Témalabor – Autonóm járművek a jövő intelligens városaiban

Pár éve még a sci-fi világába tartozott az önjáró autók, a rajban repülő drónok látványa a városokban. Ez már egyre inkább realitássá kezd válni, az IT iparág is gőzerővel vetette bele magát az autonóm járművek és az Internet of Things szenzorrengetegének fejlesztésébe. A témalabor keretében a hallgatók megismerkedhetnek a jövő intelligens városainak közlekedésével: az egymással és környezetükkel kommunikáló önjáró autók (Vehicle-to-X) kommunikációs megoldásaival, a rajban repülő drónok (flocking) feladatelosztási mechanizmusaival, a városi környezetet behálózó szenzorhálózatokkal (Internet of Things), illetve a járókelők és autósok okostelefonjainak szenzoradatait felhasználó közösségi érzékeléssel (crowdsensing). Együtt keressük majd a választ, vajon ezek hogyan kapcsolódnak mind össze, hogyan lehet segítségükkel optimalizálni a városi közlekedést, hogyan lehet új felhasználóbarát alkalmazásokat fejleszteni rájuk? Mindezzel nem csak elméleti szempontból foglalkozunk, hanem az ipari partnereink által biztosított eszközökkel valósítjuk meg és vizsgáljuk ezen alkalmazások egy részét, célként tűzve ki egy intelligens közlekedési rendszer megalkotását. A témalaborba bevonjuk ipari partnereik szakértőit is, céglátogatásokkal egybekötve.

Kapcsolat: Dr. Simon Vilmos, svilmos@hit.bme.hu

Adatbányászati megoldások okos városokban

Elképzelhetetlen méretű adathalmazok keletkeznek a minket körülvevő érzékelő eszközöknek köszönhetően: okostelefonok, IoT szenzorok, felügyeleti rendszerek ontják magukból a különböző típusú adatot. Ezen adathalmazok kis része van csak struktúrálva és feldolgozva, miközben segítségükkel optimalizálhatni lehetne a jövő okos városait, otthonait. A hallgató feladata ezen adatforrások feltérképezése, illetve annak megértése, hogy feldolgozásukkal hogyan lehet gördülékennyebbé tenni a napi életet, a közlekedéstől a felhasználókra szabott egyéni szolgáltatásokig. Továbbá feladat a különböző adatbányászati és gépi tanulási módszerek feltérképezése és gyakorlati használatának elsajátítása.

 

Jármű kamerarendszer fejlesztése

A vizuális információ jelentősen megkönnyíti a döntési folyamatokat, azonban a járművek és a környezeti infrastruktúra kameraképeinek egymással valómegosztásakomplex rendszert igényel. Ha az járművünk LCD kijelzőjén láthatjuk, hogy milyen útakadály korlátozza a forgalmat,vagy milyenek az útviszonyok tőlünk néhány kereszteződésnyire, esetleg mi van az előttünk haladó nyergesvontató előtt, az segíteni tudja döntéseinket és biztonságosabbá teszi a közlekedést. A járművek között ad-hoc jellegű kommunikáció és a központi médiaszerverek által támogatott videóátvitel részét képezi a jövőbeli C-ITS (Cooperative Intelligent Transport Systems) megoldásoknak. A hallgatók feladata, hogy a konzulens vezetésével csapatmunkában megtervezzenek és megvalósítsanak egy egyszerűsített C-ITS kamerarendszert, mely a későbbi tanulmányok során akár tovább is fejleszthető.

 

Járműkommunikáció integrálása forgalomszimulációs keretrendszerbe

A létező nyílt forráskódú forgalomszimulációs rendszerek a közlekedés legkülönbözőbb problémáinak vizsgálatára adnak platformot. A modellek a járművek mozgását, egymásra hatásuk törvényszerűségeinek leírását, és a különböző közlekedési események/jelenségek előrejelzését teszik lehetővé. Napjaink nyílt forráskódú szimulációs rendszerei viszont nem, vagy csak korlátozottan támogatják a járműkommunikációs (V2X/C2X) technológiákat, holott ezek a kommunikációs újítások a közeljövőben szignifikánsan növelik a járművek és a forgalom-menedzsment központok által használható környezeti adatok mennyiségét és minőségét, és olyan új szolgáltatásoknak és alkalmazásoknak nyitnak utat, melyek extrém módon növelhetik a közlekedés biztonságát és hatékonyságát, csökkenthetik a környezet terhelését, valamint a legkülönfélébb forrásokból származó szenzoradatok fúziójához elengedhetetlen dinamikus jármű-jármű és jármű-infrastruktúra adatátvitel biztosításával elvezethetnek az önvezető autonóm járművek korszakába.

 

A létező szimulációs keretrendszerek megfelelő kiegészítéssel alkalmassá tehetők arra, hogy a kooperatív intelligens közlekedési rendszerek (C-ITS) kommunikációs sémáit is beépíthessük, és így jelentősen bővítsünk a szimuláció képességein. A hallgatók feladata egy alkalmas forgalomszimulációs rendszer kiválasztása, majd valós, IEEE 802.11p kompatibilis járműkommunikációs hardverek integrálására szolgáló egyszerűsített interfész megtervezése, kidolgozása és beépítése a szimulációs rendszerbe. A feladatvégzés konzulens irányítása alatt, csapatmunkában történik.

Kooperatív járműkommunikációs alkalmazások fejlesztése

unspecified-75A korszerű, járművekben használatos, vezetőt segítő rendszerek többek között támogatják a járművek sebesség- távolság- és sávtartását, segítik az előzéseket és a kereszteződéseken történő áthaladást, javítják a közlekedés biztonságát és a járműforgalom kezelését. Ezen rendszerek hatékonysága tovább növelhető, a rájuk építhető alkalmazások skálája jelentősen bővíthető, ha az egyes járművek képesunspecified-9ek egymással és a közúti infrastruktúrával kommunikálni, folyamatosan információt cserélni. A kooperatív járműkommunikációs technológiák pontosan ezt támogatják: szignifikánsan növelik a járművek és a forgalom-menedzsment központok által használható környezeti adatok mennyiségét és minőségét, és olyan új szolgáltatásoknak és alkalmazásoknak nyitnak utat, melyek extrém módon növelhetik a közlekedés biztonságát és hatékonyságát, csökkenthetik a környezet terhelését, és javíthatják a közlekedés résztvevőinek kényelmét. A hallgatók feladata egy kiválasztott kooperatív járműkommunikációs alkalmazás/szolgáltatás tervezése és valós, IEEE 802.11p kompatibilis járműkommunikációs hardverek segítségével történő implementációja. A feladatvégzés konzulens irányítása alatt, csapatmunkában történik.

IPv6 áttérési technológiák vizsgálata

Az intelligens városokban használt nagy számú intelligens eszköz elkerülhetetlenné teszi az IPv6 használatát, miközben a különféle intelligens rendszerek számos megoldásához csak IPv4 implementáció létezik. Az IP protokoll ezen két verziója egymással inkompatibilis, az együttműködésük érdekében számos megoldást fejlesztettek ki, ezeket hívják IPv6 áttérési technológiáknak, pl. DNS64, NAT64, 464XLAT, MAP-T, MAP-E, DS-Lite, stb. Ezen technológiák alkalmazása számos megoldandó kérdést felvet (biztonság, teljesítmény, alkalmazásokkal való kompatibilitás, stb.). A témában már számos eredményünk született, például saját DNS64 szerver implementáció (mtd64-ng), az RFC 8219 részeként DNS64 szerverek teljesítőképességének vizsgálatára (benchmarking) módszer kidolgozása, és a neki megfelelő szabványos teszt program (dns64perf++), különféle DNS64 és NAT64 implementációk teljesítményének összehasonlítása, IPv6 áttérési technológiák biztonsági kérdéseinek vizsgálatára módszertan kidolgozása, stb. Konkrét feladatok majd a hallgatók érdeklődésétől függően kerülnek meghatározásra, különösen a következő témakörökből:

  • Az RFC 8219-nek megfelelő mérőprogram készítése fordítást illetve beágyazást használó technológiák teljesítményének vizsgálatához (a dns64pef++ megfelelője)
  • Különféle NAT64 implementációk teljesítményének mérése, a teljesítmény különféle paraméterektől (pl. CPU magok száma, CPU architektúra) való függésének vizsgálata és modellezése
  • Különféle IPv4aaS (IPv4, mint szolgáltatás) funkciót megvalósító megoldások (464XLAT, MAP-T, MAP-E, DS-Lite, Lightweight 4over6) előnyeinek és hátrányainak vizsgálata.