Inteligentna mobilność / Smart Mobility

W następstwie zmian w ruchu drogowym, rosnąca liczba i różnorodność użytkowników dróg prowadzi do coraz bardziej złożonych scenariuszy, a tym samym do zwiększenia ilości danych, które należy przeanalizować. Niezależnie od tego, czy chodzi o bezpieczniejsze zarządzanie ruchem, lepsze planowanie dróg, bardziej kompleksowe monitorowanie ruchu czy innowacyjne podejście do autonomicznej jazdy, droga do optymalizacji ruchu 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 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 jedynie do rejestrowania obrazu w celu ostatecznego udokumentowania popełnionych wykroczeń. W przypadku najnowszej generacji systemów kontroli ruchu drogowego bazujących na systemach wizyjnych sprawa wygląda inaczej. Tutaj kamera jest centralnym czujnikiem do wykrywania, monitorowania i dokumentowania.

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 to do ciągłej miniaturyzacji, która w coraz większym stopniu umożliwia zwiększenie wydajności przetwarzania 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, przestają być potrzebne. Sprawia to, że realizacja projektów jest bardziej elastyczna i opłacalna, a dodatkowo zmniejsza zużycie energii.

Ponadto, centra przetwarzania są mniej istotne dla tych systemów, co zmniejsza ich podatność na awarie i pozwala na korzystanie z nich 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: dzięki łatwemu dostępowi do potężnego sprzętu, wydajność i sposób wykorzystania systemów wizyjnych nie zależą już wyłącznie od sprzętu. Teraz są one zależne przede wszystkim od oprogramowania, a w przypadku systemów wizyjnych chodzi o inteligentne rozwiązania. Aby przekształcić doskonałą widoczność kamery w konkretne zastosowania, nowoczesne wizyjne systemy ruchu drogowego wykorzystują głównie sztuczną inteligencję - torując drogę dla bardziej zaawansowanej 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 cienie nie drażnią 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 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 opłat drogowych, monitorowanie bus pasów, liczenie osi, wykrywanie identyfikatorów środowiskowych, wykroczenia związane z dekoncentracją kierowcy, takie jak rozmowa przez telefon za kierownicą i wiele innych. Nawet bardzo małe pojazdy elektryczne (EV), takie jak hulajnogi elektryczne, mogą być rejestrowane przez te systemy, czego poprzednie rozwiązania techniczne nie mogły zagwarantować. Na przykład tablice rejestracyjne tych pojazdów były zbyt małe, a obszary, po których się poruszały, 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 by przeanalizować wykorzystanie bus pasów w nocy i uwzględnić tę wiedzę w planowaniu ruchu. Innym scenariuszem zastosowania byłoby sterowanie fazami sygnalizacji świetlnej w sensie 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 czujników sprzętowych i analizy obrazu mogą już teraz szybko realizować nowe aplikacje do kontroli ruchu drogowego w oparciu o wideo i szybko wprowadzać je na rynek - 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 opłat drogowych.

Obecnie systemy wizyjne dla ruchu drogowego wykorzystują głównie 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 wzajemnie się uzupełniają. Zasięg radaru można uzupełnić ostrym widzeniem kamery, eliminując w ten sposób klasyczne błędy radaru, takie jak zjawy, lub dokładny pomiar lasera może wspierać możliwości wykrywania kamery. Potencjał wydaje się nieograniczony.

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

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

Po drugie, jest to rozwiązanie szczególnie interesujące dla mniejszych gmin, w których na przykład 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 z jednej strony, a także ogólny wzrost bezpieczeństwa ruchu drogowego z drugiej - wnosząc kluczowy wkład w realizację Wizji Zero.