1. Repository at ChSTU
  2. Випускні кваліфікаційні роботи
  3. Бакалавр
  4. 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6363
Title: Автоматизована система фіксації та аналізу поточної ситуації на автошляхах
Authors: Корпань, Ярослав Васильович
Тараненко, Олександр Сергійович
Issue Date: Jun-2023
Abstract: Мета кваліфікаційної роботи – проектування нових підходів моніторингу трафіку на автошляхах в автоматизованому режимі. Виходячи з мети, основні завдання які були вирішені: проаналізувати інтелектуальні автоматизовані транспортні системи керування трафіком; досліджено сучасні платформи та системи моніторингу трафіку на автошляхах; спроектовано автоматизовану систему для моніторингу трафіку на автошляхах.
URI: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6363
Appears in Collections:174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Б_151_2023_Тараненко.pdf
  Restricted Access		1.99 MBAdobe PDFView/Open Request a copy
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Extracted text 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
освітнього ступеня «бакалавр» 
  
на тему: АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ФІКСАЦІЇ ТА АНАЛІЗУ 
ПОТОЧНОЇ СИТУАЦІЇ НА АВТОШЛЯХАХ 
 
 
 
 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу, 
групи АКІТС-2199 
 спеціальності 151 Автоматизація та 
комп’ютерно-інтегровані технології 
 Олександр ТАРАНЕНКО 
 (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) 
Керівник Ярослав КОРПАНЬ 
 (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) 
Рецензент  
 (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) 
 
 
 
 
Черкаси 2023 року 
 
ЗМІСТ 
 
СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ ............................................ 3 
ВСТУП ............................................................................................................................ 4 
1 ОГЛЯД АВТОМАТИЗОВАНИХ ТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМ ............................ 6 
1.1 Інтелектуальні  транспортні системи ................................................................ 6 
1.2 Автоматизовані системи управління рухом ...................................................... 8 
1.3 Технічний аспект організації руху ..................................................................... 9 
1.4 Впровадження інтелектуальних транспортних систем в Україні ................. 21 
2 ПЛАТФОРМИ ТА СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ ТРАФІКУ НА АВТОШЛЯХАХ
........................................................................................................................................ 24 
2.1 Основні компоненти моніторингу ................................................................... 24 
2.2 Моніторинг руху на автошляхах ...................................................................... 31 
2.3 Порівняльний аналіз розглянутих систем моніторингу руху ....................... 45 
3 АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ РУХУ НА   
АВТОШЛЯХАХ .......................................................................................................... 47 
3.1 Моделі трафіку ................................................................................................... 47 
3.2 Архітектура автоматизованої системи контролю трафіку на автошляхах ... 51 
ВИСНОВКИ ................................................................................................................. 60 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ .................................................................... 62 
 
 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 Розроб. Тараненко О. С. Автоматизована система Літ. Лист. Листів 
 Перевір. Корпань Я. В. фіксації та аналізу поточної 2 64 
 Реценз. Онищенко М. В. ситуації на автошляхах.  
 Н. Контр.  Пояснювальна записка ЧДТУ, АКІТС-2199 
 Затверд. Лукашенко В. М.  
 
СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ 
 
ADAS – advanced driver assistance system; 
CAN – controller area network; 
CPU – central processing unit; 
FOV – field of view; 
FPGA – field-programmable gate array; 
GNSS – global navigation satellite system; 
GPS – global positioning system; 
GPU – graphics processing unit; 
IMU – inertial measurement unit; 
LVDS – low-voltage differential signaling; 
PWM – pulse-width modulation; 
RTA – система аналізу дорожнього руху 
SLAM – simultaneous localization and mapping; 
ToF – time-of-flight camera; 
ІТS – інтелектуальні транспортні системи; 
СМО – систему масового обслуговування; 
ТЗ  – транспортний засіб. 
 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
3 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
ВСТУП 
 
У зв'язку з ростом урбанізації та збільшенням кількості доріг, транспортний 
парк постійно зростає. Моніторинг руху та його контроль стають викликом для 
багатьох міст у нашій країні. Більшість міст страждають від пробок та з ними 
пов'язаних проблем. Це призводить до численних проблем, таких як затримки у русі 
між великими містами, витрати палива на перехрестях, забруднення повітря від 
викидів, аварії з загибелями та багато інших транспортних проблем. 
Транспортні засоби, системи датчиків на дорогах та допоміжні системи 
дорожньої інфраструктури збирають щоденну інформацію про умови дорожнього 
руху. Крім датчиків на дорогах, нові транспортні засоби оснащені різними 
системами датчиків, що допомагають водіям. Проте, інформація про датчики для 
водіїв обмежена датчиками в самому автомобілі, хоча нові мобільні телефони і 
навігатори можуть отримувати інформацію в режимі реального часу. Отже, 
оптимальним рішенням є інтеграція цих систем в одну універсальну платформу. Це 
дозволить забезпечити автомобілістів повним спектром послуг, починаючи з 
ефективної навігації і закінчуючи взаємодією з іншими системами, які сприяють 
зменшенню пробок та покращенню руху на дорогах. 
Актуальність теми даної роботи обумовлена тим, що постійне зростання 
завантаження вуличної-дорожньої мережі (ВДМ) знижує ефективність 
використання транспортних засобів (ТЗ) та збільшення часу затримок, кількості 
зупинок, витрати палива, зносу автомашин, розмітки і дорожнього полотна, 
підвищує кількість дорожньо-транспортних пригод та значно погіршує екологічну 
обстановку. Світлофорне регулювання руху, переважно в «Жорсткому» сезонному 
режимах не вирішує проблему ефективного проїзду перехресть. 
Мета кваліфікаційної роботи – проектування нових підходів моніторингу 
трафіку на автошляхах в автоматизованому режимі. 
Виходячи з мети, основні завдання дослідження полягають у наступному: 
1. Проаналізувати інтелектуальні автоматизовані транспортні системи 
керування трафіком. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
4 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
2. Дослідити сучасні платформи та системи моніторингу трафіку на 
автошляхах. 
3. Спроектувати автоматизовану систему для моніторингу трафіку на 
автошляхах. 
  
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
5 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1 ОГЛЯД АВТОМАТИЗОВАНИХ ТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМ 
 
1.1 Інтелектуальні  транспортні системи 
Інтелектуальні транспортні системи (ІТS) є поєднанням передових 
інформаційних і комунікаційних технологій, застосовуваних у системах управління 
транспортом і дорожнім рухом.  
Головною метою ІТS є поліпшення безпеки, ефективності та стійкості 
транспортних мереж, зменшення заторів на дорогах і підвищення задоволення 
водіїв від обслуговування. [2] 
ІТS є комплексним застосуванням електроніки, комп'ютерних 
комунікаційних технологій і стратегій управління. Вона надає користувачам 
важливу інформацію, покращує безпеку на дорозі і комфорт водіння, оптимізує 
використання наявної транспортної інфраструктури, знижує ризики на дорозі, 
усуває затори, підвищує ефективність транспорту та зменшує забруднення 
повітря. [1] 
 
 
Рисунок 1.1 – Функції Інтелектуальної транспортні системи 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
6 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Структура ІТS включає всі функціональні компоненти, пов'язані з різними 
видами транспорту та рухом (рис. 1.1). Вона визначає типи діяльності та функції, 
необхідні для надання послуг користувачам ІТS у формі дев'яти функціональних 
процесів. [4] 
Застосування ІТS сприяє вирішенню таких проблем, як безпека дорожнього 
руху, планування роботи громадського транспорту, розподіл трафіку у 
транспортних мережах, підвищення продуктивності транспортних підприємств і 
розв'язання проблем, пов'язаних із забрудненням навколишнього середовища. [5] 
Інтелектуальні транспортні системи (ІТS) є економічно-ефективним 
способом розширення наявної транспортної інфраструктури. Прогнозується, що 
світові інвестиції в системи ІТS досягнуть 13 мільярдів доларів протягом наступних 
5-6 років. Розробка інтелектуальної транспортної системи є надзвичайно важливою 
та актуальною задачею на національному рівні. Вирішення цієї проблеми вимагає 
комплексного підходу, який включає державне регулювання, розвиток основної 
дорожньої інфраструктури, "інтелектуальну" надбудову та засоби управління 
транспортними мережами. [5] 
У ІТS зв'язок між перехрестями та транспортними засобами відбувається в 
режимі реального часу за допомогою підключення транспортного засобу до 
інфраструктури (V2I). Це дозволяє кожному автомобілю діяти незалежно. 
Транспортні засоби можуть передавати інформацію про своє наближення до 
перехрестя, що дозволяє центру управління оптимізувати рух транспорту, 
розподіляючи його по смугах відведення більш ефективно. 
Під час управління потоки транспорту можуть динамічно об'єднуватися, 
замість застосування фіксованих комбінацій фаз, оскільки центр управління 
отримує точну і детальну інформацію про рух транспортних засобів, таку як їх 
розташування, пункт призначення, дії на перехресті (поворот вліво, вправо або 
прямо) та тип транспортного засобу. Це також сприяє підвищенню безпеки 
порівняно зі звичайними системами, оскільки автоматичним транспортним засобам 
заборонено перетинати перехрестя без смуг відведення. Після оптимізації графіка 
сигналів на перехресті та передачі цього графіка транспортним засобам, кожен 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
7 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
транспортний засіб може заздалегідь налаштувати свою швидкість, щоб уникнути 
непотрібних прискорень та затримок біля перехрестя, що дозволяє економити 
паливо та зменшувати забруднення довкілля. [1] 
 
1.2 Автоматизовані системи управління рухом 
У сучасних автоматизованих системах управління дорожнім рухом, які 
широко використовуються у більшості європейських країн, значну роль відіграє 
інформація, отримана від відеокамер, що входять до складу підсистем 
відеоконтролю. Ця інформація є надзвичайно цінною, оскільки дозволяє здійснити 
оптимальне керування транспортними потоками, ефективно скоординувати роботу 
ключових транспортних вузлів міста та забезпечити інші необхідні функції. 
 
Таблиця 1.1 – Системи відео контролю 
Інформація про трафік 
Інформація про події на Інформація про наявність 
для статистичної 
дорозі: / відсутність автомобілів: 
обробки: 
висока швидкість, 
загальна кількість наявність наближаються 
щільність потоку або 
виявлених автомобілів автомобілів 
зайнятість смуг 
наявність автомобілів, 
наявність заторів або 
швидкість що зупинилися на 
руху по зустрічній смузі 
перехресті 
число автомобілів, що 
прискорення зупинилися або повільно 
проїхали через зони 
транспортного потоку рухаються автомобілі 
виявлення 
наявність на дорозі вимірювання довжини 
щільність потоку 
підозрілих предметів черги 
зайнятість смуг руху – – 
класифікація автомобілів – – 
 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
8 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Основною перевагою систем відеоконтролю є поєднання числової та 
візуальної інформації, що робить їх унікальними у порівнянні з іншими системами 
спостереження. Наприклад, такі системи можуть забезпечувати миттєвий 
зворотний зв'язок з оператором або диспетчером центру управління у разі 
надзвичайних ситуацій або для звичайного тестування.  
Принцип роботи систем відеоконтролю широко відомий. Встановлюється 
відеокамера на певній висоті над ділянкою траси, транспортним вузлом, магістрали 
або небезпечною ділянкою дороги. Сигнал з камери надходить до модуля обробки 
відеоінформації, де відбувається виділення рухомих транспортних засобів та 
визначення різних інтегральних оцінок. 
Далі, в центрі управління можуть бути отримані як числові дані, для чого 
вимагається канал з низькою пропускною здатністю, так і відеозображення з 
контрольованої ділянки безпосередньо. [1] Системи відеоконтролю, спрямовані на 
транспорт, надають дані трьох типів (табл. 1.1). 
Останній тип інформації, як підтверджує досвід зарубіжних країн, широко 
використовується в системах управління світлофорами. Система відеоконтролю 
інтегрована в модуль управління світлофорами, що дозволяє скоординувати роботу 
всіх світлофорів на перехресті в будь-якому напруженому транспортному вузлі. 
Наприклад, на наших дорогах пішоходам надається однаковий час для 
переходу дороги, незалежно від кількості автомобілів, що рухаються по ній у 
данний момент. [3] 
 
1.3 Технічний аспект організації руху 
На сьогоднішній день існують передові технології, які об'єднують 
комп'ютерні чіпи в транспортних засобах і на автомобільних дорогах, щоб 
підвищити безпеку та зручність. Розроблені спеціальні радари і радіо-
попереджувальні пристрої, які допомагають уникнути зіткнень на дорозі. Також 
впроваджуються блокуючі пристрої, що не дозволяють запускати двигун 
автомобіля особам, які перебувають у стані сп'яніння. Завдяки супутниковим 
технологіям, різноманітним навігаційним системам та системам визначення 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
9 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
місцезнаходження, водії поступово отримують все більш доступні інструменти, які 
допомагають зорієнтуватися в незнайомих містах або зателефонувати за допомогою 
однієї кнопки. Системи, які автоматично передають сигнали поліції при 
спрацьовуванні надувних подушок безпеки, крадіжки транспортних засобів та 
інших небезпечних ситуацій, також стають все більш поширеними. [3] 
Автономний автомобіль 
Автономний автомобіль є транспортним засобом, здатним відчувати 
навколишнє середовище та визначати маршрут, щоб пересуватися без необхідності 
втручання людини (рис. 1.2). 
Іншими словами, автономні транспортні засоби - це розумні автомобілі, які 
використовують різноманітні датчики, комп'ютерні процесори та картографічні 
дані для автоматичного керування. Вони мають свої переваги, такі як висока 
екологічна ефективність, зокрема підвищена економія палива. Оптимізація 
автомобільних маршрутів може зменшити необхідну кількість автомобілів на 
дорозі до 15%. Такі автомобілі також можуть знизити кількість аварій та смертей 
на дорогах, що є однією з головних причин смертності у світі, а також зменшити 
рівень стресу, знизити потребу у паркувальних місцях до 25% та знизити витрати 
на паркування. [3] 
 
 
Рисунок 1.2 – Автономні транспортні засоби 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
10 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
У сучасних автомобільних брендах, таких як BMW, Mercedes-Benz і Google, 
використовуються різноманітні автономні транспортні засоби. Ці технології 
автономного управління класифікуються Національним управлінням безпеки 
дорожнього руху на чотири рівні [3]: 
• Рівень 1: Спеціальна функція управління. Цей рівень передбачає 
використання спеціальних функцій автоматичного управління, таких як 
круїз-контроль, керування по маршруту та автоматична паралельна 
парковка. Водії повністю контролюють автомобіль і несуть за нього 
відповідальність. 
• Рівень 2: Комбінована функція автоматизації. На цьому рівні 
використовуються функції автоматизації, наприклад, адаптивний круїз-
контроль. Водії мають відповідальність за спостереження за дорогою і 
повинні бути готові взяти керування в будь-який момент. Однак, в певних 
умовах водій може бути звільнений від активного керування 
транспортним засобом. 
• Рівень 3: Обмежена автоматизація. Водії можуть передати всі функції 
керування автомобілем в певних умовах, а автомобіль зможе відстежувати 
зміни на дорозі, за винятком ситуацій, які потребують ручного керування. 
Таким чином, водіям не потрібно постійно стежити за дорожніми 
умовами. 
• Рівень 4: Повна автоматизація. Транспортні засоби здатні виконувати всі 
функції керування та моніторингу дорожніх умов протягом всієї поїздки 
без необхідності втручання людини. Багато виробників автомобілів 
проводять випробування прототипів, але досягнення рівня, на якому ми 
можемо повністю довіряти автономним транспортним засобам, ще 
потребує часу. Компанія Google запланувала випустити свій комерційний 
автономний автомобіль до 2018 року. Автономні транспортні засоби 
матимуть значний вплив на суспільство та змінять спосіб, яким ми 
подорожуємо. [3] 
 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
11 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Система глобального позиціонування (GPS) 
 
 
Рисунок 1.3 – Глобальна система позиціонування (GPS) 
 
Система глобального позиціонування (GPS) є супутниковою навігаційною 
системою, яка забезпечує інформацію про місцезнаходження і точний час у будь-
яких погодних умовах. Вона складається з 24 супутників, що обертаються на висоті 
близько 12 000 миль над земною поверхнею і здійснюють два повні оберти за 
24 години. Ці супутники неперервно випромінюють цифрові радіосигнали, які 
містять інформацію про їхнє місцезнаходження і точний час, а приймачі на землі 
отримують ці сигнали. Супутники GPS мають атомні години з точністю до 
мільярдної секунди. 
На основі цієї інформації приймачі можуть визначити, скільки часу потрібно 
сигналу, щоб дійти до приймача на землі. З огляду на швидкість поширення 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
12 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
сигналу, приймач може визначити відстань до найдальшого супутника. Знаячи 
відстань до трьох супутників, GPS може розрахувати широту і довготу приймача, 
використовуючи перетин трьох сфер. За допомогою чотирьох супутників GPS 
також може визначити висоту. Міністерство оборони США (DOD) використовує 
систему GPS, яка спочатку називалася «Навігаційна система з таймингом і 
дальністю» (NAVSTAR). GPS можна розділити на різні рівні залежно від точності 
розташування: 
• Служба стандартного позиціонування (SPS): Ця служба доступна 
цивільним користувачам і використовує широковещательний код з 
швидкістю 1 МГц. Вона забезпечує точність вимірювання відстані 
приблизно 0,5 метра. 
• Стандартна служба позиціонування (PPS): Ця служба надається 
користувачам і використовує код з швидкістю 10 МГц. Вона модулює 
сигнали з частотами FL1 (1575,42 МГц) і fL2 (1227,60 МГц). Ця швидкість 
забезпечує більш точне вимірювання відстані до 20 метрів і забезпечує 
більшу захищеність від багатопроменевого поширення. 
• Диференціальна система глобального позиціонування (DGPS): Ця 
система використовується для покращення точності GPS шляхом 
коригування сигналів на землі з допомогою постійно оновлюваної 
інформації відносно локації базових станцій. Це дозволяє досягти високої 
точності позиціонування навіть у місцях зі значними помилками сигналу 
GPS. 
GPS є надзвичайно важливою технологією, яка знайшла широке застосування 
в авіації, мореплавстві, автомобільній промисловості, картографії, навігації та 
багатьох інших галузях. 
DGPS – це високоточний GPS-приймач, який використовується спільно з 
відомою базовою станцією і має антену для отримання сигналів. Базова станція, 
розташована на відомому місці, надає корекційні дані для кожного видимого 
супутника GPS. Ці корекції передаються до всіх видимих супутників GPS, але їх 
точність з часом зменшується при збільшенні відстані між супутником та базовою 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
13 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
станцією. Наприклад, якщо корекція доставляється протягом 10 секунд, а 
користувач знаходиться на відстані 1000 км, точність становитиме від 2 до 10 
метрів. Як альтернативу, можуть використовуватися мережі базових станцій для 
створення векторної корекції для кожного супутника. Завдяки DGPS можна досягти 
точності до 5 метрів на континентальних територіях. 
Перший рівень GPS, як правило, призначений для цивільного застосування, 
тоді як інші рівні призначені для військового або спеціального використання. 
Система GPS широко використовується у цивільному житті і є особливо корисною 
у сфері інтелектуальних транспортних систем. Технологія GPS допомагає 
зменшити кількість випадкових перетинів на дорозі, покращуючи безпеку 
дорожнього руху. Транспортні компанії можуть використовувати GPS для точного 
відстеження автобусних рейсів та підвищення продуктивності. Технологія GPS 
також допомагає автомобілям екстрених служб швидко реагувати на події на дорозі. 
Крім того, GPS може покращити посадкову проникність в аеропортах. 
Застосування технології GPS має очевидні переваги, такі як підвищення 
безпеки, зменшення заторів і підвищення ефективності в транспорті. Нижче 
наведено детальний опис трьох програм: 
1. Операційний флот: Ця програма дозволяє відправити найближчий 
автомобіль до пункту відвантаження, враховуючи економію палива і часу. 
Вона може бути застосована як для управління вантажним транспортом, 
так і для управління аварійними службами. 
2. Автоматичне визначення місцезнаходження транспортного засобу (AVL): 
Система AVL відстежує положення транспортного парку у певній області 
та передає інформацію на головний сервер за допомогою комунікаційної 
інфраструктури. GPS є ідеальною технологією для цієї системи, оскільки 
вона забезпечує необхідну точність, вимірюючи місцезнаходження з 
точністю до сантиметрів. Передача даних містить пакет інформації про 
місцезнаходження, який включає широту і довготу транспортного засобу, 
отримані за допомогою GPS-приймача, що встановлений у мобільному 
транспортному засобі. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
14 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
3. Система динамічної навігації: Ця система використовує інформацію про 
дорожні умови в режимі реального часу, щоб допомогти користувачам 
маневрувати по дорозі. Вона часто називається динамічним путівником. 
Протягом поїздки транспортний засіб повинен рухатися по запланованому 
маршруту на певному ділянці дороги. Система відстежує положення 
автомобіля на цьому сегменті, щоб визначити, коли необхідно приймати 
відповідні дії або надавати водію відповідні інструкції через індикатори. 
Інформація може передаватися водієві у вигляді голосових сигналів або 
на дисплеї, попереджаючи його про наближення до маневру. 
Ці програми демонструють, що GPS є потужною технологією для транспорту, 
яка вносить суттєвий вклад у поліпшення безпеки та ефективності руху. 
Безпровідний зв'язок 
Бездротовий зв'язок визначається як передача інформації між об'єктами без 
використання електричного проводу. Існує кілька типів бездротового зв'язку, які 
розглянемо нижче: 
1. Доступ в автомобільному середовищі (WAVE). 
Процес IEEE 802.11p WAVE ґрунтується на технології DSRC (Dedicated Short-
Range Communications). У 1999 році Федеральна комісія зв'язку (FCC) в США 
виділила діапазон частот від 75 МГц до 5,9 ГГц виключно для комунікації між 
транспортними засобами (V2V) та між транспортними засобами та 
інфраструктурою (V2I).  
Головною метою цього було забезпечення додатків громадської безпеки, які 
можуть рятувати життя і покращувати рух. Допускаються також приватні послуги 
для розподілу витрат на розгортання та підтримку швидкого розвитку і 
впровадження програм і технологій DSRC. Діапазон DSRC є ліцензованим, але 
безкоштовним, оскільки FCC не збирає плату за його використання. Він не повинен 
бути сплутаний з неліцензованими діапазонами частот, такими як 900 МГц, 2,4 ГГц 
і 5 ГГц, які також можуть використовуватися безкоштовно. Ці неліцензовані 
діапазони, які все більше заповнюються пристроями Wi-Fi, Bluetooth та іншими, не 
мають обмежень щодо використання технологій, за винятком певних правил 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
15 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
передачі та співіснування. Діапазон DSRC має більші обмеження щодо 
використання та технологій. 
2. Bluetooth: Технологія Bluetooth є простою технологією бездротового 
зв'язку, яка застосовується майже скрізь. 
Мільярди пристроїв, таких як мобільні телефони, комп'ютери та медичні 
пристрої, підтримують ці технології. Вони призначені для бездротового з'єднання і 
забезпечують високий рівень безпеки. В автомобільній промисловості 
використання технології Bluetooth розпочалося з розробки профілю гучного зв'язку 
для мобільних телефонів, а роботою над ним керує Car Working Group (CWG) з 2000 
року. 
Завдяки бездротовим технологіям, таким як WAVE і Bluetooth, можна 
забезпечити зручність, безпеку і ефективність в автомобільній промисловості та 
транспортних засобах. 
Технологія Bluetooth має дві ключові особливості - низьку споживану 
потужність і доступну вартість. Стандарт Bluetooth визначає єдину структуру для 
широкого спектру пристроїв, які можуть підключатися та взаємодіяти між собою. 
Коли два пристрої Bluetooth підключаються один до одного, їх структура та 
всесвітнє визнання технології Bluetooth дозволяють будь-якому пристрою з 
підтримкою Bluetooth підключатися практично в будь-якій точці світу до інших 
пристроїв, незалежно від їх місцезнаходження. 
3. WIFI (Wireless Fidelity) або бездротова локальна мережа (WLAN) – це 
системи зв'язку, що базуються на стандартах 802.11 Інституту інженерів з 
електротехніки та електроніки. Сімейство стандартів 802.11 включає різні методи 
модуляції, що використовують спільний базовий протокол. Найпопулярніші 
протоколи, такі як 802.11b і 802.11g, є поправками до вихідного стандарту. Інші 
стандарти в цьому сімействі (c-f, h, j) представляють собою службові поправки, 
розширення або виправлення до попередніх специфікацій. 
4. Мобільні мережі 
Найбільш поширеною технологією мобільних мереж є глобальна система 
мобільного зв'язку (GSM). GSM спочатку був розроблений для голосової телефонії, 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
16 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
але також підтримує передачу даних зі швидкістю до 9600 біт/с. GSM працює у 
діапазоні 900 МГц, але також був адаптований до 1800 МГц і до смуг 800 та 1900 
МГц у Північній Америці. Для задоволення потреб ринку використовуються різні 
частотні діапазони. 
5. Радіо ближньої дії (RFID) – це старіша технологія, широко застосовувана 
в громадському транспорті. Вона використовує радіопередавач ближньої дії, що 
працює на низькій частоті ISM (наприклад, 433 МГц). Ця технологія може 
передавати ідентифікатори, які можуть бути отримані системами управління 
дорожнім рухом, дозволяючи громадському транспорту отримувати пріоритет на 
перехрестях або краях доріг. 
Завдяки цим різним технологіям бездротового зв'язку, таким як Bluetooth, 
WiFi, мобільні мережі та радіо ближньої дії, забезпечується зручність, ефективність 
та глобальна взаємодія між пристроями та системами у різних сферах життя. 
Зв'язок автомобіля-інфраструктура 
Транспортний засіб до інфраструктури (V2I) – це бездротовий обмін 
критично важливими експлуатаційними та безпековими даними між 
транспортними засобами і інфраструктурою. Його основна мета – запобігання або 
пом'якшення наслідків дорожньо-транспортних пригод та забезпечення широкого 
спектру заходів з безпеки і мобільності. Зв'язок V2I може застосовуватися до будь-
яких видів транспортних засобів і на будь-яких дорогах, перетворюючи 
інфраструктурне обладнання в «інтелектуальну інфраструктуру». 
Ця технологія включає алгоритми, які використовують дані, обмінювані між 
транспортними засобами та компонентами інфраструктури, для здійснення 
розрахунків, які заздалегідь враховують ситуації високого ризику, що виникають 
внаслідок попереджень і попереджень від водіїв за допомогою певних дій. 
Особливо важливою перевагою є можливість світлофорів повідомляти про фазу 
сигналу і синхронізувати інформацію про транспортний засіб для надання 
рекомендацій та активних попереджень щодо безпеки водіїв. 
Тому існує велика кількість літератури, присвяченої технології V2I, яка 
детально описує її принципи та застосування (рис. 1.4). 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
17 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 1.4 – Vehicle-to-Infrastructure (V2I) communication 
 
Через обмежену пропускну здатність дорожніх мереж, завантаженість 
дорожнього руху є серйозною проблемою у більшості великих міст, що призводить 
до численних проблем. У статті [11] пропонується підхід, в якому придорожні 
засоби, наприклад, диспетчери, використовують V2I (інфраструктура-
транспортний засіб) для надання інформації про цикл світлофора на наближаються 
транспортних засобах. За допомогою цієї інформації транспортні засоби спільно 
визначають оптимальну швидкість та інші дії для безперешкодного перетину 
дорожніх розв'язок з мінімальними затримками. Результати оцінки показують 
значні покращення середнього часу подорожі при використанні такого підходу. 
Однією з часто зустрічаються проблем у транспортних системах є 
ускладнення руху аварійних служб, таких як швидка допомога і пожежна охорона, 
через затори. У статті [11] розроблено моделювання, яке надає аварійним 
автомобілям керівництво по маршруту та навігацію з використанням спільного 
зв'язку на основі V2I. Метою є надання ефективного способу для аварійних 
транспортних засобів досягти місця призначення шляхом координації даних про 
дорожній рух. Результати моделювання показують, що використання спільного 
зв'язку на основі V2I допомагає швидкій допомозі скоротити час подорожі та 
збільшити середню швидкість, уникаючи перевантажених ділянок доріг. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
18 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Також збільшується зацікавленість енергоефективністю та екологією в 
транспорті. Мінімізація впливу транспортних засобів на довкілля має велике 
значення для інтелектуального керування дорожнім рухом. Останні розробки в 
галузі взаємодії між інфраструктурою та транспортними засобами (V2I) надають 
ефективні інструменти для постійного керування рухом. У цьому дослідженні 
розроблено методологію контролю впливу автопарку на навколишнє середовище, 
що базується на теорії оптимального керування.  
Зокрема, використовуються методи дискретного динамічного програмування 
для досягнення траєкторій транспортних засобів, які мінімізують негативний вплив 
на довкілля. Чисельні приклади демонструють ефективність методу в локальних 
додатках керування трафіком на основі V2I і можливість його розширення для 
вирішення складніших завдань керування в динамічному автопарку. У статті [11] 
презентується інтелектуальна система керування трафіком на основі V2I. 
Розроблений алгоритм ґрунтується на нечіткому керуванні і враховує комфортну 
відстань і швидкість кожного транспортного засобу з метою уникнення зіткнень і 
покращення потоку руху. Пропоноване рішення було підтверджено шляхом 
дослідження з використанням стандарту IEEE 802.11p. В результаті тестування в 
реальних сценаріях, включаючи комп'ютерне моделювання та використання 
реальних транспортних засобів, вся система продемонструвала хороші результати. 
Керування транспортним потоком на перехрестях є складною задачею, особливо з 
урахуванням швидкого зростання кількості транспортних засобів. У статті [11] 
пропонується інтелектуальна система сигналізації, яка базується на взаємодії 
клієнт-сервер.  
Спочатку рухомі автомобілі надсилають запити до станції, використовуючи 
V2I комунікацію. Потім центр керування аналізує запити на основі стану 
перехрестя і висилає рішення автомобілям. Це призводить до значного скорочення 
середнього часу очікування та кількості автомобілів, що зупиняються на 
перехрестях. Представлена література показує широке застосування V2I в 
інтелектуальних транспортних системах, що сприяє зменшенню затримок у русі, 
часу подорожі, витрат палива і негативного впливу на навколишнє середовище. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
19 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Зв'язок автомобіля з автомобілем 
Зв'язок між транспортними засобами, що здійснюється бездротовим 
з'єднанням, дозволяє транспортним засобам обмінюватися інформацією в 
реальному часі, такою як їх положення і швидкість. Технологія Vehicle-to-Vehicle 
(V2V) була спонсована Міністерством транспорту США (DOT) та Національним 
управлінням безпеки дорожнього руху (NHTSA) і є важливою складовою частиною 
інтелектуальної транспортної системи (ITS). Використання V2V передачі даних 
між транспортними засобами може покращити управління рухом та безпеку на 
дорозі. Центр управління може відправляти попереджувальні повідомлення на 
підключені автомобілі, що дозволяє водіям приймати превентивні заходи для 
уникнення аварій. 
У статті [13] пропонуються два алгоритми для вирішення проблеми 
розподілу потоків в мережі зв'язку між транспортними засобами. Перший алгоритм 
– централізований, відстежує транспортні засоби і розподіляє потоки. Другий 
алгоритм – змішаний, поєднує вимірювання потокових перешкод на основі 
транспортного засобу з централізованим алгоритмом. На рисунку 1.5 представлено 
зображення зв'язку Vehicle-to-Vehicle (V2V). 
 
 
Рисунок 1.5 – Vehicle-to-Vehicle (V2V) communication 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
20 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Багато систем допомоги водієві, що пропонуються виробниками автомобілів, 
використовують дані з датчиків для автоматичного гальмування транспортного 
засобу з метою уникнення зіткнень. Метою статті [13] є порівняння пропускної 
здатності магістралі за використання одиночних датчиків і інтегрованих датчиків. 
Стаття [13] пояснює технологію запобігання зіткненням та методику оцінки 
пропускної здатності дороги. 
Результати дослідження показують, що обидва підходи можуть підвищити 
пропускну здатність дороги. Збільшення пропускної здатності залежить від того, 
який відсоток транспортних засобів використовує дану технологію. Якщо всі 
автомобілі використовують лише датчики, то пропускна здатність може 
збільшитись на приблизно 43%. Однак, якщо всі автомобілі використовують і 
датчики, і засоби зв'язку між транспортними засобами, зростання може сягнути до 
273%. 
 
1.4 Впровадження інтелектуальних транспортних систем в Україні 
У зв'язку з розташуванням України в географічному центрі Європи та 
суміжністю з шістьма країнами, країна має значний потенціал у міжнародних 
транспортних перевезеннях. Основними пріоритетами розвитку української 
транспортної системи є тісна інтеграція з країнами Європейського Союзу та 
деякими країнами Співдружності Незалежних Держав. Територія України 
характеризується високим рівнем транзитності і посідає лідируючу позицію в 
Європі за цим показником. 
Статистичні дані свідчать про те, що щорічно через територію України 
транзитується понад 60 мільйонів тонн вантажів, включаючи рідинні вантажі, такі 
як нафта, газ, аміак. Експерти вважають, що потенційні можливості української 
транспортної системи становлять близько 220 мільйонів тонн транзитних вантажів, 
що є стратегічною перспективою для розвитку країни. 
Впровадження інтелектуальних транспортних систем (ІТС) в Україні має на 
меті підвищення ефективності управління перевезеннями, зменшення 
непродуктивних витрат на транспортування вантажів і пасажирів, прискорення 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
21 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
розвитку транспортної та економічної інформаційної структур країни, а також 
створення сприятливих умов для впровадження сервісів на основі наявних 
навігаційних супутникових систем. 
Дорожній рух є важливою складовою соціально-економічного розвитку міст 
і регіонів, і потребує використання сучасних технологій збору та обробки 
інформації про транспортні потоки, щоб забезпечити безперебійний рух по вулицях 
і дорогах. В останні десятиліття стали очевидними соціально-економічні зміни, які 
ставлять нові вимоги до узгодженості транспортних перевезень з іншими сферами 
суспільства. Зростає незбалансованість між потребами в транспортних послугах і 
реальною пропускною здатністю різних видів транспорту. Україна активно 
розробляє та впроваджує інтелектуальні транспортні системи (ІТС) різного 
масштабу з метою вирішення цих проблем. 
За останні десятиріччя більшість країн Європи, Азії та США приділяють 
значну увагу розвитку і впровадженню ІТС як центральної теми транспортної 
політики. 
Україна розпочала спроби впровадження Інтелектуальних Транспортних 
Систем (ІТС) в 2008 році. Столиця, Київ, оголосив про створення системи "Розумні 
світлофори" і отримав кредит у розмірі 30 млн євро від Європейського банку 
реконструкції та розвитку (ЄБРР) для реалізації цього проекту. У 2014-2015 роках 
планувалася модернізація більшості застарілих світлофорів в центрі міста. 
Модернізовані світлофори отримали автоматизовану систему управління, яка 
може реагувати на дорожню ситуацію. Головною ідеєю цієї системи є створення 
"зеленої хвилі" для груп автомобілів, що рухаються з однаковою швидкістю. На 
перехресті для таких автомобілів вмикається зелений сигнал, і ця "зелена хвиля" 
продовжується по ходу руху. Система також може враховувати реальний трафік і 
автоматично переключати світлофори в залежності від ситуації. Для цього 
використовуються спеціальні датчики, які визначають кількість транспорту та його 
тип. 
Харків став наступним містом, що просунувся вперед у впровадженні ІТС. 
Перед чемпіонатом Євро-2012 КП "Харковпасстранс" розробило кілька програм 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
22 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
для інформатизації управління рухом, зокрема, єдину систему проїзних квитків, 
GPS-навігаційну систему та єдину міську транспортну систему. 
У початку 2011 року міське управління Харкова взяло курс на впровадження 
GPS-навігації на всіх видах транспорту як крок до створення єдиної транспортної 
системи міста. До середини того ж року GPS-навігатори були встановлені майже на 
всіх транспортних засобах "Міськелектротрансу". 
Таким чином, поступово розвивається транспортна інфраструктура, що 
наближає нас до створення єдиної транспортної системи міста, яка здатна якісно та 
оперативно регулювати пасажиропотоки і реагувати на будь-які дорожні ситуації.5] 
 
 
  
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
23 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
2 ПЛАТФОРМИ ТА СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ ТРАФІКУ НА 
АВТОШЛЯХАХ 
 
2.1 Основні компоненти моніторингу 
Сучасні комп'ютерні системи базуються на мережі Інтернет або локальних 
мережах, які підключені до Інтернету. З урахуванням сучасного розвитку 
інформаційних та комунікаційних технологій, виникає потреба в моніторингу 
комп'ютерних мереж. 
Моніторинг – це систематичний процес збору та обробки інформації, який 
може використовуватись для поліпшення процесу прийняття рішень, інформування 
громадськості або як засіб зворотного зв'язку для здійснення проектів, оцінки 
програм або формування політики. Він виконує одну або кілька організаційних 
функцій: 
• виявлення стану критичних або змінюються явищ навколишнього 
середовища, щодо яких будуть прийняті майбутні дії; 
• допомога у встановленні взаємозв'язків з оточенням, надаючи зворотний 
зв'язок щодо попередніх успіхів та невдач політики або програми; 
• корисний для забезпечення виконання правил та контрактних зобов'язань. 
Існує багато програм для моніторингу мережі, таких як програма ping, 
програма ipconfig, сервери SNMP, Zabbix (Open Source), NetXMS (Open Source), Big 
Brother, Optivity, Caligare Flow Inspector, MRTG, RRDtool, Intellipool Network 
Monitor, Ipswitch WhatsUp, ManageEngine OpManager, Netmon - комплекс для 
моніторингу мережі з системою сповіщень по електронній пошті та пейджеру, 
Cricket, PRTG, Packet Analyzer: Network Traffic Monitoring, Analysis and 
Troubleshooting, NetVizor, NetDecision, HP OpenView Network Node Manager (NNM). 
Процес контролю роботи мережі, як правило, складається з двох етапів – 
моніторингу та аналізу. На етапі моніторингу проводиться проста процедура збору 
первинних даних про роботу мережі. Це включає збір статистики щодо кількості 
кадрів та пакетів різних протоколів, стану портів концентраторів, комутаторів та 
маршрутизаторів та інше.  
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
24 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Після цього відбувається етап аналізу, який передбачає більш складний і 
інтелектуальний процес обробки зібраної інформації, порівняння з попередніми 
даними і формування припущень щодо можливих причин проблем з роботою 
мережі. 
Для виконання моніторингу використовуються програмні і апаратні засоби, 
такі як вимірювачі, тестери, мережеві аналізатори, вбудовані засоби моніторингу 
комунікаційних пристроїв та агенти систем управління.  
Аналіз вимагає більш активної участі людини та застосування складних 
засобів, наприклад, експертних систем, які містять досвід відомих мережевих 
фахівців. Усі засоби моніторингу та аналізу мереж можна розділити на кілька 
великих класів.  
Системи управління мережею (Network Management Systems). 
Перша категорія включає системи управління мережею (Network Management 
Systems) – централізовані програмні рішення, які збирають дані про стан вузлів і 
комунікаційних пристроїв в мережі, а також про трафік в мережі.  
Вони не тільки забезпечують моніторинг і аналіз, але й автоматично або 
напівавтоматично керують мережею, виконуючи різноманітні операції, такі як 
увімкнення та вимкнення портів пристроїв, зміна налаштувань мостів та адресних 
таблиць комутаторів і маршрутизаторів тощо.  
Деякими популярними прикладами таких систем є HPOpenView, 
SunNetManager, IBMNetView, Cacti та інші. 
Засоби управління системою (System Management).  
Другий тип інструментів – це системи управління системою (System 
Management). Вони виконують схожі функції, але спрямовані на інші об'єкти. 
Перший тип охоплює управління програмним і апаратним забезпеченням 
комп'ютерів у мережі, а другий тип – комунікаційним обладнанням.  
Деякі функції обох типів систем можуть повторюватися, наприклад, системи 
управління системою можуть проводити базовий аналіз мережевого трафіку. До 
відомих систем управління системами належать LANDesk, IBM Tivoli, Microsoft 
Systems Management Server, HP OpenView, Novell ZENworks і CA Unicenter. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
25 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Вбудовані системи діагностики і управління (Embedded Systems). 
Вбудовані системи діагностики і управління (Embedded Systems) є 
програмно-апаратними або програмними модулями, які встановлюються в 
комунікаційне обладнання або вбудовані в операційні системи. Головна особливість 
цих систем полягає в їх здатності до діагностики та управління окремими 
пристроями, відмінною від централізованих систем управління. 
Прикладом засобів цього типу є модуль управління концентратором 
Distributed 5000, який автоматично сегментує порти при виявленні несправностей, 
призначає порти внутрішнім сегментам концентратора та виконує інші функції. 
Зазвичай, вбудовані модулі управління також виступають у ролі SNMP-агентів, які 
надають дані про стан пристрою системам управління. 
Аналізатори протоколів (Protocol analyzer).  
Ці системи можуть бути програмними або апаратно-програмними і мають 
обмежені функції моніторингу і аналізу трафіку в мережах, відмінні від систем 
управління. Якісний аналізатор протоколів здатний захоплювати і декодувати 
пакети багатьох протоколів, що використовуються в мережах, зазвичай декілька 
десятків. Аналізатори протоколів дозволяють встановлювати логічні умови для 
захоплення окремих пакетів і виконують повне декодування захоплених пакетів. 
Вони можуть відображати вкладеність пакетів різних рівнів один в одного в 
зручному форматі для користувача, розшифровуючи вміст окремих полів кожного 
пакета. 
Обладнання для діагностики і сертифікації кабельних систем. 
Це обладнання можна умовно розділити на чотири основні групи: мережні 
монітори, пристрої для сертифікації кабельних систем, кабельні сканери і тестери 
(мультиметри). Мережні монітори, також відомі як мережеві аналізатори, 
призначені для тестування кабелів різних категорій. Важливо розрізняти мережні 
монітори і аналізатори протоколів. Мережні монітори збирають дані лише про 
статистичні показники трафіку, такі як середня інтенсивність загального трафіку в 
мережі, середня інтенсивність потоку пакетів з певним типом помилки та інші. 
Принципове призначення пристроїв для сертифікації кабельних систем просто 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
26 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
випливає з їх назви - це використання для підтвердження відповідності кабельних 
систем вимогам міжнародних стандартів. Кабельні сканери використовуються для 
діагностики мідних кабельних систем. Тестери призначені для перевірки кабелів на 
виявлення фізичних пошкоджень або переривань. 
Експертні системи.  
Цей тип систем збирає людські знання про виявлення причин ненормальної 
роботи мережі і можливі способи відновлення нормального стану. Експертні 
системи часто втілюються як окремі підсистеми різних засобів моніторингу та 
аналізу мереж, таких як системи управління мережами, аналізатори протоколів та 
мережеві аналізатори. Найпростішим варіантом експертної системи є контекстно-
залежна довідкова система. Більш складні експертні системи включають бази знань, 
які мають елементи штучного інтелекту. Прикладом такої системи є експертна 
система, вбудована в систему управління Spectrum від компанії Cabletron. 
Багатофункціональні пристрої аналізу та діагностики.  
Завдяки поширенню локальних мереж, з'явилася необхідність у розробці 
доступних портативних пристроїв, які об'єднують функціонал декількох пристроїв: 
аналізаторів протоколів, кабельних сканерів і навіть деяких можливостей 
програмного забезпечення для мережного управління. Прикладами таких пристроїв 
є Compas від компанії Microtest Inc. або 675 LAN Meter від FlukeCorp. 
Моніторинг мережі складається з кількох окремих підсистем, зокрема: 
• система виявлення вторгнень (Intrusion Detection System, IDS) – відстежує 
зовнішні загрози; 
• система моніторингу продуктивності мережі (Network Performance 
Monitoring, NPM) виявляє перевантажені вузли та канали; 
• система моніторингу мережі (Network Monitoring System, NMS) 
спостерігає за мережею, виявляючи проблеми, спричинені серверами, 
пристроями або мережевими з'єднаннями, що вийшли з ладу. 
Система виявлення вторгнень (IDS) – це пристрій або програмне 
забезпечення, яке стежить за мережею або системами, щоб виявляти шкідливі дії 
або порушення політики. Зазвичай вона повідомляє адміністратору про будь-які 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
27 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
вторгнення або порушення, або ці дані централізовано збираються з використанням 
системи захисту інформації та управління подіями (SIEM). 
Система SIEM об'єднує дані з різних джерел і застосовує фільтрацію 
аварійних сигналів для відрізнення шкідливої активності від помилкових сигналів 
аварій. 
Система моніторингу продуктивності мережі (NPM) – це рішення в рамках 
Operations Management Suite, яке в режимі практично реального часу відстежує 
продуктивність мережі між офісними майданчиками, центрами обробки даних, 
хмарами та додатками. Вона допомагає адміністратору виявляти та вирішувати 
проблеми, такі як затримки в мережі, втрати даних та доступність мережевих 
з'єднань через локальні мережі, віртуальні мережі Microsoft Azure, віртуальні 
машини Amazon Web Services, гібридні мережі, VPN або навіть загальнодоступні 
Інтернет-з'єднання. 
Система моніторингу мережі - це система, призначена для спостереження, 
обслуговування та оптимізації мережі. Вона може включати як апаратне, так і 
програмне забезпечення, але частіше NMS відноситься до програмного 
забезпечення, що використовується для управління мережею. 
Системи управління моніторингом мережі надають ряд можливостей: 
• Моніторинг мережі: програмне забезпечення NMS контролює мережеве 
обладнання, щоб переконатися, що всі пристрої працюють належним 
чином і не перевантажені. У разі виявлення проблеми, адміністратори 
отримують відповідні сповіщення. 
• Виявлення пристроїв: NMS виявляє нові пристрої, які підключаються до 
мережі, щоб їх можна було ідентифікувати, налаштувати і додати до 
мережі. Цей процес також називається підготовкою пристрою для 
підключення до даної мережі. 
• Аналіз продуктивності: NMS вимірює поточну та історичну 
продуктивність мережі. Це охоплює загальну продуктивність мережі, а 
також продуктивність окремих пристроїв і з'єднань. Наприклад, NMS 
може виявити аспекти мережі, де пропускна здатність наближається до 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
28 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
максимально допустимого рівня. Ці дані можуть бути використані для 
оптимізації потоку трафіку і виявлення потреби в додатковому обладнанні 
при необхідності. 
• Управління пристроями: NMS надає простий спосіб керування декількома 
пристроями з центрального місця. Воно може використовуватися для 
налаштування пристроїв або зміни параметрів на основі аналізу 
продуктивності. Наприклад, можливість активації певних мережевих 
портів на комутаторі або регулювання пропускної здатності для окремих 
пристроїв. 
• Управління збоями: у разі відмови пристрою або розділу мережі, NMS 
може автоматично перенаправити трафік, щоб зменшити час простою. Цю 
дію можна виконати в режимі реального часу або за допомогою 
заздалегідь налаштованих правил. При виникненні помилки зазвичай 
надсилається мережеве попередження або повідомлення адміністраторам 
мережі. 
Платформа моніторингу ZABBIX є безкоштовною системою, призначеною 
для моніторингу і відстеження стану різних сервісів у комп'ютерних мережах, 
включаючи UNIX-подібні та Windows хости, сервери та мережеве обладнання 
(рис. 2.1). 
 
 
Рисунок 2.1 – Платформи моніторингу трафіку ZABBIX, OpenView, Cacti 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
29 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Моніторинг великої кількості пристроїв вимагає автоматизованого підходу, 
оскільки ручне налаштування параметрів моніторингу для багатьох вузлів може 
бути складним і призводити до помилок. Система Zabbix надає набір інструментів 
для автоматизації, таких як шаблони, виявлення мережевих пристроїв та 
автореєстрація Zabbix-агентів. 
Окрім того, Zabbix дозволяє здійснювати веб-моніторинг, створюючи веб-
сценарії. Ці сценарії виконують запити HTTP або "кроки" і зберігають зібрані дані 
в базі даних. Ці дані можуть бути використані для створення графіків, тригерів і 
оповіщень. 
Серед основних можливостей системи моніторингу Zabbix можна виділити 
такі: 
• Розподілений моніторинг до 1000 вузлів. 
• Сценарії на основі моніторингу. 
• Централізований моніторинг лог-файлів. 
• Автоматичне виявлення пристроїв. 
• Моніторинг рівня обслуговування (SLA). 
• Комплексна реакція на події. 
• Гнучка система шаблонів і груп. 
• Можливість створювати карти мереж. 
Zabbix є безкоштовною системою моніторингу, проте налагодження її 
належного функціонування вимагає певних зусиль. 
OpenView є повноцінним рішенням для управління ІТ-інфраструктурою 
підприємств будь-якого розміру і напрямку діяльності. Вона побудована на 
модульній архітектурі і надає широкі можливості для моніторингу та управління 
різними складовими інфраструктури. 
Cacti є веб-додатком з відкритим вихідним кодом, який дозволяє будувати 
графіки з використанням RRDtool. Вона збирає статистичні дані з певних інтервалів 
часу і відображає їх у графічному вигляді. Cacti часто використовується для 
відображення статистики щодо завантаження процесора, використання пам'яті, 
трафіку мережі та інших параметрів. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
30 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Загалом, ці системи моніторингу є потужними інструментами, які 
допомагають управляти та контролювати комп'ютерні мережі та інфраструктуру 
підприємства. 
 
2.2 Моніторинг руху на автошляхах 
У зв'язку зі зростанням урбанізації, кількість доріг та транспортних засобів 
невпинно збільшується. Моніторинг руху та контроль за ним становлять серйозний 
виклик для багатьох міст в нашій країні. Більшість міст все ще мають проблеми з 
пробками та пов'язаними з ними проблемами. Це призводить до безлічі проблем, 
таких як затримки між великими містами, витрати палива через перехрестя, 
забруднення повітря викидами, а також загибель людей на дорогах внаслідок аварій 
та інші проблеми, пов'язані з транспортом.  
Дослідження показують, що 30% викидів діоксиду становлять транспортні 
системи, неефективне управління дорожнім рухом призводить до витрати мільярда 
галонів палива щорічно, а недосконалі сигнали дорожнього руху спричиняють 
затори та збільшення затримок. Великі міста, які мають швидкісні автомагістралі, 
стикаються з високою кількістю ДТП та збільшеною швидкістю руху транспортних 
засобів на цих автомагістралях. 
Останні роки свідчать про зростання дорожньо-транспортних подій, в яких 
бере участь багато учасників дорожнього руху, таких як транспортні засоби, 
пішоходи та тварини, і які призводять до смертельних жертв та серйозних травм. 
Цим проблемам недостатньо приділяється уваги як з боку людей, так і з боку 
державних органів. Для вирішення цих проблем на автомагістралях необхідні 
інтелектуальні системи управління дорожнім рухом та дієві органи влади, які 
можуть моніторити рух в режимі реального часу та керувати перехрестями у містах. 
Цей процес повинен працювати цілодобово, 24 години на добу, щоб контролювати 
стан трафіку на дорогах і керувати ним, що можливо здійснити за допомогою 
технології Інтернету речей (Internet of Things) та безпроводових технологій. 
Транспортні засоби, дорожні датчики та допоміжні системи інфраструктури 
збирають щоденну інформацію про умови дорожнього руху. Зазвичай встановлені 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
31 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
бічні системи дороги призначені для автономної роботи та обслуговування 
обмеженої кількості користувачів. Також зазвичай дорожня інфраструктура 
забезпечує технічне обслуговування.  
Крім систем датчиків на дорозі, нові транспортні засоби оснащені системами 
допоміжних датчиків для водіїв, які вимірюють навколишнє середовище поза 
транспортним засобом. Доступ до даних з датчиків для водіїв обмежений 
системами автомобілів, хоча нові мобільні телефони та навігатори можуть 
отримувати інформацію практично в режимі реального часу. Крім того, наявні нові 
комунікаційні технології, наприклад стандарт IEEE 802.11 для зв'язку між 
транспортними засобами. [10] 
У зв'язку з урбанізацією та зростанням кількості доріг і транспортних засобів, 
моніторинг руху та його контроль стають викликом для багатьох міст. Пробки, 
затримки, витрати палива, забруднення повітря та аварії стають поширеними 
проблемами. У такій ситуації необхідно розробляти інтелектуальні системи 
управління дорожнім рухом та встановлювати органи влади, які зможуть 
моніторити рух в режимі реального часу та керувати перехрестями у містах. Цей 
процес має працювати цілодобово, 24 години на добу, щоб контролювати стан 
трафіку на дорогах та керувати ним. Для досягнення цих цілей використовуються 
технології Інтернету речей та безпроводові технології. 
Збір інформації про умови дорожнього руху відбувається за допомогою 
транспортних засобів, датчиків на дорозі та систем допомоги інфраструктури. 
Дорожні датчики та системи забезпечують щоденний збір даних про рух та умови 
на дорогах. Зазвичай ці системи призначені для автономної роботи та 
обслуговування обмеженої кількості користувачів. Також нові транспортні засоби 
оснащені системами допоміжних датчиків, які вимірюють параметри 
навколишнього середовища поза транспортним засобом. Доступ до даних з цих 
датчиків обмежений системами транспортних засобів, хоча нові мобільні телефони 
та навігатори можуть отримувати інформацію майже в режимі реального часу. Крім 
того, існують комунікаційні технології,  які дозволяють зв'язок між транспортними 
засобами, наприклад, стандарт IEEE 802.11. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
32 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Отже, кожен реальний сервіс має бути інтегрований в відповідну хмарну 
інфраструктуру, яка об'єднує компоненти, що є близькими за функціональністю та 
корисні для користувачів. Вже існують великі проекти, такі як OnStar, NEXCO 
Central, ECall Japan та ECall Europe, які спеціалізуються на автоматизованому 
моніторингу дорожнього руху. Кожна з цих систем має свої переваги та недоліки, і 
це дозволяє зробити правильні інтеграційні рішення для впровадження необхідних 
змін у систему моніторингу дорожнього руху та управління транспортом, що 
сприятиме оптимізації транспортних маршрутів для всіх учасників дорожнього 
руху. 
Система моніторингу транспортних засобів OnStar 
Система моніторингу транспортних засобів OnStar (рис. 2.2) була розроблена 
компанією OnStar Corporation, яка була заснована в 1995 році.  
 
 
Рисунок 2.2 – Система моніторингу транспортних засобів OnStar 
 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
33 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
На початку своєї діяльності компанія продавала окремі пристрої, які були 
доступні тільки власникам деяких моделей автомобілів, зокрема Cadillac DeVille, 
Cadillac Seville і Cadillac Eldorado. Починаючи з 2005 року, сервіси OnStar стали 
доступні власникам автомобілів різних популярних марок, таких як Acura, Audi, 
Isuzu, Subaru, Volkswagen. Примітно, що з цього часу пристрої були включені до 
стандартного комплектування автомобілів. В квітні 2006 року кількість 
користувачів системи досягла 500 000, а в 2009 році компанія вийшла на китайський 
ринок. Наразі OnStar має приблизно 4 000 000 користувачів своїх сервісів. 
Основними технологіями, що використовуються в системі моніторингу 
транспортних засобів OnStar, є CDMA канал зв'язку, який надається в основному 
Verizon Wireless і Bell Mobility, і GPS для визначення місцезнаходження. Система 
також надає можливість голосового зв'язку з операторами. Інформація з датчиків, 
зокрема датчиків ударів і спрацьовування подушок безпеки, передається 
автоматично до центрів обробки даних, що дозволяє негайно повідомляти про 
місцезнаходження аварії рятувальні та правоохоронні органи. Крім того, всі 
автомобілі, обладнані системою OnStar, мають GPS передавач, який дозволяє 
відстежувати викрадений автомобіль. Система також надає інформацію про 
швидкість, витрату палива та напрям руху, що дозволяє аналізувати стиль водіння 
автомобіля. Деякі нові моделі автомобілів також мають функцію віддаленого 
вимкнення двигуна, яка дозволяє зупинити автомобіль і запустити його лише за 
введення спеціального секретного коду. Користувачі можуть вибирати різні тарифні 
плани, які включають автоматичне сповіщення про аварію, моніторинг викраденого 
автомобіля, аварійні сервіси, віддалену діагностику транспортного засобу та інші 
функції. 
Система моніторинга дорожнім рухом NEXCO Central 
Система моніторингу дорожнього руху NEXCO Central (рис. 2.3) була 
розроблена Japan Highway Public Corporation. Основний принцип її роботи полягає 
у глобальному моніторингу дорожнього руху на основних автострадах країни. На 
сьогоднішній день система охоплює близько 2000 кілометрів доріг, а центр 
управління рухом розташований в Токіо.  
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
34 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 2.3 – Система моніторингу дорожнього руху NEXCO Central 
 
Центральний центр обробляє величезний обсяг даних, що надходять з 
датчиків, розташованих на дорогах з інтервалом в хвилини, що дозволяє отримати 
максимально точне уявлення про дорожню ситуацію. (рис. 2.4). 
 
 
Рисунок 2.4 – Центр управління дорожнім рухом в Японії 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
35 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
На дорогах встановлено 744 точки доступу, які забезпечують роботу 
аварійних телефонних каналів і передачу інформації про дорожню ситуацію з 
датчиків.  
Для передачі даних використовується глобальна IP мережа, яка дозволяє 
надсилати інформацію з датчиків на монітори центру управління автошляхами. 
Глобальна передача даних забезпечується оптоволоконними комунікаціями, що 
дозволяє швидко обробляти телефонні дзвінки та дані. Розробники системи 
пропонують послуги з розробки і впровадження подібних систем у інших країнах. 
Створення системи управління дорожнім рухом має на меті збір, обробку та 
використання інформації для вирішення поставлених проблем. Процес реалізації 
системи включає наступні етапи: 
1. Підготовка керівництва по реалізації: розробка порядку дій для 
проектування системи та встановлення вимог до її ефективності. 
2. Розробка специфікації: створення специфікацій пристроїв, необхідних 
для реалізації системи. 
3. Реалізація: втілення проекту та встановлення устаткування з 
максимальним терміном служби елементів. Проведення тренінгів 
персоналу для підвищення швидкодії обробки запитів. 
4. Експлуатація: проведення тренінгів персоналу для підвищення швидкодії 
обробки запитів. 
Система моніторинга дорожнім рухом ECall 
На дорогах була впроваджена інтелектуальна транспортна система, яка має 
на меті повну автоматизацію управління дорожнім рухом. Для цього на всі 
автомобілі було встановлено спеціальне бортове навігаційно-комунікаційне 
устаткування, яке забезпечує контроль за місцезнаходженням та станом 
транспортних засобів.  
Передача інформації та управляючих сигналів, а також двосторонній зв'язок 
з водіями здійснюється через диспетчерську службу швидкого реагування під 
назвою Ecall (рис. 2.5). Завдяки успішній роботі цієї системи, смертність і затори 
на дорогах в Японії значно знизилися. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
36 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Основні компоненти системи включають: 
• Вбудовану систему в автомобілі: датчик удару, пристрій eCall, 
акселерометр. 
• Інтернет: GSM/3g/LTE, PSTN або IP мережа. 
• Колл-центр: служби аварійної допомоги. 
 
 
Рисунок 2.5 – Система моніторинга дорожнім рухом ECall 
 
У Європі також розробляється програма eCall, яка почала діяти з 2001 року. 
Згідно з цією програмою, з 2015 року всі автотранспортні засоби, що продаються в 
країнах Євросоюзу, повинні бути обладнані навігаційно-комунікаційними 
засобами, що автоматично спрацьовують у разі аварії або великого трафіку на 
дорогах. Після цього інформація про місцезнаходження автомобіля передається 
через GSM-зв'язок на найближчий диспетчерський пункт. [14] (рис 2.6) 
Робота системи ґрунтується на таких принципах: eCall автоматично 
активується, коли датчики всередині автомобіля виявляють значну кількість 
автомобілів або аварію. [15] Система набирає європейський номер і встановлює 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
37 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
телефонне з'єднання з найближчим колл-центром, передаючи дані і деталі події, 
включаючи час події, точне місцезнаходження автомобіля та напрямок руху 
(особливо важливо на дорогах і в тунелях).  
 
 
Рисунок 2.6 – Архітектура системи ECall 
 
Крім того, eCall може бути активований вручну за допомогою кнопки в 
автомобілі. За оцінками, система eCall може скоротити час реагування на 
надзвичайні ситуації та загальний трафік автомобілів на 40% у міських районах і 
на 50% у сільській місцевості, а також врятувати до 2500 життів щороку. [11] 
Система аналізу дорожнього руху (RTA) 
Аналіз дорожнього руху (RTA) є ключовим етапом управління дорожнім 
рухом. Ефективна система управління дорожнім рухом, заснована на комплексному 
аналізі дорожнього руху, може покращити пропускну здатність існуючих 
автомагістралей. Система аналізу дорожнього руху (RTA) включає наступні 
компоненти: 
1. Система відеоспостереження: ця система дозволяє віддалено спостерігати 
за ситуацією на автомагістралях. Вона складається з камер 
відеоспостереження і спеціалізованого програмного забезпечення, яке 
керує камерами та записує відеодані. Також вона взаємодіє з іншими 
системами в рамках комплексу управління і аналізу дорожнього руху. Ця 
система також включає систему інтелектуального аналізу відеоданих. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
38 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
2. Засоби відображення і запису візуальної інформації: ці пристрої 
призначені для запису відеоданих, що надходять від системи 
відеоспостереження, і для подальшої обробки цих даних. 
3. Система автоматичного розпізнавання номерних знаків: ця система 
використовує метод оптичного розпізнавання символів (OCR) для 
читання номерних знаків автомобілів зображених на відео. Вона може 
використовувати стандартні відеокамери з системи відеоспостереження, 
але для досягнення максимальної ефективності вона використовує 
спеціально розроблені камери. 
4. Центральна диспетчерська станція: цей компонент включає створення 
спеціалізованої диспетчерської станції для дистанційного керування всіма 
системами, що використовуються для управління і контролю дорожнього 
руху. 
5. Світлодіодні дорожні знаки і екрани зі змінною інформацією: ці 
компоненти, спільно з іншими системами комплексу, дозволяють 
оптимізувати рух автотранспортних засобів, надаючи водіям інформацію 
про складні ділянки доріг або зміни в умовах дорожнього руху на 
контрольованих автомагістралях. Це допомагає зменшити ймовірність 
утворення заторів. 
Система аналізу дорожнього руху виконує наступні завдання: 
• Дистанційний контроль за рухом автотранспортних засобів на вуличних і 
автомагістралях. 
• Спостереження за ускладненнями дорожнього руху, дорожньо-
транспортними подіями і порушеннями правил дорожнього руху. 
• Можливість отримання зображень з проблемних ділянок дороги і 
дистанційне керування дорожнім рухом за допомогою зміни режиму 
роботи світлофорів. 
• Прийняття оперативних рішень щодо виклику відповідних органів або 
швидкої допомоги у разі дорожньо-транспортних подій або інших 
проблемних ситуацій. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
39 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
• Автоматичний збір даних про дорожній рух і виявлення ускладнень 
дорожнього руху, таких як пробки, дорожньо-транспортні події і 
порушення правил дорожнього руху. 
• Розподілена структура системи відеоспостереження з доступом до всіх 
пристроїв працює через мережу IP-технологій. 
• Можливість перегляду відеоархівів і ідентифікації параметрів активації 
сигналізації. 
• Аналіз відеоданих безпосередньо в камерах, що дозволяє збільшити 
розмір системи без необхідності встановлення додаткових серверів. 
• Налаштування логічної послідовності відображення зображень камер на 
відеоекрані оператора і параметрів активації сигналу тривоги. 
• Встановлення маршрутів патрулювання і запис подій на мережевий 
дисковий простір з доступом до відеоархівів з будь-якої точки мережі 
протягом заданого періоду часу. [12] 
Параметри активації сигналу тривоги можуть бути встановлені на основі 
аналізу наступних подій: 
• Контроль за автотранспортними засобами, припаркованими в місцях 
обмеженого користування. 
• Контроль за автотранспортними засобами, які порушили правила 
дорожнього руху, наприклад, здійснення повороту на обмеженій 
території, проїзд на червоне світло, неправильне управління провулком, 
перетин подвійної суцільної лінії, обмежене управління провулком тощо. 
• Регулювання швидкості автомобіля. 
• Контроль розмірів автотранспортних засобів. 
Система, працююча в автоматичному режимі, дозволяє операторам 
відеоспостереження переглядати журнал тривожних подій, щоб знайти тип, дату і 
час тривожної події. Після цього оператори просто переглядають відеозапис 
відповідної події. На основі отриманих даних оператори приймають рішення про 
вжиття відповідних заходів. Таке налаштування роботи операторів 
відеоспостереження дозволяє значно зменшити кількість непомітних подій. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
40 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Система моніторингу дорожнім рухом Моха 
Система Моха (рис. 2.7) постійно використовується для зменшення 
навантаження на дороги, особливо під час вихідних та свят. Вона включає в себе 
декілька моніторів трафіку та центрів управління, які інформують водіїв про 
дорожню ситуацію та альтернативні об'їздні маршрути.  
 
 
Рисунок 2.7 – Система моніторингу дорожнім рухом Моха 
 
Для отримання актуальної інформації в реальному часі вздовж шосе 
встановлено багато камер. Більшість камер мають функцію зуму та обертання і 
керуються моторчиками через інтерфейс. Інженери використали оптичні лінії 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
41 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
вздовж шосе та оптичні-серійні конвертери для дистанційного керування камерами. 
У проекті були використані оптичні-серійні конвертери від компанії Moxa, які 
працюють в широкому температурному діапазоні від -40 до 85°C. 
Оптичні-серійні конвертери зазвичай використовуються парами і можуть 
бути самостійними пристроями або встановлюватись у шасі для високої щільності 
систем. У цьому проекті були використані оптичні-серійні конвертери, які можна 
було підключити до шасі управління. Це дозволило зекономити простір у шафі та 
спростити підключення. 
Основні переваги такої системи включають: 
• Збільшення дальності зв'язку до 5 км з багатомодовим або 40 км з 
одномодовим оптичним волокном. 
• Відсутність помилок та втрати даних через електричні перешкоди. 
• Промислове виконання, що дозволяє встановлювати оптичні-серійні 
конвертери в будь-якому місці. 
• Компактність рішення, що допомагає зекономити простір. 
Система моніторингу дорожнього руху в режимі реального часу з 
використанням алгоритму SAR. 
В даний час багато автомагістралей обладнані датчиками для спостереження 
за актуальною дорожньою ситуацією з метою забезпечення безпеки дорожнього 
руху та уникнення заторів. Проте, відсутність датчиків на менш прохідних дорогах 
призводить до втрати детальної інформації про дорожній рух.  
Для заповнення цієї прогалини і вирішення проблеми в разі аварій та 
швидкого реагування на затори була розроблена нова система радіолокаційного 
моніторингу руху. 
Ця система здійснює складні завдання зі збору, обробки та передачі 
відповідних транспортних даних у спеціалізований центр управління рухом в 
реальному часі. Обробка даних SAR (синтетичної апертури радіолокації) та GMTI 
(наземної міжцільової індикації) відбувається безпосередньо на борту літака. З 
метою передачі даних трафіку на наземну станцію використовуються термінали 
лазерного зв'язку або мікрохвильові лінії зв'язку. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
42 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Для виявлення рухаючихся транспортних засобів та оцінки їх параметрів 
використовуються GMTI-системи та алгоритми, розроблені в військовій сфері. 
Проте багато з цих алгоритмів вимагають значних обчислювальних потужностей, 
що призводить до великої складності системи та витрат.  
У системі моніторингу руху кожен транспортний засіб віднесений до певної 
дороги, що відображено в базі даних дорожнього руху. Також не потрібно виявляти 
транспортні засоби, що рухаються поза дорогами.Це дозволяє значно знизити 
складність системи, витрати та обчислювальне навантаження, оскільки алгоритм 
GMTI ігнорує все, крім рухаючихся транспортних засобів, і враховує апріорну 
відому дорожню мережу ще на етапі виявлення. 
Головними компонентами системи є дорожна мережа та алгоритми GMTI. Ці 
алгоритми вимірюють азимутні зміщення рухаючихся транспортних засобів за 
допомогою звичайного фокусування SAR для обчислення швидкостей уздовж 
дороги. Обробка цих даних вимагає часу, оскільки SAR-зображення зазвичай 
генеруються з урахуванням повної смуги пропускання та заданої частоти 
повторення імпульсів. 
Алгоритм GMTI не потребує фокусування SAR і працює на одно- або 
багатоканальних даних SAR. Геокодоване положення кожного рухаючогося 
транспортного засобу отримується безпосередньо зі зв'язку між ділянками 
дорожньої осі та сигналом транспортного засобу. Параметри руху розраховуються 
шляхом оцінки доплерівської частоти сигналу на перетині доріг. Параметри 
абсолютної швидкості, курсу та геокодованого положення оцінюються з високою 
точністю. 
Алгоритм, який використовується як перший крок, базується на апріорно 
відомій дорожній мережі і відображається в масиві даних SAR з основним 
діапазоном. Необхідні координатні перетворення здійснюються шляхом перетину 
географічних координат кожної дорожньої точки з відповідними кодовими числами 
центру променя в площині дальності/азимуту. Положення центру променя 
виявленого рухаючогося транспортного засобу задається шляхом перетину сигналу 
транспортного засобу з відображеною точкою дороги (рис. 2.8). 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
43 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 2.8 – Принцип алгоритму 
 
За допомогою географічних координат дорожньої точки, можна визначити 
координати рухаючогося транспортного засобу, що рухається по цій ділянці дороги, 
в центрі променя. Для визначення швидкості руху та параметрів руху, беруться 
лише кілька вибірок азимуту навколо точки перетину, які перетворюються в 
доплерівську область за допомогою FFT.  
Навіть при обмеженій кількості використаних вибірок, фаза сигналу зазвичай 
лінійно залежить від часу, тому сигнал рухаючогося транспортного засобу 
з'являється як розкішний пік в доплерівській області. Для визначення амплітуди 
сигналу порівнюють з певним порогом, а для оцінки параметрів руху 
використовується доплерівський зсув піку сигналу.  
Пропонований алгоритм підходить лише для використання в повітрі і не 
підходить для космічних застосувань, оскільки його характеристики виявлення 
страждають від низького відношення сигнал/шум (SNR). [13] Отримана 
продуктивність відноситься до того, що алгоритм може бути використаний для 
реального моніторингу трафіку в реальному часі. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
44 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
2.3 Порівняльний аналіз розглянутих систем моніторингу руху 
Після загального аналізу перерахованих систем моніторингу дорожнього 
руху, стає зрозуміло, що на сьогодні не існує комплексної системи, яка б мала 
повністю орієнтоване на вирішення всіх аспектів проблеми. Існуючі та проектовані 
системи зосереджені або на повному моніторингу автомобілів (наприклад, OnStar, 
ECall), або на глобальному моніторингу трафіку (наприклад, NEXCO Centra, 
OnStar, система аналізу дорожнього руху (RTA), Моха та система моніторингу 
дорожнього руху в режимі реального часу з використанням алгоритму SAR) на 
основних і найжвавіших магістралях країни. 
Особливістю системи ECall є використання власних супутникових систем 
навігації. Проте це не означає, що застосування системи GPS (OnStar) менш 
ефективне. Головною перевагою супутникових систем навігації є їх широке 
охоплення. Але вони мають недоліки у випадках тунелів, підземних і 
багаторівневих магістралей, де потрібні наземні датчики руху. Таке рішення 
запропоноване японською системою NEXCO Central. Великою перевагою цієї 
системи є відсутність необхідності установки спеціального обладнання на 
автотранспорт, але цей підхід не дозволяє моніторити окремі транспортні засоби. 
Головним недоліком цього підходу є обмежений охоплюючий діапазон (тільки 
основні автомагістралі і траси). 
Щодо системи дорожнього руху RTA, вона дозволяє дистанційно 
спостерігати за ситуацією на автомагістралях і складається з камер 
відеоспостереження і спеціалізованого програмного забезпечення для управління 
камерами і записування відеоданих, а також для взаємодії з іншими системами в 
рамках комплексу управління і аналізу дорожнього руху. Однак можливі 
пошкодження або некоректне передавання даних в реальному часі. 
Система контролю трафіку на завантажених дорогах Моха оснащена 
сучасним обладнанням та технологіями, але обидві системи не забезпечують 
цілодобового контролю центру обробки даних, що є їх основним недоліком. 
Система моніторингу дорожнього руху в режимі реального часу 
використовує радари, які літають на великих висотах, щоб вирішити цю проблему, 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
45 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
особливо в аварійних ситуаціях або надзвичайних обставинах, та забезпечує 
швидку реакцію на затори. З метою заповнення цього прогалини була розроблена 
нова система радіолокаційного моніторингу руху, проте ця система стикається зі 
складними завданнями щодо збору, обробки та доставки відповідних транспортних 
даних до спеціалізованого центру управління рухом в режимі реального часу. 
Основним недоліком даної системи є неповний контроль вночі та високі витрати на 
обладнання. 
Система OnStar надає послуги користувачам, спрямовані на забезпечення 
комфорту і безпеки водія, пасажирів і транспортного засобу. Однак, ця система 
обмежена в своїх можливостях. OnStar не надає статистичної інформації про 
дорожню ситуацію і не має централізованого управління. Вона спрямована лише на 
окремі автомобілі, а не на транспортний потік. 
В розділі розглянуті такі спеціалізовані системи автоматизованого 
моніторингу дорожнього руху: OnStar, NEXCO Central, ECall Japan, ECall Europe. 
Також були розглянуті система аналізу дорожнього руху (RTA), Моха та система 
моніторингу дорожнього руху в режимі реального часу з використанням алгоритму 
SAR. Були розглянуті також системи моніторингу трафіку та основні платформи, 
які використовуються в багатьох країнах світу. Тому найефективнішим рішенням 
буде інтеграція цих систем в одну універсальну, що дозволить забезпечити 
автомобілістів повним спектром послуг, починаючи від ефективної навігації й 
закінчуючи цілодобовим наданням інформації про автотранспортний засіб. 
Необхідно поліпшити інтегровану систему, яка б моніторила кожен автомобіль 
окремо, контролювала дорожній рух в цілому та сприяла зменшенню навантаження 
на дорогах, забезпечуючи повний контроль пріоритетності всього трафіку. Система 
має надавати можливість автоматизувати оптимальне управління транспортними 
засобами та дорожнім рухом в режимі реального часу з метою вирішення 
соціальних, гуманітарних, економічних і екологічних проблем. 
  
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
46 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
3 АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ РУХУ НА 
АВТОШЛЯХАХ 
 
3.1 Моделі трафіку 
Існує два основних типи моделей трафіку: макроскопічні і мікроскопічні. 
Макроскопічні моделі трафіку використовуються для опису загальних 
характеристик, таких як тип руху на перехрестях. Ці моделі фіксують загальний або 
середній трафік та його характеристики.  
З іншого боку, мікроскопічні моделі руху відстежують рух кожного окремого 
автомобіля. Ці моделі дозволяють детально контролювати кожен окремий 
транспортний засіб. Обидва типи моделей активно використовуються в 
дослідженнях і дозволяють вивчати різні явища дорожнього руху, наприклад, 
пробки. [1] 
Макроскопічна модель трафіку 
У зв'язку з великим попитом на ефективний транспортний трафік, сучасні 
країни потребували розробки моделі, яка допомагала б розгружати трафік і 
покращувати створення маршрутів. 
Дослідження транспортного потоку тривають вже довгий час. Перша 
запропонована модель була макроскопічною моделлю Лайтхілла-Уїзема-Річардса 
(LWR), яка з'явилася в 1950 році [6].  
Ця модель не враховує розміри транспортних засобів і визначає рух 
транспорту як стисливу рідину. Таким чином, вона представляє загальні або середні 
характеристики системи дорожнього руху, а не конкретні особливості транспортних 
засобів [1]. 
Формулювання цієї моделі задається наступними рівняннями: 
 
 
 
де t – стан транспортного засобу в даний момент часу, p – густина на смугу,                        
V – швидкість транспорту, x – місце ТЗ. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
47 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
У моделі Лайтхілла - Уізема - Річардса передбачається, що: 
1. Існує взаємно однозначна залежність між швидкістю ��(��, ��) і щільністю 
(погонной) ��(��, ��) потоку. 
2. Виконується закон збереження щільності ТЗ ��(��, ��). 
Модель Лайтхілла-Уїзема-Річардса (LWR) належить до аналогових моделей, 
що базуються на рівняннях гідродинаміки та законі збереження маси, де під масою 
розуміється кількість автомобілів. Модель LWR не працює добре при дуже низькій 
або високій щільності транспортного потоку, неадекватна в "вузьких місцях" та 
перехрестях зі світлофорами [8].  
Незважаючи на це, гідродинамічний підхід став основою для більш 
вдосконалених моделей. Наприклад, у 1971 році Пейн запропонував 
диференціальне рівняння конвективного типу для опису динамічних залежностей 
(рівняння було отримане з моделі слідування за лідером).  
Модель Пейна використовує закон збереження, але, оскільки швидкість не 
залежить від щільності, вводиться додатковий член рівняння – закон збереження 
імпульсу. Філіпс врахував внутрішній тиск у потоці, що змушує водіїв реагувати 
аналогічно до лідера. Модель Гріншілдса (1934) включає лінійну залежність 
щільності від швидкості. Пізніше, Річардсон вніс зміни до цієї моделі.  
При розрахунку пропускної здатності у моделі Гріншілдса важливо 
правильно визначити швидкість вільного руху, інакше можливе переоцінювання 
результатів, як підтверджено в дослідженнях. Дві останні моделі мають спільну 
особливість: чим нижча швидкість вільного руху, тим більш точні розрахунки 
відповідають експериментальним даним. Макромоделі Грінберга і Ел-Хозаїні 
мають логарифмічну залежність між щільністю потоку і швидкістю руху.  
Модель Грінберга має серйозний недолік: при наближенні щільності 
транспортного потоку до нуля швидкість може стати більше швидкості вільного 
руху. Модель Ел-Хозаїні працює адекватно, коли задана висока щільність потоку і 
швидкість не менше 17 км/год.  
Моделі Андервуда, Дрейка і Зирянова мають експоненціальну залежність між 
щільністю і швидкістю автомобільного потоку. У цих моделей є одна спільна 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
48 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
недолік: якщо значення щільності руху є достатньо великим, отримана 
інтенсивність може перевищити фактичну. Моделі Д. Дрю і Л. Пайпса мають 
ступінчасту залежність між щільністю і швидкістю. Особливістю цих моделей є 
можливість їх адаптації до експериментальних даних за допомогою коефіцієнта 
пропорційності [8]. 
В результаті застосування макроскопічних моделей зазвичай визначаються 
час руху, середня швидкість, рівень завантаження мережі, інтенсивність руху. 
Моделювання на макрорівні має певні переваги: невисокі вимоги до ЕОМ, висока 
швидкість розрахунків. Однак володіє і недоліками: отримані результати є 
статичними і недостатньо точними; для вирішення завдань складно визначати 
вихідні дані.[8] 
Мікроскопічна модель трафіку 
Мікроскопічна модель описує рух транспортних засобів (ТЗ) як окремі 
частинки, залежні від їх положення, швидкості та прискорення [1]. Цей підхід 
дозволяє отримати більш точний теоретичний опис руху автомобілів порівняно з 
усередненим макроописом, але при практичних застосуваннях вимагає значних 
обчислювальних ресурсів [9]. 
Ця модель підходить для опису руху кожного ТЗ на перехресті, де важливо 
враховувати рух кожного автомобіля. Перші мікроскопічні моделі були 
запропоновані ще у 1950-х роках. З появою потужних обчислювальних комп'ютерів 
мікромоделі стали популярними, оскільки вони вимагають значних 
обчислювальних потужностей.  
Такі моделі добре підходять для опису руху по дорогах з кількома смугами, 
оскільки вони можуть враховувати реалістичні правила переміщення 
автомобілів [8]. 
Одна з перших запропонованих моделей мікроскопічного руху називається 
"слідування за лідером" і була розроблена А. Решелем (1950) та Л. Пайпсом (1953). 
Основна ідея полягає в тому, що головний автомобіль впливає на наступні машини. 
Вплив лідера відображається через залежність оптимальної швидкості від відстані 
до автомобіля, що їде перед ним [8]. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
49 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Найпростішим варіантом запропонованої моделі є наступна модель: 
 
 
де τ – час узгодження швидкостей двох сусідніх автомобілів, ���� ̇ (��) і ����+̈ 1(��) – 
швидкість і прискорення n-го автомобіля відповідно. 
До недоліків даної моделі можна віднести відсутність опису властивостей 
нестійкості, процесів виникнення ударних хвиль і заторів [9]. Протягом часу теорія 
розвивалась і зазнала змін, враховуючи такі аспекти, як час реакції водіїв, 
дослідження руху на багатополосних дорогах та стійкість руху. 
Мікроскопічні моделі були розроблені з метою імітації реакцій у дорожніх 
ситуаціях. Вони включають три основних типи водіння [1]: 
1. Перше правило водіння – вільний рух. Цей стан виникає в умовах низької 
щільності транспортних засобів, коли всі автомобілі можуть розганятися 
до бажаної швидкості. У цьому випадку немає ведучого транспортного 
засобу, який би впливав на стан, швидкість або прискорення інших 
транспортних засобів. 
2. Другий стан руху – проїзд за автомобілем. Ця ситуація часто зустрічається 
в повсякденному русі, коли на дорозі середня щільність руху. У такому 
стані швидкість та прискорення транспортного засобу в значній мірі 
визначаються його попереднім автомобілем. Кожен водій старається 
підтримувати розумний інтервал простору або часу між собою та ведучим 
транспортним засобом. 
3. Кінцевий стан руху – стан гальмування. Цей стан іноді називають 
екстреним втручанням. Він стає активним, коли поточний автомобіль 
наближається до зупиненого або значно повільного транспортного засобу. 
Водій намагатиметься зупинитися, використовуючи різну ступінь 
гальмівної сили, щоб уникнути зіткнення з об'єктом перед собою. 
У 1959 році працівники автоконцерну General Motors запропонували свою 
мікроскопічну модель для опису руху на одній смузі, що дозволяє отримати 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
50 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
фундаментальну діаграму. В подальшому, в 1961 році, була представлена модель 
Ньюелла [8]. Основне припущення полягає в тому, що кожен водій має свою 
«безпечну» швидкість руху, яка залежить від відстані до ведучого автомобіля. У цій 
моделі важливо правильно вибрати функцію, що описує залежність швидкості від 
інтервалу між автомобілями. Час реакції водіїв слід вибирати обережно: занадто 
великі значення можуть спричинити зіткнення, а занадто малі можуть призвести до 
нереалістичних прискорень. 
Дві останні розглянуті моделі можна поєднати в єдину загальну мікромодель 
під назвою «розумний водій» – Intelligent Driver Model (IDM) [9]. Ця модель була 
запропонована Трайбером у 1999 році. Рух в цій моделі описується як поєднання 
двох стратегій - прискорення та гальмування. Залежно від відстані до автомобіля, 
що їде перед ним, пріоритет надається одній з цих стратегій. Модель «розумного 
водія» враховує психофізичні параметри людей, що допомагає більш реалістично 
моделювати транспортні потоки шляхом випадкового вибору параметрів для 
кожного автомобіліста. 
 
 
де τ – час, що характеризує реакцію водіїв, ��′(��) < 0 (��(��) швидкість руху в потоці 
з щільністю ρ).[9] 
Моделі, що передбачають проходження за лідером, неадекватно описують 
динаміку окремого транспортного засобу, що відносить їх до мезоскопічних 
моделей. Крім того, в цих моделях існує парадокс – у відсутності лідера 
прискорення стає рівним нулю. 
 
3.2 Архітектура автоматизованої системи контролю трафіку на 
автошляхах  
Транспортні засоби, системи датчиків на дорогах та допоміжні системи 
дорожньої інфраструктури збирають щоденну інформацію про умови дорожнього 
руху. Зазвичай встановлені дорожні бічні системи призначені для незалежної 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
51 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
роботи і забезпечують вимірювання, доступні лише обмеженому числу кінцевих 
користувачів, а також технічне обслуговування доріг. 
Крім систем датчиків на дорогах, нові транспортні засоби оснащені кількома 
системами датчиків, які допомагають водієві і вимірюють довкілля навколо 
транспортного засобу. Інформація про датчики для водія обмежена датчиками 
автомобілів, хоча нові мобільні телефони і навігатори здатні отримувати 
інформацію практично в режимі реального часу. Крім того, доступні нові 
комунікаційні технології, такі як стандарт IEEE 802.11p для зв'язку між 
транспортними засобами. [17] 
Ця інтелектуальна система трафіку демонструє можливості об'єднання даних 
від транспортних засобів і надання їх кінцевим користувачам у зручному форматі. 
Вона забезпечує контроль за станом дорожнього руху на дорогах, що може бути 
здійснено за допомогою технології Інтернету речей (IoT) та безпровідної 
технології. Останні підходи, такі як технології зондування, використовуються для 
моніторингу руху в реальному часі. За допомогою датчиків ми можемо визначити 
рівень руху на перехресті. 
Проектована система використовує мережу датчиків для збору даних про 
рівень трафіку на смугах. Це платформа, яка аналізує дані в реальному часі. Вона 
використовує сенсорну технологію для моніторингу даних про рух транспортного 
засобу за допомогою ультразвукових датчиків для визначення рівнів трафіку і 
передачі цих даних у блок контролера, який обробляє дані і відображає їх на 
сервері. Система управління сигналами руху використовується для зменшення 
проблем руху і надання пріоритету аварійним транспортним сигналам. Якщо на 
певній смузі спостерігається високий рівень руху, сигнал дозволяє більше часу для 
проходження транспортних засобів. Ця вбудована система, що використовує 
безпровідну мережу датчиків, забезпечує структуру для моніторингу та управління 
інформацією, пов'язаною з трафіком в реальному часі. [18] 
Пропонується використання технологій Інтернету речей для покращення 
контролю над трафіком на автомобільних шляхах. Наша архітектура підтримує 
функції збору, обробки, зберігання і передачі даних для всіх типів пристроїв і 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
52 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
устаткування в середовищі Інтернету речей. Для цього конструкція широко 
використовує стандарт IEEE1451.2 як посилання для доступу до різних датчиків і 
перетворювачів. Стандарт визначає специфікації для інтерфейсу датчика і збору 
даних. 
Пропонована система використовує IoT і безпровідну технологію для 
реального часу моніторингу трафіку. Ми використовуємо масив ультразвукових 
датчиків, розташованих на узбіччях доріг, для контролю рівня руху. Ці датчики 
інтегровані з придорожньою інфраструктурою та контролером, який передає дані 
на сервер за допомогою модуля Wi-Fi. Наша система показує приклад дороги з 
перехрестям, де на кожній дорозі встановлені датчики на узбіччі для вимірювання 
рівнів руху. Якщо одна смуга має більший рівень руху, то їй надається пріоритет, і 
більше часу виділяється для проходження транспортних засобів. 
 
 
Рисунок 3.1 – Архітектура автоматизованої системи 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
53 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Блок сторони дороги складається з блоку управління і контролю, блоку веб-
сервера, модуля Wi-Fi, радіочастотних приймачів і системи пріоритету 
транспортного засобу. Алгоритм управління сигналами трафіку використовує дані, 
які обробляються мікроконтролером і передаються на сервер через модуль Wi-Fi. 
Радіочастотні приймачі використовуються для передачі і отримання даних з 
системи пріоритету транспортного засобу.  
Усі ці компоненти системи знаходяться на боці дороги, де використовується 
безпровідна сенсорна мережа. Загальна архітектура нашої системи показана на 
рис. 3.1. 
У цьому розділі представлена робоча теорія системи моніторингу і 
управління транспортним засобом в режимі реального часу з використанням 
платформи IoT. У пропонованій системі є масив ультразвукових датчиків, 
обладнаних на узбіччі дороги для контролю рівня руху.  
Придорожні датчики виявляють транспортні засоби і знаходять рівень руху 
на цій смузі. Такі рівні є низькими, середніми і високими, які встановлюються на 
певній відстані.  
Дані сприймаються безперервно і посилаються в контролер для виявлення 
рівнів трафіку. Якщо рівень трафіку високий, то синхронізація сигналу контролера, 
що управляє, на цій смузі і дає більше часу для проходження транспортних засобів. 
Якщо низький рівень трафіку виявляє, то синхронізація сигналу контролера, що 
управляє, в цій смузі дає менше часу для проходження транспортного засобу. Так 
що ця система віддає пріоритет аварійному автомобілю при високому рівні руху. 
Контролер взаємодіє з системою пріоритетів через радіочастотні приймачі. Він 
використовується для передачі, а також прийому застережливого повідомлення або 
будь-якого стану трафіку від блоку контролера до системи пріоритету. Ці ж дані 
відображаються у блоці рідкокристалічного дисплея (LCD). Інформація про рівні 
трафіку і його часу і дату, відправлена на сервер авторизованого відкритого 
початкового коду. Ці дані аналізуються за допомогою відкритого початкового коду 
аналітики Інтернету речей і зберігаються у базі даних сервера для подальшого 
аналізу. Блок-схема пропонованої системи показана на рис 3.2. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
54 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 3.2 – Блок-схема пропонованої системи 
 
Блок-схема пропонованої системи показує інтеграцію ультразвукових 
датчиків з контролером ARM 7, який є вхідною стороною системи. ARM 7 також 
інтегрується з клавіатурою, радіочастотним приймачем, сигналом LED'S, блоком 
LCD для виведення на дисплей, модулем Wi - Fi для передачі даних в Інтернет 
(сервер). Пропонована система розділена на дві основні частини: а) апаратне 
забезпечення; б) програмне забезпечення. 
Апаратне забезпечення 
Апаратна частина системи складається з набору ультразвукових датчиків. 
(HC-SR04) для визначення рівня трафіку, ARM 7 контролер (LPC2138) для обробки 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
55 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
даних, що перетворює аналогові в цифрові дані, мікроконтролер PIC, 
використовуваний для обробки даних, які приймаються блоком контролю і 
управління, клавіатура для вибору стану трафіку, 16 * 2 LCD для виходів дисплея, 
модуль Wi-Fi (ESP8266) для передачі даних в Інтернет (сервер) і радіочастотний 
приймач (CC2500) передає і приймає масаж або будь-який застережливий 
повідомлення, пов'язаний з трафік. 
• Масив ультразвукових датчиків. Ультразвукові датчики – це не що інше, 
як ультразвукові перетворювачі, що перетворюють ультразвукові хвилі в 
електричні і навпаки. У цій роботі HC - SR04 ультразвукові датчики, 
використовувані для визначення рівнів руху транспортного засобу на 
перехресті, які відстежують дані про рух в режимі реального часу. 
Діапазон ультразвукового датчика для виявлення об'єкту складає від 2 см 
до 4 м і працює на частоті 40 кГц. Ці датчики легко розгортаються, мають 
високочастотну роботу і низьку вартість технічного обслуговування. 
Приймає і відображає дані від ультразвукових датчиків через контролер.  
• Контролер ARM 7 LPC2138 є високоефективним 32-бітовим мікро 
диспетчером RISC на ROM спалаху чіпа, RAM 32 КБ два 8 
аналогоцифрових перетворювачів 10 бітів каналу, два послідовні 
інтерфейси I2C, годинник центрального процесора до 60 мГЦ, годинника 
реального часу з додатковим резервним акумулятором, який корисний для 
цього застосування. Із-за низького енергоспоживання і малого розміру він 
використовувався в цій системі. 
• Модуль Wi–Fi. ESP8266 модуль є набором високопродуктивних, 
високоінтегрованих безпровідних SOC. Він забезпечує можливість 
впровадження можливостей Wi - Fi в інших системах. Це автономне 
застосування, що має нижчу вартість і менше необхідного простору. Тут 
він використовується для передачі даних в режимі реального часу на 
сервер з боку контролера. 
• Приймач РЧ. Приймач CC2500 це високошвидкісний модуль передачі 
даних, працюючий на частоті 2,4 ГГц. Тут він використовується для 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
56 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
прийому, а також передачі даних від контролера. Цей модуль об'єднує 
схеми передавача і приймача. 
 
 
Рисунок 3.3 – Блок-схема експериментальних етапів 
 
• Мікроконтролер PIC 18f4520. PIC є флеш-мікроконтролер, що має 10 
розрядний аналого-цифровий перетворювач. Вона працює в діапазоні 40 
кГц, забезпечує високу продуктивність, програмне забезпечення, низьку 
вартість і низьке енергоспоживання, тому використовується в системі 
пріоритету транспортного засобу. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
57 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
• Сигнал LED’s. Цей блок використовувався тут для перетину доріг. Сигнали 
LED’s управляються алгоритмом управління сигналом трафіку, який 
видається за вимірювальними даними на рівнях від ультразвукових 
датчиків. 
• LCD. Рідкокристалічний дисплей 16*2, використовуваний для 
спостереження за вихідними даними, заданими контролером. Він 
відображає рівні трафіку і час сигналу світлодіодам, а також повідомлення 
від РЧ приймача ЖК-дисплея, інтегрованого з мікроконтролером для 
відображення вихідних даних. 
Програмне забезпечення.  
В цій роботі для аналізу використовується аналітика IoT з відкритим 
початковим кодом для даних трафіку в реальному часі. Він створює через 
користувача канали для побудови графіків в реальному часі з використанням 
доріжок для виявлення рівнів з використанням окремої IP-адреси. Після 
завантаження коду на сервер він відображає результати в реальному часі. Код 
написаний на мові C. Дані трафіку в реальному часі, завантажені на сервер, який 
передається з модуля Wi-Fi, який приймається контролером. Сервер виконує 
наступні основні функції: 
• Приймає і відображає дані від ультразвукових датчиків через контролер. 
• Зберігає дані датчика у базі даних сервера для подальшого аналізу. 
• Передає дані ультразвукового датчика кінцевому користувачеві для 
аналізу даних. В даному випадку система моніторингу і управління і 
пріоритетний системний код надаються на мові C, яка є надійною і легко 
зрозумілим для користувача. За допомогою Kiel програмний код 
записується в систему. 
Запропонована конструкція системи виконана в двох частинах, перша - блок 
контролю і управління транспортним засобом, а друга – блок пріоритету 
транспортного засобу. Перед реалізацією прототипу тестуються усі компоненти і 
пристрої. Блок управління і контролю транспортного засобу. В цій частині 
контролер ARM взаємодіє з ультразвуковими датчиками, клавіатурою, модулем Wi-
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
58 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Fi, LCD дисплеєм, LEDs сигналом світлодіодів і RF радіочастотним приймачем. 
Пріоритетна частина транспортного засобу. В цій частині мікроконтролер PIC 
взаємодіє з RF приймачем, клавіатурою і LCD дисплеєм.  
 
  
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
59 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
ВИСНОВКИ 
 
У роботі розглянуто основні терміни інтелектуальних транспортних мереж і 
досліджено їх архітектуру та основні компоненти. Наведено характеристики всіх 
основних елементів і також розглянуто питання безпеки і захисту даних в 
інтелектуальних транспортних мереж. Описано переваги та недоліки, що 
притаманні даним мережам.  
Після аналізу переваг та недоліків моделі інтелектуальних транспортних 
мереж можна зробити висновок, що, незважаючи на те, що переваги переважають 
над недоліками, для повноцінного використання інтелектуальних транспортних 
мереж необхідні повні заходи безпеки та конфіденційності. 
Далі у роботі розглянуто моніторинг і основні платформи для моніторингу 
трафіку, які використовуються в більшості країн світу.  
Серед найпопулярніших платформ моніторингу трафіку на сьогоднішній 
день є ZABBIX, OpenView і Cacti. Також розглянуті спеціалізовані системи 
автоматизованого моніторингу дорожнього руху, такі як OnStar, NEXCO Central, 
ECall Japan і ECall Europe. Описано систему аналізу дорожнього руху (RTA), Моха 
і систему моніторингу дорожнього руху в режимі реального часу з використанням 
алгоритму SAR. 
Після аналізу всіх систем моніторингу дорожнього руху прийнято рішення 
про інтеграцію розглянутих систем в одну універсальну систему, яка забезпечує 
автомобілістам повний спектр послуг, починаючи від ефективної навігації і 
закінчуючи цілодобовим наданням інформації про автотранспортні засоби. 
Для досягнення мети вдосконалена система моніторингу трафіку в режимі 
реального часу з використанням платформи IoT, яка є надійною для користувачів. 
Ця система також контролює час сигналу, враховуючи рівні руху на смугах руху і 
надає пріоритет аварійним автомобілям. Проведено тестування системи 
моніторингу транспортних засобів, що підтвердило її хорошу продуктивність в 
реальних сценаріях застосування. Запропонована система є надійною, легкою у 
використанні та доступною, і може бути встановлена в будь-якому місці. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
60 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Основна мета роботи досягнута, і система може надавати користувачам 
інформацію про датчики в режимі реального часу. Впровадження такої системи 
дозволить зменшити трафік на дорогах і ефективніше використовувати час 
користувачів. 
  
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
61 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
 
1. Filjar. R. ECall: Automatic notification of a road traffic accident / K.Vidovic, 
P.Britvic, M. Rimac // MIPRO. 2019. – Р. 600-605. 
2. IEEE 1451 Smart Transducer Interface Standards // електрон. текст. дані 
URL: www.nist.gov/el/isd/ieee/IEEE 1451.cfm (дата звернення: 18.05.2023). 
3. Kutila P. Co-operative intersection infrastructure monitoring system 
Advanced Microsystems for Automotive Applications - AMAA 2020 / Berlin, Germany, 
2020. – Р. 25-38. 
4. Monitoring and Integration Solution // електрон. текст. дані URL: 
https://www.zabbix.com/integrations?cat=services// /(дата звернення: 16.05.2023). 
5. Pinart Carolina. ECallcompliant early crash notification service for portable 
and nomadic devices / J. Carlos Calvo, Laura Nicholson, Jos A. Villaverde// MIT. 2019. 
– Р. 134-146. 
6. Sukuvaara P. Wireless traffic safety network for incident and weather 
information, 1st ACM International Symposium on Design and Analysis of Intelligent 
Vehicular Networks and Applications/ 4 November 2020. – Р. 234-241. 
7. Werner Marc. Cellular In-Band Modem Solution for eCall Emergency Data 
Transmission / Christian Pietsch, Christoph Joetten // Communication. 2019. – Р. 198-
207. 
8. Бабіч В. І. Комплексна система організації перевезень на основі 
інтервальних графіків транспортування / В. І. Бабіч, Ю. А. Білик // Управління 
розвитком складних систем. – 2020. – Вип. 1. – С. 21-27. 
9. Біліченко С. В. Світовий досвід розвитку інтелектуальних 
транспортних систем, Вінницький національний технічний університет, 2020. – 
247 с.  
10. Інтелектуальні транспортні системи в Україні / А. Р. Гайков, 
О. П. Євсєєва, О. В. Баранов, В. Ю. Баранов // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: 
Автомобіле та тракторобудування. – Х. : НТУ «ХПІ», 2019. – No 9 (1052). – С. 106-
112. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
62 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
11. Інформаційні системи і технології /Карпенко С.Г., Попов В.В., 
Тарнавський Ю.А. та ін. – К.: МАУП, 2020. – 192 с. 
12. Кірпа Г. М. Інтеграція транспорту України у європейську транспортну 
систему: Монографія. 2-ге вид., переробл. і допов. – Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. 
ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2021. – 248 с. 
13. Козаченко Д. М. Удосконалення технічних та технологічних параметрів 
транспортних інформаційних систем з використанням методів імітаційного 
моделювання / Матеріали міжнародної конференції «Науково-технічне 
забезпечення розвитку залізничних перевезень у міжнародному сполученні». – 
Дніпро: ДНУЗТ, 2018. – С. 91-95. 
14. Лігум Ю. С. Інформаційні системи на транспорті: Навч. посібник. – К.: 
УТУ, 2021. – 196 с. 
15. Льомін Р. Ю. Впровадження AGCS-технологій – шлях до інтеграції 
України в європейську транспортну мережу / Р. Ю. Льомін, Ю. В. Льомін // 
Вагонний парк. – № 5-6 (122-123). – 2021. – С. 20-23. 
16. Нoсoвська O. Б. Прoблeми та пeрспeктиви рoзвитку транспoртнoї 
iнфраструктури України / O. Б. Нoсoвська, М. В. Макарeнкo // Вiсник 
Приазoвськoгo дeржавнoгo тeхнiчнoгo унiвeрситeту. – 2019. – Вип. 27. – С. 5-14. 
17. Никифорук О.І. Модернізація наземних транспортних систем України / 
О. І. Никифорук; НАН України, ДУ «Ін-т екон. та прогнозув. НАН України». – К., 
2019. – 414 с. 
18. Осєтрін М. М. Основні принципи створення транспортної моделі міста. 
Містобудування та територіальне планування: науково-технічний збірник. Відпов. 
ред. М. М. Осєтрін. Київ, 2021. Вип. 57. – С. 309-320. 
19. Пащeнкo Р. С. Прoблeми i пeрспeктиви рoзвитку транспoрту / 
Р. С. Пащeнкo // Матeрiали ХI Всeукраїнськoї студeнтськoї наукoвo-тeхнiчнoї 
кoнфeрeнцiї «Сталий рoзвитoк мiст», 24-26 квiтня 2018 р., Харкiв. – С. 34-36. 
20. Прокудін Г. С. Інтеграція транспортної системи України у світову 
транспортну систему/ Г.С. Прокудін, О.С. Дудни к, О.А. Чупайленко // Науковий 
Вісник Ужгородського нац. Ун-ту. – Вип. 4, 2021. – С. 122-125. 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
63 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
21. Сирийчик А.В. Транспортна політика України та її наближення до норм 
Європейського Союзу. – К.: Аналітично-дорадчий центр Блакитної стрічки, 2020. – 
102 с. 
22. Ткаченко Н. Ю. Транспортна інфраструктура: сутність, функції та роль 
у забезпеченні економічних процесів / Н. Ю. Ткаченко // Вісник ДонДУЕТ. Сер. 
Екон. науки. – 2018. – № 4 (32). – С. 56-61. 
 
 
Лист 
ЧДТУ.232261.001 ПЗ 
64 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата