埃及信息学杂志23（2022）65以无线射频识别技术为基础的位置服务架构，就交通黑点发出警报，以预防Wilson Ogutu Ochieng，Kipruto Wilson Cheruiyot，George Okeyo肯尼亚乔莫·肯雅塔农业与技术大学阿提奇莱因福奥文章历史记录：2020年12月7日收到2021年5月21日修订2021年6月9日接受2021年6月22日在线提供关键词：交通M-RFIDGPSLBS黑点暴露可能造成的影响A B S T R A C T开发解决交通问题（如交通控制和事故）的系统的需求导致了许多技术、方法和工具的开发，以解决道路可用性问题。许多自动化模型已经被提出并应用于不同的场景，如道路古怪。尽管这些模式的优点，道路交通事故的主要问题继续造成全球性的问题。这就需要提出更有效的办法来处理道路事故。因此，本研究的主要目标是确定和解决基于位置的服务（LBS）的差距。提出了一种结合RFID和GPS技术的模型，当司机接近黑点时，通过音频警报向司机提供基于位置的服务该模型在驾驶员接近黑点时向他们提供基于位置的服务，从而使他们相应地调整他们的驾驶（即，超速、超车）。由于LBS技术有不同的局限性，大多数研究人员都集中在解决精度限制，提出混合技术。精度要求因应用领域而异。对不同技术的分析表明，在车辆运输中，中等精度是有效的。本文的研究重点是LBS中的一个关键需求--可用性方面。为了实现这一目标，制定了一个由RFID GPS组成的模型与单独应用这些技术时的警报相比，通过模拟记录了黑点处的重要警报的更高可用性因此，由于在黑点附近驾驶更安全，黑点事故得到管理。这可以减少事故风险、发生的可能性和事故的影响。可用性度量用于确定模型的有效性©2022 The Bottoms.出版社：Elsevier B.V.代表计算机与信息学院开罗大学。 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http：//creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍根据乔杜里的说法，[1]每年有3000到13000名肯扬人在道路交通事故中丧生。世卫组织关于道路安全的全球状况报告[2]强调，1.35它是5- 29岁人群的主要杀手。肯尼亚道路交通事故的年平均死亡率估计为每10，000名登记者中有50人死亡*通讯作者。电子邮件地址：pewilsonho@gmail.com（W.O.Ochieng），wilchery68@jkuat.ac. ke （ K. Wilson Cheruiyot ） ， gokeyo@jkuat.ac.ke （ G.Okeyo）。开罗大学计算机和信息系负责同行审查。Ogendi et al. [3]的第11段。Manyara[4]报告说，2011年，世界卫生组织估计肯尼亚每年因道路交通死亡而损失40亿美元，鉴于2012年的国内生产总值为372.3亿美元，这意味着损失约占国内生产总值的11%。Mureithi[5]报告说，2017年1月至8月，根据裂谷地区交通执法记录，该地区发生的664起道路交通事故中至少有450人丧生，另有813人受伤。根据Nyamori的说法，[6]NTSA估计有3，000人死亡，估计经济损失为Ksh。每年有3，000亿美元用于农业（占国内生产总值的5.6%）。Kelley，[7].世界卫生组织的最新全球道路安全调查报告称，2017年有13，463名肯尼亚人死于该国道路上的撞车事故，这一数字是政府2，965人死亡数字的四倍多。Kelley还报告说，世卫组织道路安全方面的主要专家Nhan Tran博士https://doi.org/10.1016/j.eij.2021.06.0011110-8665/©2022 THE COURORS. Elsevier B.V.代表开罗大学计算机和信息学院出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。制作和主办：Elsevier可在ScienceDirect上获得目录列表埃及信息学杂志杂志主页：www.sciencedirect.comWilson Ogutu Ochieng，K.Wilson Cheruiyot和G.奥凯约埃及信息学杂志23（2022）6566更多的死亡发生在坠机后，在医院里，有时是坠机后的几个月，”Tran博士补充说。关于道路事故的统计数字表明，需要做很多工作来管理道路事故的风险。为了解决这一威胁，研究人员提出了一种基于位置服务的安全模型。2. 相关工作Huang和Gao[8]指出，基于位置的服务（LBS）是根据用户的位置为用户提供信息的移动应用程序。根据Mohammadi等人[9]的说法，可以根据与用户通信的信息使用拉或推LBS。本节重点介绍了无线定位技术及其在道路运输中的一些应用。一些基于无线定位的技术是：GPS、RFID、WIFI和混合技术，例如A-GPS、Wi-Fi-GPS。2.1. 基于位置的技术根据Yassin et al.[10]户外定位服务最常用的技术是GPS，它使用定位技术，如全球移动通信系统，来执行时间、角度或功率测量，以估计用户位置。Ahlawat等人[11] 全球定位系统在全世界任何气候条件下，无论白天黑夜，都可以免费工作。Ahlawat等人[11]和Raper et al.[12] 已识别的GPS性能障碍，如树木、建筑物和气候条件，如地磁暴雨。此外，当使用电池功能的设备为全球定位系统，可能会有电池失望，你可能需要一些外部电源，这并不总是可以想象的。混合定位技术被提出来满足定位精度的需要，从而用户满意度。例如，辅助GPS使用来自移动网络的信息来提高GPS Yassin和Rachid的定位精度[13]。然而，Shek[14]分析了GPS和A-GPS的特征，并观察到GPS的精度与A-GPS的精度没有太大区别在LBS中应用的另一项主要技术是RFID。RFID是一种非接触式的双向通信技术，可以实现人与设备之间的自动身份识别和数据交换RFID有一个相当完善的通信协议与亲密的防碰撞机制，使它可以识别多个快速移动的目标，同时 由 Ahlawat 等 观 察 。 [11] 第 10 段 。 根 据 Ahlawat et al.[11] 和Krausz等人。[15]RFID技术不需要标签在接收器的视线内被读取，标签可以存储大量的统计信息，可以遵循命令，读/写能力可以确定位置。然而，Gaukler和Seifert[16]指出，RFID的使用可能存在一些自然限制。根据物理定律，金属和液体可以阻挡无线电波，阅读器之间可能存在干扰问题，从而阻止标签被读取或RFID可能有缺陷。其他技术存在并具有特定的应用领域。混合技术已经被用于克服对非混合无线技术的限制在这方面已经有很多文献，可以在网上查阅从分析的技术已经做了很多工作，以解决定位服务的精度要求。然而，Raper等人[12]观察到地理定位能力的可用性是LBS的重要性能参数，并且可能超过定位精度，并且Lekakos等人[17]观察到户外车辆运输中等精度是足够的。因此，有必要解决相关信息的可用性，特别是当他们与黑点互动时。2.2. 运输管理在Nejati[18]中，提出了一种可以记录交通违规并使用RFID和M-RFID实时将其发送到警察中央服务器的系统该设计基于禁止超车和限速交通标志，而Mohammed Ahmed[19]设计了一个使用RFID的防撞系统该系统具有碰撞警告功能，从而最大限度地减少事故，如汽车压碎，撞上并通过迫使汽车在事故发生前停止或向人们发出嗡嗡声以避免事故。在Alpana等人[20]中，RFID技术已经与软件定义网络（SDN）集成，开发了一种解决方案架构，用于在检测到事故SDN使他们能够实现视觉共享，这在获得事故索赔的情况下非常有用。Benjamin等人[21]开发了一个车载决策支持系统（DSS），作为驾驶员的原生Android应用程序，以基于视觉的警告形式为即将到来的历 史 危 险 地 点 提 供 上 下 文 警 告 。 然 而 ， 该 系 统 Muba- shir 和Chowdhury[22]开发了一种系统，该系统使用智能制动器发出警报并控制车辆的速度，并在发生事故时使用GPS通知驾驶员，而Vaibhav等人[23]开发了一种系统。[23]已经开发了系统，通过警告驾驶员使用LED灯，当车辆接近弯道时，通过超声波传感器发光，在发生事故时，通过GSM和GPS模块发送警报信息。3. 方法3.1. 问题陈述肯尼亚和全球的致命道路事故率仍然很高，对社区和经济的影响是无法承受的，因此需要解决这一问题。因此，一些无线技术已被用于解决道路运输问题，例如交通灯、道路标志识别等。基于位置的服务的研究主要集中在解决依赖于应用区域的精度要求。在公路运输中，高可用性是核心，而不是高准确性。因此，需要解决基于位置的服务的可用性参数，以实现安全的目标和减少致命的交通事故。3.2. 研究目的。制订一套架构，透过使用定位技术（GPS/RFID）发出警报，以预防意外，并评估该架构的成效。3.3. 致命交通事故马洛尼[24]和NTSA [25]对道路交通事故原因的分析表明，大多数道路交通事故的发生是由于以下一个或多个因素：失控，超速，超车，如图所示的不明原因。 3.1.3.4. 要求这项研究要实现其目标将需要这些技术：RFID，GPS和LBS（推技术）的方法。或逻辑Wilson Ogutu Ochieng，K.Wilson Cheruiyot和G.奥凯约埃及信息学杂志23（2022）6567图3.1. 肯尼亚公路上发生撞车事故资料来源：NTSA[25]。在模型的开发过程中，提出了一种新的门限方法，并利用Matlab软件进行了仿真。3.5. 数据编码Masthecki和Kopaczyk[26]证明了标签越少，性能越好，实现成本越低。Nejati，[18]表示，并使用两个标签在实现他的目标，没有超车和两个速度限制。他指出，每个标志都需要开始和结束标签。为了实现这一目标，使用线跟踪和速度传感器。3.6. 黑点和违规阶段黑点阶段当车辆接近黑点时，会向驾驶员发出音频警报（黑点信息、黑点区域的性质和速度限制），如下图3.2所示。驾驶员应安全驾驶并避免任何人为错误。使用音频警报是因为根据斯宾塞&Ho[30]，Spence Ho[31]和Sivak[32]，视觉模态广泛用于可用产品中，但驾驶员在驾驶时经常遭受视觉过载，这可能会被忽视或忽略，因此需要向驾驶员提供音频信息违规阶段该阶段如图所示。下文3.2集中讨论超速及超车违例事项，这些违例事项主要是由人为因素引致，而在交通黑点发生的危险性亦很高。驾驶员违规将导致生成警告，然后在无视警告的情况下记录违规违规部分由Nejati完成，[18]使用线路跟踪和速度传感器。3.7. 拟定设计的衍生模型从图3.3中我们可以看出，RFID标签存储了道路标志数据，这些数据由RFID阅读器读取到车载信号处理、监控和显示系统。然后，系统通过车载显示系统或车载音响系统向驾驶员传达所代表的信息（此处为：STOP图3.2. 黑点警报和违规阶段。Wilson Ogutu Ochieng，K.Wilson Cheruiyot和G.奥凯约埃及信息学杂志23（2022）6568图三点三 基于RFID技术的智能导游标识系统的设计Qiao等人[33]第33段。图3.4. 车载路标传送系统框图。Rajale等人[27日]Rajale等人”[27]这是一个典型的例子。 3.4更换因太迟而无法采取行动的静态路标。GPS被用作主要技术，RFID被用于特殊的特定情况，如隧道内，正在建设的道路或一些维修工作。3.8. 建议的黑点戒备模式利用RFID标签存储道路标志数据的概念，乔等。[33]以及Rajale等人的GPS应用Wilson Ogutu Ochieng，K.Wilson Cheruiyot和G.奥凯约埃及信息学杂志23（2022）6569图3.5.提出了RFID/GPS黑点车载音频报警模型。[27]在建立模型的过程中，使用的另一个关键组件是OR逻辑门。如下图3.5所示，RFID-GPS模型在通过车载音频系统向驾驶员提供非静态LBS信息时采用了OR逻辑组件该模型的工作原理是使用两个无线警报源。当车辆接近黑点时，由两个源推送的警报信号通过或逻辑组件传输到车载信号处理单元。当驾驶员驶向交通黑点时，车载音响系统会及时将相关信息传达给驾驶员。 表3.1显示了输入和预期的或逻辑门输出。这意味着，在一个信号源发生故障的情况下，另一个信号源仍然可以生成驾驶者所需的LBS信息3.9. 执行利用Mat-lab对设计的模型进行了仿真，模拟了多种场景选择裂谷地区进行这项研究，因为连接内罗毕到西部地区和乌干达的主要公路经过裂谷，该地区最经常记录致命事故。根据肯尼亚警方网站（2019年），肯尼亚共有78个黑点，其中12个来自裂谷地区，但其他来源（如2015年的标准数字报纸）的统计数据显示，肯尼亚有大约160个黑点，而NTSA新的地图显示，肯尼亚有273个黑点，如2018年标准数字报纸所报道由于该国的统计数据相互矛盾，因此选择了15个黑点的数据集进行研究。3.10. 测试3.10.1. 模型仿真场景3.10.1.1. 情景A。在场景A中，使用来自一个信号源（RFID或GPS）的输入，并将汽车设置为从点1移动到点15（黑点）。当汽车移动时，产生警报信号，作为输出传输到汽车，并记录为成功传输。如果没有发送信号，则表3.1或逻辑门信号输出。RFIDGPSLBS输出0001010111113.10.1.2. 情景B 在场景B中，使用来自两个信号源的输入，并将汽车设置为从点1移动到点15（黑点）。当汽车移动时，产生警报信号，作为输出传输到汽车，并记录为成功传输。如果没有发送信号，则4. 结果和讨论4.1. 模拟设计结果两个场景进行了测试，目的是通过模拟确定所提出的模型的有效性。在这两种情况下，我们共考虑15个黑点，而每辆车会驶过15个黑点。在移动过程中，车辆在驶向黑点时会收到警报，使驾驶员能够降低行驶速度，避免任何可能导致事故的鲁莽行为在某些情况下，车辆无法获得警报。这归因于影响RFID或GPS性能的因素4.1.1. 仿真结果两种情况的结果都被捕获，如图1A和1B所示。下面4.1和4.2。 图4.1表示模型使用一个信号源作为输入来生成和发送基于位置的警报时的场景。输出显示15个位置中有9个成功发送警报。图4.3表示当模型使用两种无线技术作为输入源以生成和发送基于位置的警报时的模拟场景。输出显示15个位置4.2. 有效性的可用性指标根据Sauro的说法，[28]计算可用性的方法之一是确定系统的有效性因此，一个系统的有效性取决于它在给定的许多任务中的成功表现。未能成功执行某些任务构成了影响有效性水平的错误率因此，这即成功完成的任务占任务总数的百分比。Wilson Ogutu Ochieng，K.Wilson Cheruiyot和G.奥凯约埃及信息学杂志23（2022）6570H一4.2.1. 场景A该车辆收到了来自15个黑点的预期15个警报中的9个警报因此，有效性和错误率可以计算如下：有效性9= 15ω 100<$60%误差百分比6=15 ω×100%<$40%4.2.2. 情况B该车辆收到了14个警报，而预期的15个警报来自15个黑点。因此，有效性和错误率可以计算如下：有效性<$14=15 <$ω100<$3%误差百分比<$1= 15×100%< $6：7%表4.1模型的有效性百分比和错误率场景%误差有效性一4060B6.793.3人为因素、LBS和事故之间的关系如下表4.2所4.3.2. 人为因素和其他事故考虑到NTSA在2017年对道路事故原因的统计数据，提取了人为因素导致的道路事故原因，如表4.3所示。从数据中可以看出，在2628例死亡统计总数中，表4.2人因失误、LBS与事故的关系。因子LBS事故从表4.1所示的两种情况中，我们观察到人L/1H/A当使用所提出的模型来生成警报时，与仅使用其中一种技术的情况相比，降低了信号未传输的错误率，并且这有助于LBS中所需的有效性和可靠性。4.3. 基于位置服务的有效性与道路交通事故的关系LBS其中：H -人为错误。L-LBS。 A表4.32016年肯尼亚每起人为错误造成的死亡总数。资料来源：NTSA（2017）。4.3.1. 人为因素、基于位置的服务和事故从表4.3中的数据可以看出，与道路和车辆因素等其他原因相比，由于基于位置的服务警报是为了让驾驶员了解危险路段，使他们更善于观察，第157章不守规矩判断错误119转向55右转时不小心32左拐不小心9注意力不集中5阿斯匹灵2共计：1 589人总数：2628图4.1. 单源（RFID或GPS）模式的传输输出a) 完成率b) 的错误图4.2. 建议的RFID-GPS模型的传输输出图4.3. 可用性 索罗，[28]原因总Zhang等人[29]指出，道路交通系统由以下组成：失控406人、车辆和道路以及驾驶环境（例如，交通肇事逃逸（未追查原因）400体积、天气条件和一天中的时间根据NTSA[25]人为因素是致命交通事故的主要原因超车不当间隙误判241163Wilson Ogutu Ochieng，K.Wilson Cheruiyot和G.奥凯约埃及信息学杂志23（2022）6571图4.4.人因与道路及车辆因素对死亡统计数字影响的比较。图四点五LBS可用性对人为因素死亡统计的影响1589人，占60.46%。车辆和道路因素占39.54%，如下图4.4所示4.3.3. 警报的可用性和对致命事故的影响我们观察到人为因素是交通事故的主要原因，LBS可以让驾驶员了解情况，减少导致交通事故的人为因素。我们还注意到，在有限或无LBS期间，人为因素占死亡病例的60.46%。这意味着通过提供有效的基于位置的服务来管理道路上的人为因素可以降低死亡率，如下图4.5所示。4.3.4. 基于位置的服务：可用性与准确性尽管已经做了很多努力，Raper等人。[12]观察到地理定位能力的可用性是LBS的重要性能参数，并且可能比定位精度更重要Lekakos等人观察到，在车辆运输中，在室外环境中需要中等精度[17]第10段。该框架通过集成两种技术实现了可用性需求。这两种技术倾向于克服彼此的弱点，因此与使用一种技术相比，记录了高百分比的信号可用性和可靠性。4.3.5. 人为因素对道路交通事故的我们观察到，人为因素导致约60.46%的死亡，如图4.4所示。其余百分比可能由其他因素引起，如道路状况、车辆机械故障或是否有任何其他因素尚未在文献中发现。4.4. 预警框架对道路事故的影响人为因素、LBS和事故之间的关系表明，当驾驶员接近黑点时，基于位置的服务警报可以对安全驾驶的人类行为产生由此产生的效果将是避免交通事故。警报系统的有效性变得非常重要，因为一旦驾驶员预期警报，他们可能倾向于最依赖于为了实现安全有效的LBS变得得心应手。该框架通过注册更高的警报可用性百分比（93%）来证明其有效性，图4.5表明，解决人为因素可能会改变道路事故趋势。4.4.1. 警报框架对违规阶段的影响该框架的有效性还将使驾车者不会无意中成为违规阶段的受害者，并每次都受到法律制度的指控。4.5. 结果讨论从数据分析中，我们观察到，与道路和车辆因素相比，人/驾驶员错误是致命道路事故的主要原因。因此，解决人的因素可以大大降低致命道路事故发生率和后果的可能性。为了解决人的因素，提出了基于位置的服务。车内音响系统发出声音警报，提醒司机注意交通黑点，以及遵守安全驾驶文化的需要，例如避免超速、超车。选择音频模型是因为感知的易用性和感知的有用性决定了任何给定技术的接受程度。从过去的文献中可以看出，在公路运输中，媒体的准确性足以满足基于位置的目的，而LBS的可用性可能更为重要。 从结果可以看出，LBS的可用性对人的因素有直接影响。因此，当因此，一个有效的系统应该能够提供最需要时的LBS信息所提出的框架利用GPS和RFID在基于位置的服务中的能力，通过注册低警报错误率来实现有效性，这在关键道路位置上非常关键。在LBS中单独应用GPS或RFID，由于GPS的视线和RFID的干扰或缺陷等限制，错误率很高。高错误率是在为关键目的提供LBS方面效率低下的指标Spence和Ho（2008年）、Spence和Ho（2009年）、Sivak（1996年）观察到，与需要解释的视觉标志相比，车载音响系统音频警报是首选，导致视觉过载和高资源需求。5. 结论这项研究的主要目的，是制订一套预防交通意外黑点的架构。整个概念的设计和仿真证明，警报的高可用性对于基于位置的服务在黑点上的有效性非常关键。通过对死亡统计数据的分析发现，人为因素是道路交通事故死亡的主要原因。由于LBS旨在为驾驶员提供相关信息，目的是做出合理的决策，据观察，向驾驶员推送的信息可能会使他们采取适当的行动，从而防止导致大多数致命事故Wilson Ogutu Ochieng，K.Wilson Cheruiyot和G.奥凯约埃及信息学杂志23（2022）6572K事故为重点因此，结论是，基于意识的预防措施，帮助司机在道路上可以有效地减少人为因素为基础的道路交通事故。今后工作位置侦察系统的目的，是在司机驶近黑点时，向他们提供有关资料，以便他们采取适当行动以免发生意外。为了激励和影响驾驶员保险公司应该有奖励的框架。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。确认感谢乔莫·肯雅塔农业技术大学计算机与信息学院的支持。我真诚地 感 谢 我 的 上 司 博 士 的 不 懈 努 力 和 非 常 丰 富 的 指 导 Okeyo 和Cheruiyot教授和所有工作人员。在这一切感谢上帝。引用[1] 乔杜里世卫组织（2013年）。肯尼亚的道路安全http://www.who.int/violence_injury_prevention/road_traffic/countrywork/ken/en/[2] 世卫组织（2018年）。全球道路安全状况报告https://www.who.int/violence_injury_prevention/road_safety_status/2018/zh/[3] [10]杨文，王文. 内罗毕市行人受伤模式：对城市安全规划的影响。城市健康杂志：纽约医学院公报2013;90：5。[4] 马尼亚拉湾Charles（2013年）。打击肯尼亚的道路交通事故：新兴经济体面临的挑战。http://kessa.org/yahoo_site_admin/assets/docs/17_Manyara_KESSA_Proceedings_2013.25183342.pdf[5] 穆雷蒂河（2017年9月）。东非大裂谷450人死于车祸：报告-国 家 日 报 https://mobile.nation.co.ke/news/1950946-4093024-format-xhtml-ch08bmz/index.html[6] 尼亚莫里山(2016，12th December）. 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