Sistema de monitoramento e predição de tempo de chegada de ônibus de linha

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terça-feira, 16 d novembro d 2010
Por Fernando Tahara Takagi

O sistema

O projeto desenvolvido se caracteriza como um sistema capaz de fornecer, por meio de um aplicativo web, a previsão do tempo restante para um ônibus chegar a um determinado ponto de parada escolhido pelo usuário, exibindo também a sua posição em tempo real.

A predição é realizada utilizando-se algoritmos que levarão em conta dados como a posição e velocidade atuais do ônibus fornecidos por GPS, bem como informações históricas de trechos percorridos pelo ônibus (levando em conta variáveis como horário e dia da semana), armazenadas em uma base de dados.

Arquitetura

O sistema possui dois componentes básicos: o módulo embarcado, que recebe informações sobre a posição e velocidade do ônibus de satélites por meio do GPS e as envia a um servidor, pelo serviço de dados GPRS, que opera sobre  a rede de telefonia móvel GSM, e a aplicação web, que utiliza esses dados para calcular a previsão do tempo de chegada ao ponto escolhido pelo usuário.

A partir da arquitetura ilustrada acima, pode-se dividir o sistema em 3 componentes:

1. Servidor (Website e Aplicação): disponibiliza um portal disponível na internet, acessível tanto por computadores quanto por dispositivos móveis (celulares, PDAs, smartphones), onde os usuários podem realizar as consultas, escolhendo um ponto de ônibus e uma linha de ônibus, e obter como resposta uma estimativa otimizada do tempo em que o próximo ônibus da linha desejada chegará ao ponto escolhido. Para realizar o cálculo da estimativa de tempo, esse módulo deve receber como entrada os dados de posicionamento e velocidade providos pelo componente Simulador (2), ou pelo componente Ônibus (3), adquiridos por meio do sistema GPS e enviados através do sistema de comunicação de redes celular GSM/GPRS, e utilizar um algoritmo específico de cálculo de estimativa de tempo, e retornar os resultados para o website.

2. Componente do simulador: um software simples que deve simular as trajetórias dos ônibus de uma linha e sevir como substituto ao módulo do ônibus (4), sendo seu objetivo principal o de testes do sistema; devem ser definidas variáveis aleatórias que permitam representar de modo aproximado as operações de uma linha de ônibus real. Seus dados serão fornecidos como entrada para o componente Central (1).

3. Componente do ônibus: componente embarcado do sistema que deve incluir um dispositivo com GPS e também um modem GSM/GPRS capaz de enviar dados de velocidade e posicionamento do ônibus para o componente central (1).

Material

No módulo embarcado é utilizado um notebook equipado com um receptor GPS USB. Os dados obtidos por esse receptor são enviados ao servidor por GPRS, utilizando um aparelho celular como Modem.

Módulo Embarcado

Método

O algoritmo de previsão do tempo de chegada do ônibus leva em conta os tempos que o ônibus levou para percorrer, no passado, o percurso, considerando o mesmo dia da semana e o mesmo horário atual, e a velocidade atual do ônibus, realizando cálculos ponderados com esses dados. Quanto maior for a distância entre a posição atual do ônibus e o ponto de parada, maior é a importância dos dados históricos. Quanto menor for essa distância, maior é a importância da velocidade atual. O algoritmo pode ser demonstrado pela seguinte fórmula:

Onde:

E = Velocidade ponderada usada para a Estimativa de tempo

P = Trecho percorrido até o momento (em %)

T = Trecho total a ser percorrido entre um ponto e outro (=100%)

Va = Velocidade atual do ônibus

Vm = Velocidade média do ônibus

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Integrantes:

Fernando Tahara Takagi

Rafael Medeiros Teixeira

Thiago Masuki Koji

Professor Orientador: Carlos Cugnasca

Professor Co-orientador: Cláudio Marte

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