Система формування оптимального маршруту пересування транспортних засобів

Abstract

Метою бакалаврської кваліфікаційної роботи є розробка прикладної інформаційної системи Pathfinder для пошуку оптимального маршруту із застосуванням консенсусного підходу до маршрутизації. Об'єктом дослідження є процеси визначення та оптимізації маршрутів у транспортних або навігаційних системах. Предметом дослідження є методи, алгоритми та програмні засоби пошуку оптимального маршруту із застосуванням консенсусного підходу до прийняття маршрутних рішень в інформаційних системах. Для досягнення поставленої методи необхідно вирішити наступні завдання: 1. Проаналізувати предметну область пошуку та оптимізації маршрутів, а також сучасні методи маршрутизації в інформаційних системах. 2. Дослідити існуючі програмні рішення та алгоритми визначення оптимальних маршрутів, визначити їх переваги та обмеження. 3. Обґрунтувати використання консенсусного підходу для прийняття маршрутних рішень та сформувати вимоги до інформаційної системи Pathfinder. 4. Розробити модель та алгоритм пошуку оптимального маршруту із застосуванням консенсусного підходу. 5. Спроєктувати архітектуру та структуру прикладної інформаційної системи Pathfinder, включаючи логіку взаємодії компонентів. 6. Реалізувати програмне забезпечення інформаційної системи Pathfinder для визначення оптимального маршруту. 7. Провести тестування та оцінювання ефективності розробленої системи шляхом аналізу результатів її роботи. Система забезпечує розрахунок шляхів на основі локального графу дорожньої мережі Києва з урахуванням трьох незалежних алгоритмів, аналіз їхньої згоди або розбіжностей, генерацію покрокової легенди та формування звітів. Вона покликана оптимізувати логістичні процеси в транспортній та аграрній сферах, забезпечуючи швидкий, безпечний та обґрунтований вибір коридору руху. Додаток підтримує роботу в офлайн-режимі, кросплатформеність та інтуїтивний інтерфейс, що підвищує його практичну цінність для користувачів. Для реалізації проєкту використано сучасний стек технологій, що забезпечує надійність, продуктивність та кросплатформеність. Основною мовою програмування обрано Python 3.11+. Для створення користувацького інтерфейсу застосовано фреймворк Kivy у поєднанні з KivyMD, що дозволило реалізувати єдину кодову базу для Windows, Linux та Android. Моделювання та обробка дорожньої мережі виконані за допомогою бібліотек NetworkX та OSMnx. Геокодування адрес здійснюється через Geopy з сервісом Nominatim, доповненим механізмом rate-limiting та кешуванням у SQLite. Для візуалізації карт використано Folium, а для генерації звітів – ReportLab. Локальне зберігання даних забезпечує SQLite. Такий вибір інструментів дозволив реалізувати паралельне виконання алгоритмів A*, Dijkstra з урахуванням безпеки та Bidirectional Dijkstra, а також консенсусний аналіз результатів. На момент написання записки апробація програмної системи на конференціях чи у вигляді публікацій не проводилася, оскільки проєкт перебуває на стадії розробки та внутрішнього тестування. Однак система була протестована в лабораторних умовах, що підтвердило її працездатність, відповідність функціональним вимогам та коректну роботу алгоритмів маршрутизації. Пояснювальна записка складається з 71 сторінок, містить 40 використаних джерел, 14 таблиць, 21 рисунок та 1 додаток.