Модульна автомобільна архітектура С-ІТS збору даних давачів, автомобільного зв’язку

Abstract

Дослідження модульної автомобільної архітектури C-ITS (Cooperative Intelligent Transport Systems) спрямоване на вдосконалення збору, обробки та передачі даних із сенсорів, інтеграції автомобільного зв’язку та хмарних технологій. C-ITS є основою сучасних інтелектуальних транспортних систем, які забезпечують кооперативну взаємодію між транспортними засобами, дорожньою інфраструктурою та учасниками руху. Використання таких технологій, як CAN, MQTT і V2X, дозволяє підвищити безпеку, оптимізувати транспортні потоки та зменшити екологічне навантаження. У першому розділі розглянуто сучасні підходи до модульних архітектур C-ITS з акцентом на технології зв’язку V2X, V2V та V2I. Проаналізовано роль сенсорів (CAN, BLE, Wi-Fi, LTE, 5G) у зборі та обробці даних для підвищення безпеки дорожнього руху. Описано інтеграцію сенсорів, хмарних технологій і мобільних додатків як ключові елементи гнучкої та масштабованої системи. Другий розділ присвячений розгляду шляхів вдосконалення архітектури C-ITS із фокусом на обробку та синхронізацію даних від різних сенсорів у реальному часі. Розроблено підходи до оптимізації передачі даних через CAN і OBD-II для забезпечення мінімальних затримок і точності аналізу параметрів транспортних засобів. Досліджено характеристики каналу V2I у міському середовищі, включаючи фактори стабільності сигналу та динаміку змін. Третій розділ включає аналіз алгоритмів обробки даних, зокрема кореляції Пірсона та лінійної інтерполяції, які дозволяють визначати залежності між параметрами транспортних засобів. Проведено оцінку даних із CAN і OBD-II для таких параметрів, як швидкість, оберти двигуна та положення педалі акселератора. Також розглянуто прогнозування якості каналу V2I у 5 умовах за допомогою GRU та VMD-BO-BiLSTM. Окрему увагу приділено розробці мобільного додатка з відображенням повідомлень CAM, CPM і HDMap, що сприяє своєчасному реагуванню на небезпечні ситуації. Четвертий розділ містить економічний аналіз із детальним описом витрат, пов’язаних із впровадженням C-ITS. Об'єкт дослідження - модульна архітектура C-ITS для збору, обробки й передачі даних сенсорів, із акцентом на хмарні технології та автомобільний зв’язок. Предмет дослідження – технології для збору даних сенсорів. Мета дослідження - аналіз існуючих підходів до створення модульної архітектури C-ITS із наголосом на сенсорні системи, протоколи зв’язку та хмарні технології. Дослідження зосереджено на рішеннях, спрямованих на підвищення безпеки, оптимізацію транспортних потоків і інтеграцію в існуючу транспортну інфраструктуру. Результати роботи демонструють, що використання сучасних алгоритмів забезпечує ефективну обробку сенсорних даних, а інтеграція хмарних технологій сприяє створенню масштабованих, надійних систем обробки даних. Це підтверджує актуальність і перспективність впровадження C-ITS для підвищення безпеки дорожнього руху, зменшення аварійності та оптимізації транспортних мереж.OBD-II, хмарні технології, MQTT, мобільні додатки.The research on modular automotive architecture of C-ITS (Cooperative Intelligent Transport Systems) focuses on improving sensor data collection, processing, and transmission, as well as integrating automotive communication and cloud technologies. C-ITS forms the foundation of modern intelligent transport systems, enabling cooperative interaction between vehicles, infrastructure, and road users. Technologies like CAN, MQTT, and V2X enhance safety, optimize traffic flow, and reduce environmental impact. The first chapter examines modern approaches to modular architectures of C-ITS with a focus on V2X, V2V, and V2I communication technologies. The role of sensors (CAN, BLE, Wi-Fi, LTE, 5G) in data collection and processing for improving road safety is analyzed. The integration of sensors, cloud technologies, and mobile applications is described as key elements of a flexible and scalable system. The second chapter is dedicated to exploring ways to improve the architecture of C-ITS with an emphasis on real-time data processing and synchronization from various sensors. Approaches to optimizing data transmission via CAN and OBD-II are developed to ensure minimal delays and accurate analysis of vehicle parameters. The characteristics of the V2I channel in urban environments are studied, including signal stability factors and dynamic changes. The third chapter analyzes data processing algorithms, including Pearson correlation and linear interpolation, to identify dependencies between vehicle parameters. CAN and OBD-II data were evaluated for parameters like speed, engine RPM, and throttle position. The study also investigates V2I channel quality prediction in urban environments using GRU and VMD-BO-BiLSTM. Additionally, a mobile app was developed to display CAM, CPM, and HD-Map messages, enabling timely driver responses to hazardous situations. The fourth chapter includes an economic analysis with detailed descriptions of C-ITS implementation costs. 7 The research object is the modular C-ITS architecture for sensor data collection, processing, and transmission, with a focus on cloud technologies and automotive communication. The research subject is sensor for data collection technologies. The goal is to analyze approaches to building modular C-ITS architectures, emphasizing sensor systems, communication protocols, and cloud technologies. The study explores solutions to enhance safety, optimize traffic flow, and integrate C-ITS into existing transport infrastructure. The results confirm that modern algorithms ensure effective sensor data processing, while cloud technologies enable scalable, reliable data systems. These advancements underscore the potential of C-ITS to enhance traffic safety, reduce accident rates, and optimize transport networks.