Design, modeling, and experimental validation of vehicular visible light communication systems
Araçlar arası görünür ışık haberleşme sistemlerinin tasarımı, modellemesi ve deneysel doğrulaması
- Tez No: 1019633
- Danışmanlar: Prof. Dr. MURAT UYSAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Araç otomasyonunun gelişmesiyle birlikte, araçlar arası (Vehicle-to-Vehicle, V2V) güvenilir haberleşme, platooning ve çarpışma önleme gibi uygulamalar için kritik hale gelmiştir. Radyo frekansı (RF) tabanlı sistemler yoğun trafikte girişim ve kanal tıkanıklığı problemleri yaşarken, Araç İçi Görünür Işık Haberleşmesi (Vehicular Visible Light Communication, VLC), araç farlarını hem aydınlatma hem de veri iletimi için kullanarak girişimsiz optik spektrumda çalışan umut verici bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Bu tez çalışması, FPGA tabanlı alıcı-verici tasarımı, optik ön uç optimizasyonu ve gerçekçi güneş ışığı koşulları altında performans modellemesine odaklanarak, pratik bir araç içi VLC sisteminin tasarımını ve gerçekleştirilmesini sunmaktadır. Yüksek güçlü 26\,W bir araç LED modülü karakterize edilmiş ve geniş bant modülasyonu mümkün kılmak amacıyla özel bir yüksek akımlı bias-T devresi geliştirilmiştir. Gerçek zamanlı bir VLC sistemi, On-Off Keying (OOK) modülasyonu kullanılarak Zynq-7000 FPGA platformu üzerinde gerçekleştirilmiş ve verici ile alıcı zincirleri VHDL ile tasarlanmıştır. Gerçek araçlar ile yapılan açık alan deneyleri, gündüz koşullarında 20 metreye kadar güvenilir haberleşmeyi göstermiş, mercek destekli alımın SNR üzerinde iyileşme sağladığı gözlemlenmiştir. Güneş ışığının neden olduğu performans bozulmasını incelemek amacıyla, alıcı yönelimi ve araçlar arası geometriyi dikkate alan kapalı form bir elektriksel SNR modeli geliştirilmiş ve saha ölçümleri ile doğrulanmıştır. Bu model temel alınarak, hedef SNR değerine bağlı olarak alıcı açıklık çapını belirleyen uyarlanabilir açıklık kontrolü için bir çerçeve sunulmuştur. Bu çalışma, pratik sistem gerçekleştirmesi ile analitik modellemeyi birleştiren uçtan uca bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
As vehicular automation advances, reliable Vehicle-to-Vehicle (V2V) communication is essential for applications such as platooning and collision avoidance. While radio frequency (RF)-based systems suffer from congestion and interference in dense traffic, Vehicular Visible Light Communication (VLC) has emerged as a promising alternative by leveraging vehicular LED headlamps for dual-purpose illumination and data transmission in the interference-free optical spectrum. This dissertation presents the design, implementation, and validation of a practical vehicular VLC system, focusing on FPGA-based transceiver design, optical front-end optimization, and performance modeling under realistic sunlight conditions. A high-power 26\,W vehicular LED module is characterized, and a custom high-current bias-T circuit is developed to enable broadband modulation. A real-time VLC system is implemented on a Zynq-7000 FPGA platform using On-Off Keying (OOK), with full transmitter and receiver pipelines developed in VHDL. Outdoor experiments demonstrate reliable communication over distances of 20 meters under daylight conditions, with lens-assisted reception improving SNR. A closed-form analytical model is developed to quantify electrical SNR under dynamic solar irradiance, accounting for receiver orientation, inter-vehicle geometry, and temporal variations, and validated through outdoor measurements. Building on this, a framework for adaptive aperture control is introduced by relating receiver aperture diameter to a target SNR. Collectively, this work establishes an end-to-end framework and provides key insights toward robust vehicular VLC systems in dynamic outdoor environments.
Benzer Tezler
- Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines
Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması
EGE ÜNLÜTEPE KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Ultra-wideband channel model for intra-vehicular wireless sensor networks
Araç içi kablosuz sensör ağları için çok geniş bantlı kanal modeli
CELALETTİN ÜMİT BAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN
- Heavy duty diesel engine thermo mechanical fatigue analysis
Ağır vasıta dizel motorunun termomekanik yorulma ömrü analizi
ŞENER KANTÜRER
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUĞAN
- Design, fabrication and experimental validation of frequency - selective surface using regression - based inverse modeling for broadband RCS manipulation in the x-band
X-bantta geniş bant radar kesit alanı (RCS) manipülasyonu için regresyon tabanlı ters modelleme kullanılarak frekans seçici yüzeyin tasarımı, üretimi ve deneysel doğrulaması
İREM NAZ DEMİREĞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KUTLU KARAYAHŞİ
- Design and experimental validation of an adaptive integral chattering-free sliding mode control for quadrotor attitude tracking
Bir dört pervaneli iha'nın yönelim takibi için uyarlamalı integral ve çatırtısız kayan kipli denetimin tasarımı ve deneysel doğrulaması
MERT SERHAT SARIHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ADIGÜZEL