Σύντηξη δεδομένων υψηλού επιπέδου, από πολλαπλές πηγές πληροφορίας, σε αυτό-οργανούμενα δίκτυα αυτοκινήτων

Η τεχνολογία των ευφυών συστημάτων μεταφοράς έχει αναπτυχθεί ραγδαία την τελευταία δεκαετία. Τα συστήματα αυτά έχουν ως στόχο την εκμετάλλευση των τεχνολογιών πληροφοριών και επικοινωνιών και την εφαρμογή τους στις μεταφορές. Ένας από τους κυριότερους στόχους των συστημάτων αυτών είναι η ενίσχυση της οδικής ασφάλειας. Στα σύγχρονα συστήματα ενεργητικής ασφάλειας η σύντηξη δεδομένων (data fusion) από αισθητήρες που είναι εγκατεστημένοι στο αυτοκίνητο παίζει πολύ σημαντικό ρόλο. Η σύντηξη βοηθάει να ξεπεραστούν κάποιοι φυσικοί περιορισμοί των αισθητήρων, όπως είναι η περιορισμένη εμβέλεια και γωνία ανίχνευσης. Συνεπώς, η τοποθέτηση αισθητήρων περιμετρικά του αυτοκινήτου, και ο συνδυασμός των πληροφοριών που προέρχονται από αυτούς, μπορεί να αυξήσει σημαντικά την περιοχή αντίληψης γύρω από το αυτοκίνητο καθώς και την αξιοπιστία του συστήματος σε περίπτωση αστοχίας κάποιου αισθητήρα. Ωστόσο, κάποιοι σημαντικοί περιορισμοί, όπως π.χ. το γεγονός ότι το περιβάλλον αντίληψης δεν μπορεί να ξεπεράσει την εμβέλεια των αισθητήρων και ότι οι αισθητήρες δεν λειτουργούν καλά σε όλα τα περιβάλλοντα, παραμένουν και μετά τη σύντηξη των δεδομένων από τους αισθητήρες του αυτοκινήτου. Τα τελευταία χρόνια μελετώνται τα συνεργατικά συστήματα, τα οποία έχουν ως στόχο με τη χρήση ασύρματης επικοινωνίας μεταξύ των αυτοκινήτων και της υποδομής να ξεπεράσουν τα παραπάνω προβλήματα και να αυξήσουν την αντίληψη του οδηγού για το οδικό περιβάλλον ακόμα και μερικά χιλιόμετρα μακριά. Αυτοκίνητα τα οποία σχηματίζουν αυτό-οργανούμενα δίκτυα και «μιλούν» μεταξύ τους αποτελούν πραγματικά μια πρόκληση για το μέλλον και ένα ανοιχτό και ευρύ ερευνητικό πεδίο. Σκοπός της διατριβής είναι η μελέτη και ανάπτυξη αλγορίθμων σύντηξης δεδομένων υψηλού επιπέδου λαμβάνοντας υπόψη τόσο δεδομένα από τους αισθητήρες του αυτοκινήτου όσο και πληροφορίες που προέρχονται από την επικοινωνία των αυτοκινήτων. Αρχικά, περιλαμβάνονται κάποια εισαγωγικά στοιχεία για τις τεχνικές σύντηξης δεδομένων και τα ασύρματα δίκτυα αυτοκινήτων και στη συνέχεια γίνεται μια επισκόπηση της αρχιτεκτονικής του συστήματος και παρουσιάζονται ενδεικτικά κάποιες εφαρμογές και σενάρια τέτοιου είδους συστημάτων. Στη συνέχεια γίνεται μια ανάλυση των τεχνικών φιλτραρίσματος σε επίπεδο αυτοκινήτου και τονίζεται η σημασία του σωστού φιλτραρίσματος των δεδομένων πριν από την εκπομπή τους στο δίκτυο των αυτοκινήτων. Επιπλέον, υπολογίζεται η μελλοντική τροχιά του υποκείμενου αυτοκινήτου και των αυτοκινήτων που είναι εντός της εμβέλειάς του και γίνεται σύγκριση της αποτελεσματικότητας αυτού του υπολογισμού με και χωρίς τη χρήση ασύρματης επικοινωνίας. Τα σχετικά αποτελέσματα καταδεικνύουν την ανάγκη εκμετάλλευσης των δεδομένων που προέρχονται από το ασύρματο δίκτυο. Επίσης, στην παρούσα διατριβή εξετάζονται με τη βοήθεια της θεωρίας των δικτύων Bayes κάποια υψηλού επιπέδου συμβάντα όπως είναι η εκτίμηση της πυκνότητας της κυκλοφορίας ή η ανίχνευση ομίχλης στην περιοχή που κινείται το υποκείμενο αυτοκίνητο. Τέλος, εξάγονται κάποια συμπεράσματα σχετικά με το αντικείμενο της διατριβής και γίνονται προτάσεις για μελλοντική ερευνητική εργασία.