Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Autonóm járművek kommunikációs technológiái

    A tantárgy angol neve: V2X Communication Technologies of Autonomous Vehicles

    Adatlap utolsó módosítása: 2018. november 7.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnök informatikus szak

    Villamosmérnöki szak

    Szabadon választható tantárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHIAV37   3/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Bokor László, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Bokor László

     egyetemi adjunktus

     HIT

    Dr. Simon Vilmos

     egyetemi docens

     HIT

    Dr. Koller István

     egyetemi mestertanár

     HIT

    Varga Norbert

    tud. smts.

    HIT

    Az előadók eléréséhez szükséges adatok a tanszék honlapján megtalálhatók:

    https://www.hit.bme.hu/staff

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM
    (Szakirany("VIMM-OKOSV", _) VAGY
    Szakirany("VIAMVMSC", _) VAGY
    Szakirany("VIAMIMSC", _) VAGY
    TárgyEredmény( "BMEVITMMA10" , "jegy" , _ ) >= 2 )

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    Kötelező: -

    Kizárások: A tárgyat nem vehetik fel a magyar nyelvű képzés villamosmérnöki mesterszak Okos város mellékspecializációjának hallgatói, valamint azok a hallgatók, aki megszerezték a VITMMA10 Intelligens közlekedési rendszerek tárgy kreditjeit.

    7. A tantárgy célkitűzése

    A korszerű, járművekben használatos, vezetőt segítő rendszerek többek között támogatják a járművek sebesség- távolság- és sávtartását, segítik az előzéseket és a kereszteződéseken történő áthaladást, így javítva a közlekedés biztonságát és a járműforgalom kezelését. Az autonóm járművek, kisméretű ember nélküli repülőgép rendszerek (UAS), drónok hatékonysága tovább növelhető, a rájuk építhető alkalmazások skálája jelentősen bővíthető, ha az egyes járművek képesek egymással és az infrastruktúrával kommunikálni, folyamatosan információt cserélni. A 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, valamint a legkülönfélébb forrásokból származó szenzoradatok fúziójához elengedhetetlen dinamikus jármű-jármű és jármű-infrastruktúra adatátvitel biztosításával elvezethetnek az önvezető járművek, autonóm drónflották és fejlett UAS alkalmazások korszakába.

     

    Mire tesz képessé a tárgy elvégzése:

    -        Autonóm járművek speciális kommunikációs igényeinek elméleti és gyakorlati ismerete

    -        Kooperatív járműkommunikációs technológiák elméleti és gyakorlati ismerete

    -        UAV tervezési és építési ismeretek

    -        Autonóm járművek mozgását koordináló algoritmusok tervezése és implementációja

    -        Járműkommunikációs megoldások optimalizációja

    8. A tantárgy részletes tematikája

    -        Bevezetés az autonóm járművek világába: történelmi áttekintés, autonóm és semi-autonóm járművek képességei, felépítése, alapvető (érzékelő) hardverei, működésük modelljei, összehasonlítás az emberi vezető képességeivel, előnyei, hátrányai, példák.

    V2X kommunikáció 8 előadás

    -        Bevezetés a járműkommunikációba: közlekedési rendszerek/járművek/autonóm járművek kommunikációs igényei és követelményei, kooperatív kommunikáció, kooperatív intelligens közlekedési rendszerek (V2X) és motivációik.

     

    -        A V2X napjainkban: szabványosítási testületek és aktivitások, V2X alkalmazások és szolgáltatások alapjai, típusai, követelményei, példák, esettanulmányok, létező tesztrendszerek, V2X-t használó okos városok.

     

    -        Szabványos V2X architektúrák: a jelenlegi szabványokon alapuló V2X rendszerarchitektúrák, horizontális és vertikális rétegelemek, cross-layer optimalizációt lehetővé tevő megoldások, heterogén hozzáférési módszerek támogatása, alrendszerek architektúrái.

     

    -        Szabványos V2X hálózati és transzport megoldások: földrajzi pozíció alapú kommunikációs sémák a V2X hálózatokban (pl. GeoNet), kompatibilitási kérdések a TCP/IP hálózati és transzport protokollokkal, GeoNet alapú alkalmazások esettanulmányai és használati esetei.

     

    -        Szabványos V2X alkalmazások támogatása: „facility" réteg a V2X rendszerekben, alkalmazási/információs/kommunikációs sík, periodikus és eseményvezérelt kommunikációs megoldások és üzenettípusok, jármű-jármű és jármű-infrastruktúra kommunikációs megoldások, kereszteződés-geometria és közlekedési lámpák viselkedésének leírása.

     

    -        Szabványos V2X biztonság és privátszféra-védelem: kihívások, követelmények, támadási modellek és fenyegetettség, kriptografikus megoldások és digitális aláírás a V2X biztonsági sémákban, biztonságos üzenetváltás, biztonságos útválasztás és csomagtovábbítás, biztonságos csoportkommunikáció, plauzabilitás-vizsgálat egyes alkalmazásokban.

    UAV-k (4 előadás)

    -        UAV rendszerek alapjai: merev- és forgószárnyas UAV (Unmanned Aerial Vehicle)-n alapuló UAS (Unmanned Aerial System) rendszerek, ezek elektronikus rendszerének felépítése, tipikus UAV misszió lebonyolítása, tipikus UAV alkalmazások.

     

    -        UAV rendszerek a gyakorlatban: Ardupilot - nyílt forráskódú UAV repülésvezérlő rendszer felépítése, alkalmazása merev és forgószárnyas repülőgépen.

     

    -        UAV rendszerek vezérlése: A tanszéken fejlesztett repülésvezérlő számítógép rendszer és a rajta futó - szintén a tanszéken fejlesztett - Linux alapú Kálmán-szűrős állapotbecslőn, nemlineáris, optimális szabályozón alapuló robotpilóta rendszer felépítése, működése.

     

    -        UAV kommunikáció: kommunikációs technológiák UAV alkalmazásokban (R/C modell távirányító technológiák, telemetria rádiók, payload rádiók, UWB alkalmazások, GPS technológia UAV-n).

     

    -        Autonóm rajmozgás: a rajmozgás jelentősége, alkalmazási területei, bemutatva a ma és a jövőben a világban megvalósuló, rajmozgáson alapuló rendszereket.

     

    -        A rajmozgás elméleti alapjai: előfordulása a természetben, virtuális potenciál mező, erők, Reynolds-féle alapok.

     

    -        Vezérlési problémák autonóm rajokban: leader-follower és minden változata, kommunikációs kérdések. Egy valós rajmozgást implementáló rendszer megtervezése és kivitelezése.

     

    Laboratóriumi gyakorlatok/mérések (2, egyenként 4 órás alkalom):

    Kooperatív járműkommunikációs laboratóriumi gyakorlatok (2 x 4 órás gyakorlat)

    -        szabványos V2X hálózati és facility protokollok és biztonsági mechanizmusaik konfigurációja/ használata a gyakorlatban

    -        alkalmazásfejlesztési alapok, kooperatív V2X SDK alapú alkalmazás fejlesztése

     

    UAV tervezés, megvalósítás (2 x 4 órás gyakorlat)

    -        Részvétel merev- és forgószárnyas szárnyas UAV reptetésén

    -        Gyárlátogatás a BHE telephelyén, „UAV-ok és rajtuk implementálható korszerű technológiák a gyakorlatban" témakörben

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás és laboratóriumi gyakorlat.

    10. Követelmények

    A szorgalmi időszakban: 1 NHF elfogadott teljesítése.

    A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga.

    11. Pótlási lehetőségek

    A NHF a pótlási hét végéig különeljárási díj mellett beadható.

    12. Konzultációs lehetőségek

    NHF beadása előtt egy alkalommal, vizsga előtt igény szerint.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Előadások anyaga és segédlet a gyakorlatokhoz (angol nyelven): https://moodle.hit.bme.hu bejelentkezés után a Moddle-kurzusnál.

     

    Felhasználható irodalom:

    • Vehicular Communications and Networks: Architectures, Protocols, Operation and Deployment: Wai Chen, ISBN-13: 978-1782422112, 2015.
    • Vehicular Networking: Christoph Sommer, Falko Dressler, ISBN-13: 978-1107046719, 2015.
    • Intelligent Transportation Systems: Technologies and Applications: Samuel Morgan, ISBN-13: 978-1632403148, 2015.
    • Autonomous Driving: Technical, Legal and Social Aspects: Markus Maurer, J. Christian Gerdes, Barbara Lenz, Hermann Winner, ISBN-13: 978-3662488454, 2016.
    • Autonomous Vehicles: Intelligent Transport Systems and Smart Technologies: Nicu Bizon, Lucian Dascalescu, Naser Mahdavi Tabatabaei, ISBN-13: 978-1633213241, 2014.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

    Kontakt óra: 3+1 ó hetente x 14 hét

    56

    Félévközi felkészülés: 0,5 ó hetente x 14 hét

    7

    Házi feladat elvégzése

    27

    Vizsgafelkészülés

    30

    Összesen

    120

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Bokor László

     Egyetemi adjunktus

     HIT

    Dr. Simon Vilmos

     Egyetemi docens

     HIT

    Dr. Koller István

     Egyetemi mestertanár

     HIT