Araçlar için bir trafik ışık bilgilendirme sistemi tasarımı
A traffic lighting information system designing for vehicles
Yazar: BEGÜM ÖZYILMAZ
Danışman: PROF. SELÇUK PAKER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Akıllı ulaşım sistemleri, trafik yoğunlunun her geçen gün daha da arttığı günümüzde, karayollarında trafiğin güvenliğini artırmak, sürüş konforu sağlamak ve verimliliği artırmak için çözümler aramaktadır. Özellikle son on yılda yapılan çalışmalarla yeni standartlar önerilmiş ve bu standartların gelişimine ağırlık verilmiştir. Araçların trafikte sürücüden bağımsız bir şekilde  veri toplayıp, bu verileri analiz etmesi yapılan çalışmaların temelini oluşturmaktadır. Araçların birbirleriyle olan veri iletişimini kolaylaştırmak ve daha geniş alandan bilgi toplayabilmelerini sağlayabilmek adına tasarsız taşıt ağları (Vehicle Ad-hoc Networks -VANET)  kavramı öne sürülmüştür. Tasarsız taşıt ağları trafikte var olan gerek araç gerek altyapı birimlerinin birbirleriyle kablosuz haberleşmesine olanak sağlayarak, trafikte dinamik bir ağ yapısı oluşturulmasını sağlamıştır. Tahsis edilmiş kısa mesafe protokolü (Dedicated Short Range Communication - DSRC), araçlar için özelleştirilmiş bir iletişim protokolü olup son dönemde akıllı ulaşım sistemlerinde sıklıkla tercih edilmektedir. Bu tez kapsamında tasarsız taşıt ağlarında bir kablosuz haberleşme protokolü olan tahsis edilmiş kısa mesafeli iletişim protokol yığınına dayalı bir çözüm önerilmiştir. Tez çalışmasında karayolları için bir kavşak modeli ele alınarak kavşağa yaklaşmakta olan araçlar için trafik ışık bilgilendirme sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan sistemde yol kenarı sabit biriminden yayınlanacak olan mesajın içeriği bu tez kapsamında önerilmiştir. Önerilen mesajda, tahsis edilmiş kısa mesafeli iletişim protokol yığını için oluşturulmuş, SAE J2735 standart sözlüğündeki mesaj takımları referans alınmıştır. Bu sözlükte yer alan sinyal faz ve zaman (Signal Phase and Timing - SPAT) mesajı geliştirelerek önerilen sistemdeki kavşak modeli için uyarlanmıştır. Bunun yanında yine SAE J2735 sözlüğünde yer almakta olan Harita (MAP) mesajı kavşağın sabit konumunu göndermek üzere kullanılmıştır. Bahsi edilen bu mesajlar yol kenarı biriminden yayınlanacak olup, mesajların açık alanda kapsama alınında olan araçlara ulaştırılması hedeflenmiştir. Çalışmada, önerilen sistemin başarım analizi olarak paket teslim oranı, gizli istasyon olma olasılığı, gizli istasyon hesaba katılarak paket teslim oranı hesabı yapılmıştır. Önerilen model bir trafik ışığı senaryosu oluşturularak incelenmiş ve uygulama başarım oranı çıkarılmıştır. Bu tez kapsamında önerilen mesaj paketinin alıcıdaki analizleri, kullanımı ve getireceği kazanımlar disiplinler arası bir çalışma gerektiğinden tez kapsamına dahil edilmemiştir. Bölüm birde tezin amacı ve daha önce bu konuyla ilgili yapılan çalışmalara yer verilmiş, bölüm ikide tasarsız taşıt ağları kavramından bahsedilmiş, üçüncü bölümde tezin dayanağını oluşturan tahsis edilmiş kısa mesafeli iletişim protokol yığını incelenmiş, bölüm dörtte trafik ışıkları için bir sistem önerilmiş ve bölüm beşte önerilen sistemin analizleri yapılmıştır.

Abstract:
Intelligent Transportation Systems (ITS) are seeking solutions to increase the safety of traffic on roads, to provide driving comfort and, to increase efficiency, as traffic intensity is increasing day by day. New standards have been proposed, especially in the last ten years, and the development of these standards has been emphasized. In order to facilitate data communication between vehicles and to enable them to collect information from a wider area, Vehicular Ad Hoc Networks (VANET) has been put forward. Vehicular Ad Hoc Networks have enabled the creation of a dynamic network structure in traffic by allowing both vehicle and infrastructure units to communicate wirelessly with each other. In this thesis, under Vehicular Ad Hoc Networks (VANET) family, Dedicated Short Range Communication (DSRC) protocol stack will be used as a wireless communication protocol. In this thesis, an urban interchange model for highways will be discussed using these protocols. Traffic light information system for vehicles will be designed and the contents of the message to be issued from roadside fixed unit will be proposed in this thesis. In the proposed message, the message sets in the SAE J2735 dictionary for the Dedicated Short Range Communication (DSRC) protocol stack are referenced. This signal is adapted for the proposed intersystem model by improving the Signal Phase and Timing (SPAT) message. In addition, the MAP message, which is also included in the SAE J2735 dictionary, is used to send the fixed position of the cross. These messages, whose content is being proposed, is broadcasting from the roadside unit, aimed at delivering these messages to vehicles in the open field with line of sight. As the performance analysis of the proposed system, the package delivery rate, probability of being a hidden station, package delivery ratio by adding hidden station account was done. The proposed model was investigated by creating a traffic light scenario and the application performance ratio was calculated. The thesis does not include the message package proposed in this thesis because the analysis, use and yield gains of the recipient are required to be interdisciplinary. The thesis does not include the message package proposed in this thesis because the analysis, use and yield gains of the recipient are required to be interdisciplinary. In section 1, the purpose of the thesis and the previous work on this topic are given, in section 2 the concept of vehicle ad-hoc networks is mentioned, in section 3 the dedicated short range communication protocol stack which constitutes the thrust bearing is examined, in section 4, a system has been proposed, and the system proposed in chapter 5 has been analyzed.