmo Qmatch – fase 3 Scegli punto non associato con miglior supporto <ul><li>Sfruttamento punti già associati </li></ul><ul><li>Si esegue un matching definitivo </li></ul>8.3 4 -1 6 11.3 7 9.2 2 -1 3 ... ... 1.8 n -1 5 2.5 1 Qualità Punto
    16. 16. Un percorso ricostruito Andata... ...e ritorno Start End End Start
    17. 17. Sviluppi futuri <ul><li>Modello traffico </li></ul><ul><li>Data-mining </li></ul><ul><ul><li>Road-pricing </li></ul></ul><ul><ul><li>Marketing </li></ul></ul><ul><li>Implementazione Qmatch molto efficiente </li></ul><ul><li>Progetto di ricerca </li></ul><ul><ul><li>IBM </li></ul></ul><ul><ul><li>Ipre </li></ul></ul><ul><ul><li>Caspur </li></ul></ul><ul><ul><li>Politecnico di Bari </li></ul></ul><ul><ul><li>... </li></ul></ul>Archivio Percorsi Estrazione Percorsi
    18. 18. Conclusioni <ul><li>Qmatch : </li></ul><ul><ul><li>Un nuovo algoritmo di Map-Matching off-line </li></ul></ul><ul><ul><li>Una soluzione ad un problema specifico </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Rete stradale complessa </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Elevato intervallo di campionamento GPS </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Dati a supporto limitati </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Componente di un progetto di ricerca </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Modello previsionale e data-mining </li></ul></ul></ul>
    19. 19. Grazie Cen-to cen-to cen-to!
    20. 20. On-line vs. Off-line Uso di tecniche geometriche Interpolazione Calcolo percorso globale Analisi statistiche Individuazione su mappa in tempo reale Polling time Punti in ingresso (k) Proprietà Sì Sì Necessaria Limitata Sì No Sì In parte No Sì >1/minuto ~ 1/sec k = n k 1 Off-line On-line
    21. 21. Startup errato

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