root/applications/doprava/traffic_agent_offset.h @ 1111

Revision 1111, 18.9 kB (checked in by ondrak, 14 years ago)

One agent made passive - doesn't send offset_change_request

Line 
1#include "traffic_agent.h"
2#include <list>
3#include <fstream>
4
5class GreenWaveTrafficAgent : public BaseTrafficAgent {
6LOG_LEVEL(GreenWaveTrafficAgent,logoffset);
7protected:
8        double rating_change;
9        int negot_offset;
10        int negot_limit;
11
12        int actual_time;
13
14        RV rv_outputs;
15        vec outputs;
16
17        RV rv_change_request;
18        vec change_request;
19
20        RV rv_recieved_exps;
21        vec recieved_exps;
22
23        RV rv_next_exps;
24        vec next_exps;
25
26        RV rv_recieved_changes;
27        vec recieved_changes;
28
29        //! name of agent, whose change we have accepted
30        string accepted_from;
31
32        //TODO currently useless list of neighbours asking for expectations
33        list<string> seznam;
34       
35        double car_leaving; //s; how long is 1 car leaving queue
36
37        // some state variables
38        bool need_exps;
39        bool new_stable_state;
40        bool send_requests;
41        bool final_state;
42        //bool reset_negot_offset;
43
44        int passive;
45
46        //! sum of final planned_offset values since last reach of cycle_count
47        int total_offset;
48        //! number of finished cycles since last reach of cycle_count
49        int negot_cycle;
50        //! after cycle_count cycles, we count avarege planned_offseta send it to Aimsun
51        int cycle_count;
52
53        //! counts all expected cars going from each lane, saves to outputs and rv_outputs
54        void expected_cars() {
55                double start_time;
56                ivec ind;
57                RV rv_exp;
58                datalink exp2outputs;
59                vec exp;
60
61                for (int i=0;i<lanes.length();i++) {
62                        for (int j=0;j<lanes(i).outputs.length();j++) {
63                                if (lanes(i).outputs(j)!="DUMMY_DET") {
64                                        string group = name+"_"+lanes(i).sg;            //e.g. 495_VA
65                                       
66                                        int index=group_index(group);
67                                       
68                                        double green_time=green_times(index)*cycle_length;
69
70                                        //ivec green_index=rv_inputs.dataind(RV(group,1));
71                                        //vec green_time=inputs(green_index);
72
73                                        //cout << "Green time "<<green_time<<endl;
74
75                                        rv_exp=RV(lanes(i).outputs(j)+"-"+name+"_"+to_string(i),3);
76
77                                        exp.set_size(rv_exp._dsize());
78                                        exp2outputs.set_connection(rv_exp,rv_outputs);
79
80                                        //Number of cars
81                                        exp(0)=lanehs(i)->expected_output(green_time)*lanes(i).alpha(j);       
82
83                                        start_time = green_starts(group_index(name+"_"+lanes(i).sg)) + lanes(i).output_distances(j)/VP + planned_offset;
84                                        //first car arrive time
85                                        exp(1)=start_time;
86                                        //last car arrive time
87                                        exp(2)=start_time + green_time;
88                                        //TODO pushup az na konec
89                                        exp2outputs.pushup(outputs,exp);
90
91                                }                       
92                        }
93                }
94        };
95
96        //! counts planned rating using offset and recieved_exps
97        double count_rating(const int offset) {
98                double virtual_queue;
99                double t_green_begin;
100                double t_green_end;
101                vec cars_count;
102                vec t_cars_begin;
103                vec t_cars_end;
104                bool found;
105
106                double rating=0.0;
107
108                RV rv_vector;
109                vec vector;
110
111                for (int i=0;i<lanes.length();i++) {
112
113                        //Finding, if we have some expectations
114                        found=false;
115                       
116                        for (int k=0;k<lanes(i).inputs.length();k++) { 
117                                int l=0;               
118                                for (int j=0;j<rv_recieved_exps.length();j++) {
119                               
120                                        int result=rv_recieved_exps.name(j).find(lanes(i).inputs(k)+"-");
121                                        if (result>=0) {
122
123                                                t_cars_begin.set_size(l+1,true);
124                                                t_cars_end.set_size(l+1,true);
125                                                cars_count.set_size(l+1,true);
126
127
128                                                rv_vector = RV(rv_recieved_exps.name(j),3);
129                                                ivec ind = rv_vector.dataind(rv_recieved_exps);
130
131                                                cars_count(l)=recieved_exps(ind(0));
132                                                t_cars_begin(l)=recieved_exps(ind(1));
133                                                t_cars_end(l)=recieved_exps(ind(2));
134                                                l++;
135
136                                                found=true;
137                                        }
138                                }
139                                if (found) {                   
140
141                                        //counting rating
142                                        string group = name+"_"+lanes(i).sg;            //e.g. 495_VA
143                                        int index=group_index(group);
144
145                                        t_green_begin=green_starts(index) + offset;
146                                        double green_time=green_times(index)*cycle_length;
147                                        t_green_end=t_green_begin+green_time;
148
149                                        /************** counting with all exps ****************/
150
151                                        int k;
152                                        double t_act=t_green_begin;
153                                        virtual_queue=lanehs(i)->queue;
154
155                                        //cycle goes through all "stopping" points and counts queue lenght at these points
156                                        do {
157                                                k=min_i(t_cars_begin);
158
159                                                if (k!=-1) {                                           
160                                                        double a=cars_count(k);
161                                                        double b=t_cars_begin(k);
162                                                        double c=t_cars_end(k);
163
164                                                        //in case there are cars comming before t_green begin
165                                                        if (t_cars_begin(k)<t_act) {
166                                                                if (t_cars_end(k)<=t_act) {
167                                                                        virtual_queue+=cars_count(k);
168                                                                       
169                                                                        cars_count.del(k);
170                                                                        t_cars_begin.del(k);
171                                                                        t_cars_end.del(k);
172
173                                                                }
174                                                                else {
175                                                                        double pomer=(t_cars_begin(k)-t_act)/(t_cars_end(k)-t_cars_begin(k));
176                                                                        virtual_queue+=cars_count(k)*pomer;
177                                                                        t_cars_begin(k)=t_act;
178                                                                }
179                                                        }
180                                                        else if (t_cars_begin(k)==t_act) {
181                                                                if (t_cars_end(k)<t_green_end) {
182                                                                        virtual_queue+=cars_count(k)-(t_cars_end(k)-t_act)/car_leaving;
183                                                                        t_act=t_cars_end(k);
184
185                                                                        cars_count.del(k);
186                                                                        t_cars_begin.del(k);
187                                                                        t_cars_end.del(k);
188                                                                }
189                                                                //if t_cars_end>=t_green_end
190                                                                else {
191                                                                        virtual_queue+=cars_count(k)-(t_green_end-t_act)/car_leaving;
192                                                                        t_act=t_green_end;
193
194                                                                        cars_count.del(k);
195                                                                        t_cars_begin.del(k);
196                                                                        t_cars_end.del(k);                                                     
197                                                                }
198
199
200                                                        }
201                                                        //if t_cars_begin(k)>=t_act
202                                                        else {
203                                                                if (t_cars_end(k)<t_green_end) {
204                                                                        virtual_queue-=(t_cars_end(k)-t_act)/car_leaving;
205                                                                        t_act=t_cars_end(k);
206                                                                }
207                                                                else {
208                                                                        virtual_queue-=(t_green_end-t_act)/car_leaving;
209                                                                        t_act=t_green_end;
210                                                                }
211                                                        }
212                                                }
213                                                //if no other expectations found
214                                                else {
215                                                        virtual_queue-=(t_green_end-t_act)/car_leaving;
216                                                        t_act=t_green_end;
217                                                }
218                                                if (virtual_queue<0) {
219                                                        rating-=virtual_queue;
220                                                        virtual_queue=0;
221                                                }
222
223                                        } while (t_act<t_green_end);
224                                }
225                        }
226                }
227                return rating;
228        }
229
230        //! finds best offset using recieved_exps. Returns found offset
231        int find_best_offset(const int center, int interval) {
232                //! rating if offset is rised
233                double rating_p;
234                //! rating if offset is unchaged (=center)
235                double rating_c;
236                //! rating if offset is lowered
237                double rating_n;
238
239                int new_center;
240
241                rating_p=count_rating(center+interval);
242                rating_c=count_rating(center);
243                rating_n=count_rating(center-interval);
244
245                new_center=center;
246                int max_index=max_of_three(rating_p,rating_c,rating_n);
247                switch (max_index) {
248                        case 0:
249                                new_center+=interval;
250                                break;
251                        case 1:
252                                break;
253                        case 2:
254                                new_center-=interval;
255                                break;
256                }
257
258                if (interval>2) {
259                        interval/=2;
260                        new_center=find_best_offset(new_center,interval);
261                }
262
263                return new_center;
264        }
265
266        //! finds if changing neighbour's offset could have positive effect, returns found offset change
267        int find_best_exps(const int offset_change, const string neighbour, double &rating_change) {
268                //! expectations recieved from neighbour
269                vec original_exps;
270                //! expactations after positve change of neighbour's offset
271                vec positive_exps;
272                //! expactations after negative change of neighbour's offset
273                vec negative_exps;
274                //! rating if offset is rised
275                double rating_p;
276                //! rating if offset is unchaged
277                double rating_c;
278                //! rating if offset is lowered
279                double rating_n;               
280                original_exps.set_size(recieved_exps.length());
281               
282                original_exps=recieved_exps;
283                positive_exps=recieved_exps;
284                negative_exps=recieved_exps;
285
286                for (int j=0;j<rv_recieved_exps.length();j++) {
287                        int res = rv_recieved_exps.name(j).find("-"+neighbour);
288                        if (res>0) {
289                                ivec ind = RV(rv_recieved_exps.name(j),3).dataind(rv_recieved_exps);
290
291                                rating_n=count_rating(planned_offset);
292
293                                positive_exps(ind(1))+=offset_change;
294                                positive_exps(ind(2))+=offset_change;
295
296                                negative_exps(ind(1))-=offset_change;
297                                negative_exps(ind(2))-=offset_change;
298                        }
299                }
300
301                rating_c=count_rating(planned_offset);
302
303                recieved_exps=positive_exps;
304                rating_p=count_rating(planned_offset);
305
306                recieved_exps=negative_exps;
307                rating_n=count_rating(planned_offset);
308
309                recieved_exps=original_exps;
310
311                int max_index=max_of_three(rating_p,rating_c,rating_n);
312                switch (max_index) {
313                        case 0:
314                                rating_change=rating_p-rating_c;
315                                return offset_change;
316                                break;
317                        case 1:
318                                rating_change=0;
319                                return 0;
320                                break;
321                        case 2:
322                                rating_change=rating_n-rating_c;
323                                return -offset_change;
324                                break;
325                }
326                rating_change=NULL;
327                return NULL;
328        }
329
330        // pravdepodobne s chybou, momentalne se nepouziva
331        void split_exps() {
332                ivec ind;
333                RV rv_exp;
334                datalink recieved2next;
335
336                rv_next_exps=RV();
337                for (int i=0;i<rv_recieved_exps.length();i++) {
338                        if (rv_recieved_exps.size(i)==3) {             
339                                rv_exp=RV(rv_recieved_exps.name(i),3);
340                                ind = rv_exp.dataind(rv_recieved_exps);
341                                //cout << "ind " << ind << endl;
342
343                                int next_cycle_end=2 * cycle_length - (actual_time % cycle_length);
344                                if (recieved_exps(ind(1))>next_cycle_end) {
345                                        rv_next_exps.add(rv_exp);
346                                        next_exps.set_size(rv_next_exps._dsize());
347                                       
348                                        if (actual_time==630) {
349                                                cout << "rv_next_exps " << rv_next_exps.to_string() << endl;
350                                                cout << "rv_recived_exps " << rv_recieved_exps.to_string() << endl;
351                                        }
352
353                                        recieved2next.set_connection(rv_next_exps,rv_recieved_exps);
354                                        recieved2next.filldown(recieved_exps,next_exps);
355                                        rv_recieved_exps=rv_recieved_exps.subt(rv_exp);
356                                }
357                                else if (recieved_exps(ind(2))>next_cycle_end) {
358                                        rv_next_exps.add(rv_exp);
359                                        next_exps.set_size(rv_next_exps._dsize());
360
361                                        ivec ind2=rv_exp.dataind(rv_next_exps);
362                                        next_exps(ind2(0))=recieved_exps(ind(0)); //TODO to neni spravne
363                                        next_exps(ind2(1))=next_cycle_end; 
364                                        next_exps(ind2(2))=recieved_exps(ind(2));
365                                        recieved_exps(ind(2))=next_cycle_end;
366                                }
367                        }
368                }
369        }
370
371        //! returns index of signal group group
372        int group_index(const string group) {
373                for (int i=0;i<green_names.length();i++) {
374                        if (green_names(i)==group) {
375                                return i;
376                        }
377                }
378                return -1;
379        }
380       
381        /*!
382        returns offset value shifted to fit interval <-cycle_length/2;cycle_length/2>
383        or (when second parameter is false)) <0;cycle_length>
384        */
385        int normalize_offset(int offset, bool zero=true) {
386                if (zero) {
387                        while ((offset<(-cycle_length/2)) || (offset>(cycle_length/2))) {
388                                if (offset<0) {
389                                        offset+=cycle_length;
390                                }
391                                else {
392                                        offset-=cycle_length;
393                                }
394                        }
395                        return offset;
396                }
397                else {
398                        while (offset<0 || offset>cycle_length) {
399                                if (offset<0) {
400                                        offset+=cycle_length;
401                                }
402                                else {
403                                        offset-=cycle_length;
404                                }
405                        }
406                        return offset;
407                }
408        }
409
410
411       
412        //! returns value shifted to fit interval <0;cycle_length>
413        //currently not in use
414        template<class T> T normalize(T time) {
415                while (time<0 && time<cycle_length) {
416                        if (time<0) {
417                                time+=cycle_length;
418                        }
419                        else {
420                                time-=cycle_length;
421                        }
422                }
423                return time;
424        }
425
426        //! converts t to string
427        template <class T> inline string to_string (const T& t)
428        {
429                std::stringstream ss;
430                ss << t;
431                return ss.str();
432        }
433
434        //! returns index of maximum of entered values
435        int max_of_three(const double a, const double b, const double c) {
436                int index = a > b ? 0 : 1;
437
438                if (index == 0) {
439                        index = a > c ? 0 : 2;
440                } 
441                else {
442                        index = b > c ? 1 : 2;
443                }
444                return index;
445        }
446
447        //! returns index of smallest element in vector
448        int min_i(vec vector) {
449                if (vector.length()>0) {
450                        double min=vector(0);
451                        int index=0;
452                        for (int i=1;i<vector.length();i++) {
453                                if (vector(i)<min) {
454                                        min=vector(i);
455                                        index=i;
456                                }
457                        }
458                        return index;
459                }
460                return -1;
461        }
462
463public:
464        //! offset set in last simulation step
465        int last_offset;
466        //! actual planned offset to set for next simulation step
467        int planned_offset;
468        //! planned offset for cycle after next cycle
469        int planned_next_offset;
470        //! rating of actual planned offset
471        double planned_rating;
472        //! rating of planned next offset
473        double planned_next_rating;     
474        //! avarage speed of cars
475        int VP;
476
477        void validate() {
478                rv_action = RV(name+"_offset", 1); // <======= example
479
480                for (int i=0; i<green_names.length();i++) {
481                        rv_inputs.add(RV(green_names(i),1));
482                }
483                inputs.set_size(rv_inputs._dsize());
484               
485                BaseTrafficAgent::validate();
486
487                for (int i=0;i<lanehs.length();i++) {
488                        ivec index = RV(lanes(i).queue,1).dataind(rv_queues);
489                        lanehs(i)->queue_index=index(0);
490                }
491        }
492
493        void adapt(const vec &glob_dt) {
494                BaseTrafficAgent::adapt(glob_dt);
495                       
496                for (int i=0;i<lanehs.length();i++) {
497                        lanehs(i)->queue=queues(lanehs(i)->queue_index);               
498                }
499
500                planned_offset=last_offset;
501               
502                //set state variables to default values
503                final_state=false;
504                new_stable_state=false;
505                send_requests=false;
506                need_exps=true;
507                negot_offset=4;
508        }
509
510        void broadcast(Setting& set){
511
512                //ask neighbours for exptected arrive times
513                if (need_exps) {
514                        for (int i=0; i<neighbours.length(); i++){
515                                Setting &msg =set.add(Setting::TypeGroup);
516
517                                UI::save ( neighbours(i), msg, "to");
518                                UI::save (name,msg,"from");
519                                UI::save ( (string)"expected_times_request", msg, "what");
520                        }
521                        need_exps=false;
522                }
523
524                // broadcast expected cars
525                if (!seznam.empty()) {
526                        double a;
527                        expected_cars();
528                        do {
529                                Setting &msg =set.add(Setting::TypeGroup);
530                                UI::save ( seznam.back(), msg, "to");
531                                UI::save ( name, msg, "from");
532                                UI::save ( (string)"new_expected_cars", msg, "what");
533                                UI::save ( &(rv_outputs), msg, "rv");
534                                UI::save ( outputs, msg, "value");
535                                seznam.pop_back();
536                                a=outputs (10);
537                               
538                        } while (!seznam.empty());                     
539                }
540
541                // broadcast new stable state (new stable expectations)
542                if (new_stable_state) {
543                        expected_cars();
544                        for (int i=0;i<neighbours.length();i++) {
545                                Setting &msg = set.add(Setting::TypeGroup);
546                                UI::save ( neighbours(i), msg, "to");
547                                UI::save ( name, msg, "from");
548                                UI::save ( (string)"new_stable_state2", msg, "what");
549                                UI::save ( &(rv_outputs), msg, "rv");
550                                UI::save ( outputs, msg, "value");
551                        }
552                        new_stable_state=false;
553                }
554
555                // broadcast requests to change offset(s)
556                if (send_requests) {
557                        for (int i=0;i<neighbours.length();i++) {
558                                Setting &msg = set.add(Setting::TypeGroup);
559                                UI::save ( neighbours(i), msg, "to");
560                                UI::save ( name, msg, "from");
561                                UI::save ( (string)"offset_change_request", msg, "what");
562                                UI::save ( &(rv_change_request), msg, "rv");
563                                UI::save ( change_request, msg, "value");
564                        }
565                        send_requests=false;
566                }
567
568                /*if (reset_negot_offset) {
569                        for (int i=0;i<neighbours.length();i++) {
570                                Setting &msg = set.add(Setting::TypeGroup);
571                                UI::save ( neighbours(i), msg, "to");
572                                UI::save ( name, msg, "from");
573                                UI::save ( (string)"reset_negot_offset", msg, "what");
574                        }
575                }*/
576
577
578               
579                // reached final offset. Log value?
580                if (final_state) {
581                        cout << "Jmenuji se "<<name<< " a skoncil jsem na offsetu " << planned_offset << " s hodnocenim " << planned_rating <<endl;
582                        final_state=false;
583                }
584        }
585
586        void receive(const Setting &msg){
587                string what;
588                string to;
589
590                string from;
591                vec value;
592                RV *rv;
593               
594                UI::get(what, msg, "what", UI::compulsory);
595                UI::get(to, msg, "to", UI::compulsory);
596                UI::get(from, msg, "from");
597                UI::get(rv, msg, "rv");
598                UI::get(value, msg, "value");
599               
600                if (what=="expected_times_request"){ 
601                        seznam.push_back(from);
602                } 
603                else if (what=="new_expected_cars") {
604                        rv_recieved_exps=*rv;
605                        recieved_exps=value;
606                        //split_exps();
607                       
608                        last_offset=planned_offset;
609
610                        planned_offset=find_best_offset(planned_offset,8);
611                        planned_offset=normalize_offset(planned_offset);
612                       
613
614                        /*if (planned_offset!=last_offset) {
615                                reset_negot_offset=true;
616                        }*/
617
618                        planned_rating=count_rating(planned_offset);
619                        // we have new stable state to broadcast
620                        new_stable_state=true;
621                }
622                else if (what=="new_stable_state2") {
623                        rv_recieved_exps=*rv;
624                        recieved_exps=value;
625                        //split_exps();
626                        planned_rating=count_rating(planned_offset);
627
628                        if (!passive) {
629
630                                for (int i=0;i<neighbours.length();i++) {
631                                        rv_change_request.add(RV(neighbours(i)+"_change",2));
632                                        change_request.set_size(rv_change_request._dsize()); 
633                                        ivec ind=RV(neighbours(i)+"_change",2).dataind(rv_change_request);
634                                        // offset change
635                                        change_request(ind(0))=find_best_exps(negot_offset,neighbours(i),rating_change);
636                                        // rating change
637                                        change_request(ind(1))=rating_change;
638                                }
639
640                                if (negot_offset>negot_limit) { 
641                                        negot_offset/=2;
642                                        send_requests=true;
643                                }
644                                else {
645                                        final_state=true;
646
647                                }
648                        }
649                        else {
650                                final_state=true;
651                        }
652                }
653                else if (what=="offset_change_request") {
654                        double final_rating_diff;
655
656                        rv_recieved_changes=*rv;
657                        recieved_changes=value;
658
659                        for (int i=0;i<rv_recieved_changes.length();i++) {
660
661                                ivec ind=RV(rv_recieved_changes.name(i),2).dataind(rv_recieved_changes);
662
663                                final_rating_diff=-planned_rating+count_rating(planned_offset+(int)recieved_changes(ind(0)))+recieved_changes(ind(1));
664                                if (final_rating_diff>=0) {
665                                        planned_offset+=(int)recieved_changes(ind(0));
666                                        planned_offset=normalize_offset(planned_offset);
667                                        planned_rating+=final_rating_diff;
668                                        accepted_from=from;
669                                }
670                        }
671                        //need_exps=true;s
672                        new_stable_state=true;
673                }
674                /*else if (what=="reset_negot_offset") {
675                        negot_offset=8;
676                }*/
677                else {
678                        BaseTrafficAgent::receive(msg);
679                }
680        }
681       
682        void ds_register(const DS &ds) {
683                BaseTrafficAgent::ds_register(ds);
684                action2ds.set_connection( ds._urv(), rv_action);
685        }
686
687        void from_setting(const Setting &set) {
688                BaseTrafficAgent::from_setting(set);
689
690                RV rv_exp;
691
692                car_leaving=2;
693                VP=45;
694                actual_time=0;
695               
696                negot_cycle=1;
697                cycle_count=5;
698                total_offset=0;
699
700                negot_offset=4;
701                negot_limit=1;
702
703                passive=0;
704               
705                // load from file
706                //UI::get(sgs, set, "sgs", UI::compulsory);     
707
708                //UI::get(green_starts, set, "green_starts", UI::compulsory);
709                UI::get(last_offset, set, "offset", UI::compulsory);
710                UI::get(passive, set, "passive", UI::optional);
711
712                for (int i=0;i<lanes.length();i++) {
713                        for (int j=0;j<lanes(i).outputs.length();j++) {
714                                if (lanes(i).outputs(j)!="DUMMY_DET") {
715                                        rv_exp=RV(lanes(i).outputs(j)+"-"+name+"_"+to_string(i),3);
716                                        rv_outputs.add(rv_exp);
717                                }
718                        }
719                }
720                outputs.set_size(rv_outputs._dsize()); 
721
722                log_level[logoffset]=true;
723        }
724
725        void act(vec &glob_ut){
726                if (negot_cycle==cycle_count) {
727               
728                        vec action;
729                        action.set_size(rv_action._dsize());
730               
731                        ivec index = rv_action.dataind(RV(name+"_offset",1));
732
733                        action(index(0))=normalize_offset(total_offset/cycle_count, false);
734                        action2ds.filldown(action,glob_ut);
735
736                        total_offset=0;
737                        negot_cycle=1;
738
739                }
740                else {
741                        total_offset+=planned_offset;
742
743                        negot_cycle++;
744                }
745
746                last_offset=planned_offset;
747                actual_time+=step_length;
748        }
749
750        //void log_register(logger &l, const string &prefix){
751        //      if ( log_level[logoffset]){
752        //              l.add_vector ( log_level, logoffset, RV("mujoffset",1), prefix );       
753        //      }
754        //}
755        //void log_write() const {
756        //      if (log_level[logoffset]){
757        //              log_level.store(logoffset, (double)planned_offset);
758        //              //log_level.store(logoffset, planned_rating);
759        //      }
760        //}
761
762
763
764};
765UIREGISTER(GreenWaveTrafficAgent);
Note: See TracBrowser for help on using the browser.