DOI QR코드

DOI QR Code

Fuzzy Theory and Bayesian Update-Based Traffic Prediction and Optimal Path Planning for Car Navigation System using Historical Driving Information

퍼지이론과 베이지안 갱신 기반의 과거 주행정보를 이용한 차량항법 장치의 교통상황 예측과 최적경로 계획

  • Published : 2009.11.30

Abstract

The vehicles play a significant role in modern people's life as economy grows. The development of car navigation system(CNS) provides various convenience because it shows the driver where they are and how to get to the destination from the point of source. However, the existing map-based CNS does not consider any environments such as traffic congestion. Given the same starting point and destination, the system always provides the same route and the required time. This paper proposes a path planning method with traffic prediction by applying historical driving information to the Fuzzy theory and Bayesian update. Fuzzy theory classifies the historical driving information into groups of leaving time and speed rate, and the traffic condition of each time zone is calculated by Bayesian update. An ellipse area including starting and destination points is restricted in order to reduce the calculation time. The accuracy and practicality of the proposed scheme are verified by several experiments and comparisons with real navigation.

경제가 성장함에 따라 자동차는 현대인의 생활에 많은 영향을 끼치고 있다. 차량항법장치는 운전자에게 목적지까지의 경로를 안내해 주기 때문에 많은 편의를 제공하고 있다. 그러나 개인의 차량 소유가 대중화됨에 따라 교통혼잡이 발생하지만 차량항법장치는 환경을 고려하지 않는 일방적인 경로를 계획한다. 기존의 차량항법장치는 시간대와 상관없이 출발지와 목적지만 같으면 항상 동일한 경로와 소요시간을 제공하는 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 누적된 과거의 주행정보를 퍼지이론과 베이지안 갱신에 적용하여 교통상황을 예측하고 경로 계획에 반영하는 방법을 제안한다. 퍼지 이론을 통해 과거 주행정보의 출발 시간대와 속도율로 분류하고 베이지안 갱신을 사용하여 각 시간대에서 벌어질 교통상황을 확률로 계산한다. 전자지도에서 출발지와 목적지를 포함한 타원관심영역을 설정하고 Dijkstra와 $A^*$ 알고리즘을 융합하여 교통상황을 고려한 최적의 경로를 계획한다. 제안한 알고리즘의 성능과 정확성은 계획된 경로를 실제 주행함으로써 예측된 소요시간과 실제 주행시간을 비교하여 검증하였다.

Keywords

References

  1. N. Disange, "Development of RTTI (Real Time Traffic Information) within vehicle navigation systems," in Proceedings of Road Transport Information and Control Conference, pp. 11-16, Apr. 2000.
  2. S. Kim, M. E. Lewis, and C. C. White, III, "Optimal vehicle routing with real-time traffic information," IEEE Trans. Intelligent Transportation Systems, vol. 6, no. 2, pp. 178 - 188, Jun. 2005. https://doi.org/10.1109/TITS.2005.848362
  3. K Manolis and D. Kwstis. "Mechatronics. intelligent transportation systems-travelers information systems the case of a medium size city." in Proceedings of the IEEE International Conference, pp. 200-204, Jun. 2004.
  4. E. H. Mamdani. . S. Assilian. "An Experiment in Linguistic Synthesis with a Fuzzy Logic Controller." International Journal of Man-Machine Studies. Vol. 7. pp. 1-13. 1975. https://doi.org/10.1016/S0020-7373(75)80002-2
  5. 장원석, 노창현, 이종식, "퍼지기반 Segment-Boost 방법을 통한 효과적인 얼굴인식" 시뮬레이션학회 논문지, 제18권, 제 1호. 17-25쪽.2009년 3월.
  6. T. Bayes, "An Essay Toward Solving a Problem in the Doctrine of Chances," Philos. Trans. R. Soc. London, 53. 370-418. 1763. https://doi.org/10.1098/rstl.1763.0053
  7. J. Earman, "Bayes Or Bust?: A Critical Examination of Bayesian Confirmation Theory," MIT Press.1992.
  8. S. M. Cho. G. Kim, C. H. Ahn, S. I. Lee and H. J. Lee. "Transmission of Traffic Information Using a Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting System," ETRI Journal. vol. 28. pp. 364-366, Jun. 2006. https://doi.org/10.4218/etrij.06.0205.0057
  9. EBU B/TPEG. TPEG Specifications. "Part 1 : Introduction Numbering and Versions." TPEG-INV/002, draft, Oct. 2002,
  10. 이청원, 박지영, 고승영, "칼만 필터를 이용한 경로통행 시간예측" 대한토목학회논문집 제 2권, 제 D호.871-880 쪽,2002년.9월.
  11. 이현조, 니하드 카림 초우더리 , 장재우, "규칙-기반 분류화 기법을 이용한 도로 네트워크 상에서의 주행 시간 예측 알고리즘." 한국콘텐츠학회 논문지, 제 8권, 제 10호. 76-87쪽. 2008년. 10월.
  12. E.W. diikstra, "A note on two problems in connection with graphs." Numersche Mathematik. Vol.1. pp, 269-271. 1959 https://doi.org/10.1007/BF01386390
  13. P. E. Hart, N. J. Nilsson. B. Raphael. "Correction to A Formal Basis for the Heuristic Determination of Minimum-Cost Paths." SIGART Newsletter. No. 37. pp. 28-29, Dec. 1972.