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

Rajban mozgó mobil ügynökök önszerveződése

A mobil csomópontok rajban történő mozgásának modellezése (angol szakirodalomban flocking) egyre több komoly kutatóhely figyelmét ragadja meg, ugyanis ezek az alapjai a drónok, robotok vagy autók központi kontroll nélkül koordinált csoportos mozgásának, amelyre egyre több katonai és civil alkalmazás is épít. A megoldandó probléma: hogyan lehet egy központi irányító nélkül a mobil csomópontokat rábírni arra, hogy csoportokban mozogjanak önszerveződő módon, kitüntett célpontok felé mozgatva őket. A hallgatói munka során a cél egy energiahatékony, önszerveződő rajban mozgást megvalósító algoritmus kifejlesztése, amely képes a csomópontok csoportját dinamikusan és autonóm módon több csoporta bontani és külön célpontok felé navigálni, az energiafogyasztás optimalizálása céljából. Különösen hangsúlyos a felhasznált energia mennyisége, ugyanis ezen rajban mozgó csomópontoknál ez az egyik legszűkebb erőforrás. A pillanatnyi módszerek nem adnak rá megoldást hogyan kell ilyen rajokat önszerveződő módon alrajokra bontani és kijelölni az alrajok vezetőit.

Tömegrendezvények felügyelete közösségi érzékeléssel

A mai városlakók túlnyomó többsége rendelkezik már olyan mobil készülékkel (okostelefonnal, tablettel), amelyek segítségével monitorozni lehet a tömeg dinamikáját, mozgását. A városi autós és tömegközlekedés illetve a tömegrendezvények állandó problémája a tömegmozgások és -attítűdök nem ismerete, így a közlekedők irányítása, tájékoztatása, az esetleges pánikhelyzetek, evakuációk előrejelzése is igen nehéz feladat. A cél olyan hálózati alkalmazások kifejlesztése, amely lehetővé teszi az okostelefonok által szolgáltatott adatok (felhasználó helyzete, mozgási sebessége stb.) begyűjtését, feldolgozását, illetve ezen adatok alapján hozott döntések hatékony kommunikációját a résztvevők felé. Ezen megoldások célja, hogy a jövő okos városaiban elősegítse a tömegrendezvények felügyeletét illetve a vészhelyzetekre adott gyors válaszokkal elkerüljük ezek tragikus kimenetelét. A téma során ipari szereplőkkel is együtt kell működni és egy éles helyzetben is tesztelhető alkalmazás és pilot rendszer kifejlesztése a végső cél csapatmunkában.

 

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, 6to4, 6rd, 6in4, MAP, stb. Ezen technológiák alkalmazása számos megoldandó kérdést felvet (biztonság, teljesítmény, alkalmazásokkal való kompatibilitás, stb.). A témában már számos eredményünk született, például DNS64 szerver implementációk (MTD64, mtd64-ng), egy Internet Draft (leendő RFC) részeként DNS64 szerverek teljesítőképességének vizsgálatára (benchmarking) módszer kidolgozása, és a neki megfelelő szabványos teszt program (dns64perf++), különféle DNS64, NAT64 implementációk teljesítményének összehasonlítása, stb. Konkrét feladatok majd a hallgatók érdeklődésétől függően kerülnek meghatározásra, különösen a következő témakörökből:

  • Az Internet Draftnak megfelelő mérőprogram készítése NAT64 átjárók teljesítményének vizsgálatához (a dns64pef++ NAT64 megfelelője)
  • Különféle DNS64 és NA64 (esetleg más) implementációk teljesítményének mérése, a teljesítmény különféle paraméterektől (pl. CPU magok száma, CPU architektúra) való függésének vizsgálata és modellezése
  • Nagy teljesítményű eszközök teljesítőképességének vizsgálatára alkalmas módszerek kidolgozása.