Inteligentna mobilność / Smart Mobility Rozwój mobilności

W następstwie zmian w ruchu drogowym, rosnąca liczba i różnorodność użytkowników dróg prowadzi do wdrażania coraz bardziej złożonych scenariuszy ruchu, a tym samym do zwiększenia ilości danych, które należy przeanalizować. Niezależnie od tego, czy chodzi o bezpieczniejsze zarządzanie ruchem, jego bardziej kompleksowe monitorowanie czy też innowacyjne podejście w zakresie autonomicznej jazdy, droga do optymalizacji wymaga inteligentnych systemów, które są w stanie przechwytywać i przetwarzać tę ogromną ilość różnorodnych danych i przekształcać je w wydajne aplikacje. Ale czy istnieje już taka technologia dla ruchu drogowego? Odpowiedź brzmi "tak", jednak nie jest ona tak nowa, jak się powszechnie uważa. "Dobrze znana" technologia wizyjna także dziś napędza postęp w tej dziedzinie.

Kamery są wykorzystywane do monitorowania ruchu drogowego od dziesięcioleci, ale do tej pory pełniły rolę pasywnych urządzeń obserwacyjnych. W systemach opartych na technice LIDAR lub radarach kamera jest wykorzystywana co do zasady jedynie do rejestrowania obrazu w celu ostatecznego udokumentowania popełnionych wykroczeń / zaistniałych zdarzeń. W przypadku najnowszej generacji systemów kontroli ruchu drogowego bazujących na systemach wizyjnych sprawa wygląda nieco inaczej. Tutaj kamera jest centralnym czujnikiem do wykrywania, monitorowania i dokumentowania jednocześnie.

Ta zmiana jest wynikiem kilku osiągnięć technologicznych:

Jednym z nich jest dostępność wydajniejszych, bardziej kompaktowych urządzeń, które posiadają szybsze i bardziej efektywne procesory. Przyczynia się do tego ciągła miniaturyzacja, która w coraz większym stopniu umożliwia zwiększenie wydajności przetwarzania danych na małej przestrzeni. W idealnym przypadku oznacza to, że dane przechwycone przez kamerę mogą być analizowane bezpośrednio w obudowie kamery, tj. na miejscu. Większe komponenty zewnętrzne, takie jak dodatkowe procesory analizujące w szafach sterowniczych, [A1] przestają być w takim przypadku potrzebne. Sprawia to, że realizacja projektów może być bardziej elastyczna i opłacalna, a dodatkowo mniejsze jest również zużycie energii.

Ponadto, centra przetwarzania danych są mniej istotne w przypadku tego typu systemów, co zmniejsza podatność takich wdrożeń na awarie i pozwala na korzystanie z technologii nawet bez połączenia z szybkim Internetem.

Drugą istotną zaletą rozwiązań wizyjnych dla ruchu drogowego jest postęp w nowoczesnej technologii kamer. Obecnie kamery przemysłowe mają prawie wszystkie możliwości ludzkiego oka, od rozpoznawania kolorów i dostrzegania bardzo małych szczegółów po szerokie pole widzenia, co umożliwia pokrycie dużych obszarów z wieloma różnymi użytkownikami dróg. Systemy oparte na laserach, choć korzystne pod względem precyzji, mają tutaj swoje ograniczenia. Nie rejestrują kolorów, a czasami jedynie kontury lub określone rozmiary.

Trzeci technologiczny przełom można przypisać rozwojowi oprogramowania: wydajność i sposób wykorzystania systemów wizyjnych nie zależą już wyłącznie od sprzętu (hardware). Teraz są one zależne przede wszystkim od oprogramowania, a w przypadku systemów wizyjnych chodzi o inteligentne rozwiązania. Aby przekształcić doskonałą widoczność z kamery w konkretne zastosowania, nowoczesne wizyjne systemy ruchu drogowego wykorzystują głównie sztuczną inteligencję - torując drogę dla bardziej zaawansowanych modeli kontroli ruchu ze wspomaganiem AI. Jednym z wariantów tego, jak ta inteligentna technologia drogowa jest obecnie wdrażana, jest metoda hybrydowa, tj. połączenie konwolucyjnych sieci neuronowych (CNN) i modeli matematycznych. CNN mogą być trenowane z wykorzystaniem materiału zdjęciowego i zapewniają lepszą wydajność niż algorytmy wykrywania i identyfikacji. Są bardziej precyzyjne w rozpoznawaniu obiektów i dokładniejsze w ich wychwytywaniu. Na przykład, pojazdy jadące blisko siebie lub silne zacienienie nie wpływają negatywnie na zdolność analizy obrazu dokonywanej przez CNN, co było i nadal jest problemem w przypadku konwencjonalnych metod. Po przetworzeniu danych przez sieć neuronową stosowane są algorytmy opisujące matematycznie ruch pojazdu.

Dzięki rozwojowi w zakresie software w obszarze technologii ruchu drogowego, systemy są łatwiejsze do optymalizacji, bardziej zrównoważone i skalowalne. Co więcej, nowe modele biznesowe typu as-a-service mogą być wdrażane znacznie łatwiej.

Postęp techniczny i związane z nim wykorzystanie kamery jako samodzielnego czujnika skutkuje szerokim zakresem możliwych zastosowań tej technologii, czyniąc systemy wizyjne decydującym krokiem w kierunku bardziej efektywnego zarządzania ruchem, a przede wszystkim większego bezpieczeństwa na drogach.

Zastosowania obejmują kontrolę przejazdu na czerwonym świetle, egzekwowanie uiszczania opłat drogowych, monitorowanie bus-pasów, liczenie osi pojazdów, wykrywanie identyfikatorów/oznakowań środowiskowych/odczyt tablic ADR, a także rejestrowanie wykroczeń związanych z dekoncentracją kierowcy, takich jak rozmowa przez telefon za kierownicą i wiele innych. Nawet bardzo małe pojazdy elektryczne (EV), takie jak hulajnogi elektryczne, mogą być rejestrowane przez tego typu systemy, czego poprzednie rozwiązania techniczne nie mogły zagwarantować. Na przykład tablice rejestracyjne tych pojazdów – jeżeli w ogóle istniały – były zbyt małe, a obszary, po których się poruszały, w praktyce nie były lub nie mogły być monitorowane. Zwiększona zdolność wykrywania systemów wizyjnych jest również ogromnym plusem dla ochrony niechronionych użytkowników dróg, takich jak rowerzyści i piesi.

Optymalizacja ruchu może być oparta na liczbie określonych typów pojazdów na danej drodze w określonym czasie. Na przykład, można przeanalizować wykorzystanie bus pasów w nocy i uwzględnić tę wiedzę w planowaniu ruchu. Innym scenariuszem zastosowania byłoby sterowanie fazami sygnalizacji świetlnej w kontekście inteligentnej infrastruktury - lub zarządzania ruchem z wykorzystaniem sztucznej inteligencji - która reaguje na zbliżających się pieszych.

Przechodząc do sedna: dzięki systemom wizyjnym wszystko, co można zobaczyć, można teoretycznie przeanalizować i wykorzystać. I nie jest to kwestia odległej przyszłości! Dostawcy gotowych rozwiązań z doświadczeniem w zakresie technologii wykorzystującej czujniki sprzętowe i analizę obrazu mogą już teraz szybko realizować nowe aplikacje do kontroli ruchu drogowego w oparciu o wideo i szybko wprowadzać je na rynek, przechodząc przez wszystkie etapy procesu - od planowania, przez realizację projektu, po serwis. W VITRONIC już teraz wykorzystujemy tę technologię do zastosowań w ruchu drogowym, takich jak kontrola przejazdu na czerwonym świetle, wykrywanie niechronionych użytkowników ruchu lub egzekwowanie uiszczania opłat drogowych.

Obecnie systemy wizyjne dla ruchu drogowego wykorzystują głównie tzw. monotracking, ponieważ trudno jest połączyć wiele czujników i dostarczane przez nie dane. Niemniej jednak fuzja czujników może być drogą przyszłości, zwłaszcza w przypadku łączenia różnych czujników, których mocne strony i zastosowania wzajemnie się uzupełniają. Dla przykładu, emitowane przez urządzenie wiązki lasera mogą wspierać możliwości wykrywania samej kamery. Potencjał wydaje się nieograniczony.

Tym, co sprawia, że technologia ruchu oparta na wideo jest tak interesująca jako technologia przyszłości, są przede wszystkim dwie rzeczy:

Po pierwsze, jej potencjał innowacyjny. Dla deweloperów jest to niedroga technologia z niższymi barierami wejścia w porównaniu do innych, dotychczas wykorzystywanych, co zachęca do kreatywnego rozwiązywania problemów. Jest to zatem ogromna szansa która sprawia, że ta klasa rozwiązań jest bardziej konkurencyjna.

Po drugie, jest to rozwiązanie szczególnie interesujące dla mniejszych odbiorców, np. gmin, w których na przykład inwestycja w egzekwowanie przepisów dotyczących przejazdu na czerwonym świetle było wcześniej trudne do sfinansowania. Możliwość stosowania modeli as-a-service i łatwość optymalizacji zapewniana przez oprogramowanie również przyczyniają się do ekonomicznej opłacalności rozwiązań wizyjnych.

Ta przystępność cenowa pozwala większej liczbie powiatów i gmin na korzystanie z tego rozwiązania, a to z kolei wspiera kompleksową realizację transformacji ruchu drogowego w inteligentną mobilność przyszłości z jednej strony, a także ogólny wzrost bezpieczeństwa ruchu drogowego z drugiej - wnosząc istotny wkład w realizację tzw. Wizji Zero.