Otonom araçlar için görünür ışıkla haberleşme ve konumlama
Visible light communication and positioning for autonomous vehicles
- Tez No: 730941
- Danışmanlar: PROF. DR. SİNEM ÇÖLERİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Görünür ışık iletişimi, Konumlandırma, Otonom araçlar, Visible light communication, Positioning, Autonomous vehicles
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Otomotiv araştırmaları şu anda ağırlıklı olarak otonom sürüşe, ve özellikle de bu amaca yönelik güvenilir araç haberleşme ve konumlama teknolojileri geliştirmeye odaklanmıştır. Mevcut teknolojiler tüm gereksinimleri karşılayamadığı için tamamlayıcı teknolojiler aranmaktadır. Spesifik olarak, hücresel ve“DSRC”gibi radyo frekans haberleşme teknolojileri orta menzil (<100 m) sıkışık trafikte karışımdan ötürü güvenlik ve güvenilirlik isterlerini sağlayamamakta, ve sensörlü konumlama sistemleri de (GPS, kamera gibi) sensör hızı limitleri ve çok yüksek hesap karmaşıklığı nedeniyle doğruluk ve hız isterlerini sağlayamamaktadır. Son zamanlarda araç LED farlarını ve düşük maliyetli fotodiyotları kullanan görünür ışıkla haberleşme (GIH) ve konulama (GIK) teknolojilerinin bu sorunları çözerek çarpışma önleme ve otonom konvoy gibi zorlu uygulamaları mümkün kılabilecek tamamlayıcı teknolojiler olabilecekleri vaadedilmiştir. Bu tezin amacı, bu vaatleri GIK özelinde doğrulamaktır. Tezde ilk olarak araçlar için GIH sistem modelini açıklıyoruz ve ilgili GIK problemini, yani GIH sinyallerini kullanarak araçlar arası konumlama yapma problemini, tanımlıyoruz. Ardından, GIH/GIK fiziksel katmanı için varış açısı ölçümü tabanlı araç GIK metodlarını yüksek doğruluk, düşük maliyet ve düşük karmaşıklıkta gerçeklemeye izin veren“QRX”isminde yeni bir alıcı tasarımı öneriyoruz. Daha sonra, son teknoloji GIK algoritmaları literatürünün bir incelemesini sunuyoruz, ve son teknolojiyi iyileştiren yeni algoritmalar öneriyoruz; bunların çoğu münhasır olarak QRX sayesinde gerçeklenebilen yöntemlerdir. Son olarak, tüm algoritmalar için Cramer-Rao konumlama doğruluğu alt sınırlarını türetiyor, ve bu algoritmaların gerçekçi ve zorlu sürüş, hava ve GIH kanal gürültüsü koşulları altındaki performanslarını sayısal benzetim ile değerlendiriyoruz. Sonuçlar GIK teknolojisinin gelecekteki otonom araçlarda çarpışma önleme ve otonom konvoy uygulamaları için uygun bir tamamlayıcı teknoloji olarak kullanılabileceğini kanıtlıyor.
Özet (Çeviri)
Automotive research is currently heavily oriented towards autonomy and especially developing reliable vehicular connectivity and localization technologies for autonomous driving. Since existing technologies have failed to satisfy all requirements so far, new complementary technologies are sought. Specifically, radio frequency communications like cellular and“DSRC”suffer from reliability and security issues at mid-range (<100 m) congested driving scenarios due to heavy interference, and sensor-based localization systems (e.g., GPS, vision) fail to provide the required accuracy and rate due to sensor rate limitations and prohibitively high computational complexity. Recently, visible light communication (VLC) and positioning (VLP) technologies, based on modulated LED head/tail lights and low-cost photodiodes, were conjectured to be promising complementaries that can help solve these problems and enable challenging applications like collision avoidance and platooning. This thesis aims to prove that vehicular VLP can realize this promise. First, we describe the vehicular VLC system model and provide the problem definition for vehicular VLP considering relative positioning of vehicles using VLC signals. Then, we propose a“VLP-friendly”improvement to the vehicular VLC physical layer: A novel receiver design that enables realizing high-accuracy angle-of-arrival based vehicular VLP methods in low complexity and cost (named“QRX”). Next, we review state-of-the-art positioning algorithms used in vehicular VLP and propose new algorithms that advance the state-of-the-art, most of which are exclusively enabled by the QRX. Finally, we derive the Cramer-Rao lower bounds on positioning accuracy for all algorithms and also simulate their performances under challenging weather and noise conditions in realistic driving scenarios. The results prove the eligibility of vehicular VLP for use as a suitable complementary technology for collision avoidance and platooning scenarios in future autonomous vehicles.
Benzer Tezler
- Vehicular visible light communication physical layer design based on measurement based channel statistics
Başlık çevirisi yok
GÖKHAN GÜRBİLEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN
- Döner kanatlı İHA'lar için optik ve örüntü tanıma tabanlı otonom hassas iniş sistemi geliştirilmesi
Developing an optical and pattern recognition based precision landing system for rotary wing UAVs
KÜBRA PEHLİVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Uçak MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ERDAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ DOĞAN
- Otonom araçlar ile yayalar arası iletişim için lazer tabanlı projektör bildiri sistemi geliştirilmesi
Developing laser based projector notification system for communication between autonomous vehicles and pedestrians
BARIŞ ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Generation of corner cases in infrared autonomous driving dataset with stable diffusion
Otonom sürüş için uç durumların kararlı difüzyon ile kızılötesi görüntülerde üretimi
MERT YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET BURAK CAN
- A holistic approach to risk assessment for maritime autonomous ship operations
Otonom gemi operasyonları için bütüncül bir yaklaşımla risk değerlendirmesi
MURAT MERT TEKELİ
Doktora
İngilizce
2026
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. EMRE AKYÜZ