Geri Dön

Beyond the buzzer: A comprehensive validation framework for enhanced auditory feedback in cars

Buzzer'ın ötesinde: Otomobillerde geliştirilmiş işitsel geri bildirim için kapsamlı bir doğrulama çerçevesi

PDF İndir

  1. Tez No: 864867
  2. Yazar: DORUK ÇANKAYA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. YÜKSEL ÇAKIR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Automotive Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 87

Özet

Dünyamız hızla değişmektedir ve dikkate değer teknoloji atılımlarıyla desteklenen otomotiv endüstrisi, bu yeniliklerin ön saflarında yer almaktadır. Yeni bir araba tasarımı çağında, güvenlik olağanüstü önem kazanmaktadır. Basit mekanik makinelerden karmaşık, birbirine bağlı sistemlere geçiş, otomotiv endüstrisine giderek karmaşık, güvenlik açısından kritik sistemlerin güvenilirliği ve güvenliği konusunda önemli bir zorluk sunmaktadır. Olağanüstü teknolojik gelişmelerin karakterize ettiği hızla evrilen bir dünyada, otomotiv endüstrisi kendisini yeniliğin keskin ucu üzerinde bulmaktadır. Otomobil mimarilerinin yeni neslinin başlangıcıyla, güvenlik en yüksek öneme sahiptir. Otomobil üreticileri otomatik park, şeritten ayrılma uyarısı ve hatta otonom sürüş yetenekleri gibi akıllı özellikleri uygulamaya koyarken, güvenlik hem sürücüler hem de yayalar için en önemli öncelik olacaktır. Bu nedenle, otomotiv standartları sürekli olarak gelişmekte ve tüm yol kullanıcılarının güvenliğini sağlamak için düzenlemeler geliştirilmektedir. Otomotiv Mühendisleri Derneği, sürüş otomasyonunun tasarımı için sınıflandırmalar ve standartlar geliştirmektedir. Seviye 3 ve üzerinde tasarlanan araçlar sürücünün gözlerini yoldan ayırmasına izin vermektedir. Bu otomasyon seviyesi kolaylık ve potansiyel faydalar sunarken, aynı zamanda sürücünün dikkatinin dağılması ve güvenliği sağlamak için etkili işitsel geri bildirim sistemlerine duyulan ihtiyaçla ilgili endişeleri de beraberinde getirmektedir. Teknolojideki ilerlemelerin artmasıyla birlikte, modern otomobillerde sürücü destek sistemleri ve araç içi bilgi sistemleri de dahil olmak üzere birçok kontrol mekanizması uygulanmaktadır. Sistem düzeyinde bakıldığında, bu sistemler yüksek Otomotiv Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (ASIL) özellikleri sağlamak için çok sayıda kontrol mekanizmasına ve güvenlik özelliğine sahiptir. Bir sistemin ASIL seviyesi temel olarak radyasyon, elektromanyetik girişim vb. gibi potansiyel tehlikelerle ilişkili istatistiksel olarak ölçülmüş risk seviyeleri sağlar. Araç güvenliğinin önemli bir yönü, sürücülerin potansiyel tehlikelere karşı uyarılmasında ve durumsal farkındalığın sürdürülmesinde çok önemli bir rol oynayan işitsel geri bildirim sistemidir. Ancak son zamanlarda yapılan çalışmalar, otomobillerde işitsel geri bildirimin yol güvenliğini ve sürücü farkındalığını artırmada önemli bir rol oynayabileceğini göstermiştir. Araştırmalar, özellikle motor gürültüsünün olmamasının yayalar için bir güvenlik endişesi oluşturduğu elektrikli araçlar bağlamında, otomobillerde gelişmiş işitsel geri bildirim sistemlerinin kullanımım incelemiştir. Otomotiv endüstrisi, uyarı hoparlörlerinden (tipik olarak vızıltı) geleneksel hoparlörlere, Akustik Araç Uyarı Sistemi (AVAS) hoparlörlerine ve entegre mikrofonlara kadar çok sayıda ses özelliği ile dikkat çekmektedir. Bu ses unsurları sürüş deneyiminin geliştirilmesinde, kritik bilgilerin iletilmesinde ve hem sürücülerin hem de yayalarm güvenliğinin sağlanmasında çok önemli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, otomotiv teknolojisinin gelişen manzarası, özellikle işitme güvenliği, maliyet azaltma ve sürdürülebilirlik alanlarında yeni zorluklar ve fırsatlar sunmaktadır. Çoğu otomobil üreticisi şu anda uyarı sesleri için hoparlörün kullanıldığı güvenlik özelliklerini uygulama eğilimindediL Bu gelişmiş işitsel geri bildirim sistemlerinin etkinliğini ve güvenilirliğini sağlamak için kapsamlı bir doğrulama çerçevesine ihtiyaç vardır. Bu tez, yeni nesil otomotiv mimarileri bağlammda ses güvenliği geri döngü çözümlerinin entegrasyonuna odaklanarak bu zorluğun kalbine inmektedir. Otomotiv endüstrisinde güvenlik arayışı geleneksel olarak yapısal bütünlük, hava yastıkları, emniyet kemerleri ve diğer mekanik unsurlar etrafmda dönmektedir. Bununla birlikte, araçlar daha otonom ve birbirine bağlı hale geldikçe, ses sistemlerinin rolü ve güvenlik üzerindeki etkileri giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Çevresel faktörleri simüle ederek bu doğrulama önerisi çerçevesini uygulamanın fizibilitesini değerlendirilmiştir. Bu tezin amacı, güvenlik açısından kritik uygulamalara ses geri döngü entegrasyonunun dahil edilmesi yoluyla otomotiv güvenliğini optimize etmek için yeni stratejiler araştırmak ve önermektir. Ses sistemleri ve otomotiv güvenliği arasındaki bu kritik kesişimi ele alarak, gelecek için daha sağlam ve güvenli otomotiv sistemlerinin geliştirilmesine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Bu çalışma, güvenlik açısından kritik sistemlerde ses çıkışını uygun maliyetle ölçmek ve doğrulamak için yöntemler önermekte ve basit donanım entegreli yöntemler seçerek uygulanabilirliklerini değerlendirmektedir. Sıfır geçiş oranı, enerji, mutlak değer ve gecikme süresi etkisi dahil olmak üzere sesin çeşitli yönleri dikkate alınmıştır. Tespit edilebilirliklerinin değerlendirilmesi için on sekiz farklı otomotiv güvenlik sesi çevrimiçi olarak toplanmıştır. Sese karşı ortam tepkilerini simüle etmek için, farklı frekans aralıklarının etkinliği artırılmış çeşitli hoparlör kurulumlarına akustik gecikme eklenmiştir. Buna ek olarak, donanım ve mikrofonlardan gelen çevresel koşulları ve ölçüm gürültüsünü simüle ederken pembe gürültü, çeşitli gecikme süreleriyle birlikte doğrusal olarak değiştirildi. Bu çalışmanın sonuçlarının da gösterdiği gibi, güvenlik açısından kritik sistemlerdeki kritik sesler, bu alandaki standart uygulamaların geliştirilmesinde daha fazla ilerleme kaydedilmesi için çok önemli olan basit elektrik devresi entegrasyon yöntemleri kullamlarak etkili bir şekilde doğrulanabilmektedir. Bu çalışmanın bulguları, özellikle elektrikli ve hibrit araçlar için olmak üzere otomobillerde gelişmiş işitsel geri bildirimin geliştirilmesi ve doğrulanmasına yönelik değerli bilgiler sağlamaktadır. Bu tezde, özellikle sesin sürücü konforu, hız kontrolü ve güvenlik performansı üzerindeki etkisine odaklanarak, otomobillerde gelişmiş işitsel geri bildirimin etkinliğini değerlendirmek ve doğrulamak için bir mekanizma önerilmiştir. Bu şekilde, sistem gerçek hayattaki sistemleri simüle edecek şekilde tasarlanmıştır. Bir mikrofon yerleştirerek geri bildirim döngüsü olmayan ses sistemlerini uyarmak için bir mekanizma önerilmektedir. Mikrofon çevredeki sesi kaydeder, ardmdan sesi işler ve sisteme geri bildirim vermek için saf sesle karşılaştırmaktadır. Bu doğrulama sistemi, ses sisteminin herhangi bir hata veya teknik sorun olmadan çalıştığını doğrulamayı amaçlamaktadır. Bu tezde, özellikle sesin sürücü konforu, hız kontrolü ve güvenlik performansı üzerindeki etkisine odaklanarak, otomobillerde gelişmiş işitsel geri bildirimin etkinliğini değerlendirmek ve doğrulamak için bir mekanizma önerilmiştir. Bu şekilde, sistem gerçek hayattaki sistemleri simüle edecek şekilde tasarlanmıştır. Bir mikrofon yerleştirerek geri bildirim döngüsü olmayan ses sistemlerini uyarmak için bir mekanizma önerilmiştir. Mikrofon çevredeki sesi kaydeder, ardmdan sesi işler ve sisteme geri bildirim vermek için saf sesle karşılaştırır. Bu doğrulama sistemi, ses sisteminin herhangi bir hata veya teknik sorun olmadan çalıştığını doğrulamayı amaçlamaktadır. Güvenlikle ilgili sistemlerde ses çıkışını ölçmek ve doğrulamak için maliyet etkin yöntemler önerilmektedir. Bunun için, basit donanımlarla entegre edilebilecek yöntemler seçilerek uygulanabilirlikleri değerlendirilmiştir. Sesin kendisi, sıfır geçiş oranı, enerji ve mutlak değer gibi çeşitli ses yönleri dikkate alınmıştır. Çeşitli otomobil güvenlik sesleri, çevrimiçi kaynaklardan toplanmıştır. Sesin ortam yanıtlarını simüle etmek için gecikme süresi eklenmiştir. Ayrıca, farklı hoparlör kurulumlarında meydana gelen akustik gecikme, farklı frekans aralıklarının etkinliğini artırmak için eklenmiştir. Gecikme süresi seçimi doğrusal olarak değişkenleştirilmiş ve ses dosyalarına pembe gürültü eklenmiştir, böylece çevresel koşullar, donanım ölçüm gürültüsü ve mikrofon gürültüsü simüle edilmiştir. Gecikme ve gürültü uygulandıktan sonra, sinyal-gürültü oranı (SNR) WADA-SNR (Dalgaformu Genlik Dağılımı Analizi) yöntemi kullanılarak tahmin edilmiştir. Ayrıca SNR'nin gecikme tahminleri ile ilişkilendirilmesi için çapraz-korelasyon kullanılmıştır. Destek vektör makineleri (SVM) ile eğitilmiş Radyal Temel Fonksiyon (RBF) çekirdekli sınıflandırma algoritmaları kullanılarak model eğitilmiştir. Bu doğrulama çerçevesini kullanarak yapılan sanal testler sonucunda, önerilen sistemin başarıyla SNR'yi tahmin ettiği ve bunu gecikme ile ilişkilendirdiği, doğru geri bildirim sağlayarak uyarı seslerini tespit ettiği bulunmuştur. En iyi iki yöntem, eğitilmiş model performansı açısından otomobil ortamında donanım uygulamasıyla test edilmiştir. Sonuçlar, sistem'in otomobil sistemlerinde uyarı seslerini doğru bir şekilde doğrulayabildiğini ve %97,0947 'lik bir doğruluk oranı elde ettiğini göstermiştir, bu sonuçlar RBF sınıflandırıcısı kullanılarak elde edilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, güvenlikle ilgili kritik seslerin basit makine öğrenimi modelleri ve entegrasyon yöntemleri ile doğrulanabileceği gösterilmiştir. Bu alandaki çalışmaların standartlaştırılmış uygulamalarla rehberlere dönüştürülmesi, daha ileri gelişmeler için hayati öneme sahiptir.

Özet (Çeviri)

The safety of passengers in vehicles, including aircraft, automobiles, and trains, is a major concern for humans. The technology in vehicles has evolved to include various safety features such as airbags, anti-lock braking systems, and ejection seats. With the speed of technological advancements, car manufacturers are now implementing advanced driver assistance systems to further enhance road safety. Moreover, with the increasing integration of autonomous driving technologies, such as adaptive cruise control and self-driving capabilities, vehicles are poised to achieve certain levels of safety and convenience on the roads. For that purpose manufacturers are uses feedback and backup systems, like lock-step microprocessors and redundant sensors. This paper proposes a auditory validation system for chime audios in car systems. This study proposes methods to measure and verify sound output in safety-critical systems cost-effectively, evaluating their applicability by selecting methods that can be integrated with simple hardware. Various aspects of sound, including the sound itself, zero crossing rate, energy, and absolute value, were considered. Eighteen different automotive safety sounds were collected from online sources. To simulate the ambient responses to sound, delay time was added. Additionally, acoustic delay, occurring in various speaker setups, was added to enhance the effectiveness of different frequency ranges. The delay time selection was linearly varied, and pink noise was added to the sound files, simulating environmental conditions, hardware measurement noise, and microphone noise. After applying the delay and noise, the signal-to-noise ratio (SNR) estimated using the WADA-SNR (Waveform Amplitude Distribution Analysis) method. Also cross-correlation was used to correlate the SNR with delay estimates. Model trained using support vector machines (SVM) with Radial Basis Function (RBF) kernel classification algorithms. Based on the virtual tests conducted using this validation framework, it was found that the proposed system successfully estimated the SNR and correlated it with delay, providing accurate feedback by detecting. Best two method in terms of trained model performance tested with hardware implementation in a automobile environment. The results showed that the system was able to accurately validate chime audios in car systems with accuracy rate of 97.0947%, obtained using the RBF classifier. As a result of the study, it was demonstrated that critical sounds in safety-critical systems can be verified with a simple machine learning models and integration methods. Developing the studies in this field into guides with standardized practices is crucial for further advancements.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    444412

    Development of embedded system for monitoring temperature of blood bank

    Kan bankasının sıcaklığının izlenmesi için gömülü sistemin geliştirilmesi

    KAIWAN SABER ISMAEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERGUN ERÇELEBİ

  2. Tez No

    357914

    Beyond the culturalization of the headscarf: Women with headscarves in retail jobs in 2000's Turkey

    Başörtüsüne kültürel yaklaşımların ötesinde: 2000'ler Türkiyesi'nde perakende satış sektöründe çalışan başörtülü kadınlar

    FEYDA SAYAN CENGİZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Siyasal Bilimlerİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Siyaset Bilimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ELİSABETH MARGARETA ÖZDALGA

    PROF. DR. DİLEK CİNDOĞLU

  3. Tez No

    693038

    Beyond the product: Expanding orders of design and its implications for industrial design education in Turkey

    Ürünün ötesinde: Tasarımın genişleyen kapsamı ve Türkiye'deki endüstriyel tasarım eğitimindeki yansımaları

    SEDA DUMAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEBNEM TİMUR ÖĞÜT

  4. Tez No

    470550

    Mutfağın Ötesi

    Beyond the Cuisine

    TÖRE ERCAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Sahne ve Görüntü SanatlarıBeykent Üniversitesi

    Sinema Televizyon Ana Sanat Dalı

    YRD. DOÇ. EKİN GÜNDÜZ ÖZDEMİRCİ

  5. Tez No

    345853

    Engellerin ötesinde: Kaynaştırma öğrencilerinin okul ve sosyal yaşamlarının etnografik analizi

    Beyond the disabilities: Ethnographic analysis of social and school life of mainstreamed students

    İSMAİL EROL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Eğitim ve ÖğretimÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    İlköğretim Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA YUNUS ERYAMAN

Geri Dön