Real-time smoothing of car-following data through sensor-fusion techniques

AbstractObservation of vehicles kinematics is an important task for many applications in ITS (Intelligent Transportation Systems). It is at the base of both theoretical analyses and application developments, especially in case of positioning and tracing/tracking of vehicles, car-following analyses and models, navigation and other ATIS (Advanced Traveller Information Systems), ACC (Adaptive Cruise Control) systems, CAS and CWS (Collision Avoidance Systems and Collision Warning Systems) and other ADAS (Advanced Driving Assistance Systems). Modern technologies supply low-cost devices able to collect time series of kinematic and positioning data with medium to very high frequency. Even more data can be (almost continually) collected if vehicle-to-vehicle (V2V) communications come true. However, some of the ITS applications (as well as car-following models, on which many ADAS and ACC are based) require highly accurate measures or, at least, smooth profiles of collected data. Unfortunately, even relatively high-cost devices can collect biased data because of many technical reasons and often this bias could lead to unrealistic kinematics, incorrect absolute positioning and/or inconsistencies between vehicles (e.g. negative spacing). As a consequence, data need filtering in most of the ITS applications. To this aim proper algorithms are required and several sensors and sources of data possibly integrated in order to obtain the maximum quality at the minimal cost. This work addresses the previous issues by developing a specific Kalman smoothing approach. The approach is developed in order to deal with car-following conditions but is conceived to take into account also navigation issues. The performances are analysed with respect to real-world car-following data, voluntarily biased for evaluation purposes. Assessment is carried out with reference to different mixtures of sensors and different sensors accuracies

I modelli di offerta

I modelli di offerta in ambito dinamico intraperiodale e, segnatamente, il modello di congestione e di propagazione del flusso (e modelli di calcolo dei costi di percorso) possono essere formalizzati secondo due tipi di approcci principali: modelli analitici; modelli di simulazione discreta. Per entrambi i tipi di modelli questa pubblicazione intende mostrare i principali approcci disponibili e le loro possibilità di impiego in contesti finalizzati ad applicazioni di tipo ATIS (Advanced Traveller Information Systems

Empirical comparison of parametric and nonparametric trade gravity models

A systematic comparison is made of parametric (i.e., ordinary leastsquares regressions and related generalizations) and nonparametric (i.e., kernel regressions and regression trees) log-linear gravity models for reproducing international trade. Experiments were conducted to estimate a log-linear gravity model reproducing import and export trade fows in quantity between Italy and 13 world economic zones, based on a panel estimation data set. The best parametric regression model was estimated to defne a baseline reference model. Some spec-ifcations of nonparametric models, belonging to the categories of kernel regressions and regression trees, were also estimated. The performance of parametric and nonparametric models is contrasted through a comparison of goodness-of-ft measures (R2, mean absolute percentage error) both in estimation and in hold-out sample validation. To assess the differences in model elasticity and forecasts, both parametric and nonparametric models are applied to future scenarios and the corresponding results compared

Campi applicativi e formalizzazione di modelli ATIS

Negli ultimi anni le applicazioni di tipo ATIS (Advanced Traveler Information System), spesso note in Italia sotto la dizione molto generale ed un po’ vaga di applicazioni di infomobilità, stanno guadagnando sempre più popolarità. Molte tipologie di applicazione sono state proposte e gli aspetti tecnologici e modellistici con esse connesse sono stati variamente affrontati da esperti ed analisti. Una delle attese che hanno determinato tale interesse è legata alla prospettiva (secondo molti) di potere affrontare e risolvere, con modesti investimenti infrastrutturali, alcuni degli ormai cronici problemi di sovrasaturazione da traffico che interessano le aree urbane (e non solo) del nostro paese e di buona parte del mondo più sviluppato. Tutto ciò è accompagnato dal fatto che le applicazioni di infomobiltà, come tutte le applicazioni di consumismo informatico, potrebbero rappresentare un appetitoso campo di vendita per dispositivi e servizi; alcuni studi, infatti, (si veda ad esempio Khattak et al., 2003) dimostrano una buona disponibilità a pagare da parte dei potenziali utenti. Uno, però, degli ostacoli che, risolti ormai gli aspetti meramente tecnologici, grazie agli enormi progressi delle tecniche informatiche e di comunicazione, si incontra rispetto ad una efficace (e quindi appetibile per gli utenti) implementazione di applicazioni di tipo ATIS è la scarsa dinamicità, puntualità, completezza, affidabilità e, quindi, utilità del contenuto informativo che è possibile trasmettere. È, infatti, il caso di notare fin da subito che i sistemi avanzati di informazione agli utenti non sono l’unica fonte di informazione sullo stato di funzionamento di una rete di traffico che gli utenti hanno a disposizione e che finché tale fonte informativa di tipo tecnologico non sarà più affidabile della naturale informazione che gli utenti hanno del funzionamento del sistema di trasporto in cui si muovono, acquisita con la continua esperienza, ben difficilmente potrà utilmente integrarsi nei meccanismi di apprendimento e di scelta degli utenti

Modelli ATIS per situazioni ricorrenti ed eccezionali

Nel caso di condizioni ricorrenti di un sistema di traffico, è interessante analizzare quali siano le possibilità di un sistema ATIS di indirizzare il sistema verso uno stato di funzionamento stazionario eventualmente diverso da quello verso cui il sistema evolverebbe naturalmente. In tale contesto vanno innanzitutto specificati quali sono i possibili regimi di funzionamento stazionario e va analizzato il ruolo degli ATIS in base alla loro capacità di indurre, attraverso informazioni esogene, un stato di equilibrio diverso da quello naturale, ma preferibile dal punto di vista del funzionamento complessivo del sistema. Un tale tipo di analisi, per la quale occorre dotarsi di opportuni modelli di simulazione del traffico in presenza di informazione, di stima della compliance e di progettazione dell’informazione e misura dell’accuratezza, vede lo specializzarsi della formalizzazione matematica al caso di di regime e permette la analisi sulle possibilità di utilizzare i sistemi ATIS per indurre funzionamenti stazionari di ottimo di sistema. La specializzazione a condizioni di processo dinamico, invece, permette la valutazione degli ATIS in termini di stabilizzazione attorno ad un attrattore del processo stesso delle condizioni di equilibrio ritenute ammissibili

A practically tractable expression of the covariances of the Cross-Nested Logit model

This paper proposes a practically tractable mathematical procedure for the calculation of the covariances underlying whatever given Cross-Nested Logit (CNL) model, based on the variance of a one-dimensional random variable, whose cumulative distribution function and density probability function are given in closed form. This allows expressing the CNL covariances as a function of just a one-dimensional integral, which can be evaluated easily and effectively by means of standard numerical techniques, implementable also in basic computer spreadsheets. Firstly, a formal theoretical proof of the procedure is illustrated. Then, a comparison with the calculations performed by Marzano and Papola [Marzano, V., Papola, ., 2008. On the covariance structure of the Cross-Nested Logit model. Transportation Research B 42(2), 83-98] is proposed, and details about the practical implementation of the procedure are discussed. Finally, estimation of the CNL model in contexts with prior expectations on covariances/correlations is addressed practically, thanks to the simplification achieved in the calculation of the CNL covariances

Design of Signal Setting and Advanced Traveler Information Systems

This article analyzes the role of advanced traveler information systems (ATIS) in conjunction with signal setting (SS) design. ATIS and SS are considered as planning options for network optimization under recurrent traffic conditions. The traffic network is considered in within-day static, as is usual for planning-oriented models. Both day-to-day static (equilibrium) and dynamic states are investigated. Notably, equilibrium and stability can influence the feasibility of SS solutions. In addition, the role of ATIS is assessed with regard to its suitability in equilibrating SS optima and/or stabilizing SS equilibria. Travelers’ compliance with information, which plays a crucial role in both optimization and stabilization, is explicitly modeled. A formal modeling framework is introduced, allowing SS and ATIS to be represented, and several benefits and drawbacks of SS and ATIS options are explored. The model is then used for simulations on a hypothetical network. The results suggest the potential of the modeling framework and lead to nontrivial findings about the role of ATIS