Dissertations / Theses on the topic 'Reti veicolari'

Le reti veicolari, anche dette VANET, sono da tempo oggetto di studio. Durante il periodo di ricerca svolto presso l'Università della California Los Angeles (UCLA) è stato possibile studiare i protocolli adatti allo scambio di contenuti fra i veicoli secondo il paradigma del Named Data Networking (NDN). Il Named Data Networking rappresenta un nuovo modello di comunicazione per il reperimento dei contenuti all'interno della rete. Nelle VANET ogni veicolo è potenzialmente un fornitore di contenuti, oltre che un richiedente. L'infrastruttura di riferimento posta all'interno del campus universitario permette il reperimento di dati necessario allo studio del problema, non solo da un punto di vista pratico ma anche da un punto di vista teorico. Infatti, data la tipologia dei test e le difficoltà intrinseche che essi comportano, l'attività di simulazione svolge un ruolo importante per lo sviluppo e lo studio del protocollo all'interno delle reti veicolari. L'attività di ricerca svolta si articola nei seguenti aspetti: introduzione al nuovo paradigma di comunicazione: principi del Named Data Networking, funzionamento di NDN, reti veicolari, applicabilità di NDN alle VANET; modelli di mobilità per le reti veicolari: linee guida per la costruzione di un modello di mobilità, situazione attuale dei modelli disponibili, simulatori di rete, strumenti utilizzati e il loro funzionamento; attività di simulazione: pianificazione e implementazione di diverse tipologie di scenari di reti veicolari; analisi dei dati raccolti dalla fase precedente: vengono elaborati i dati raccolti e si cerca di catturarne gli aspetti più significativi. L'obiettivo è quello di condurre uno studio di fattibilità sull'applicazione di NDN alle reti mobili, in particolare alle reti veicolari in ambito urbano. Al momento in cui è iniziata la collaborazione con il gruppo di ricerca del Network Research Lab di UCLA, era da poco stata rilasciata la prima versione di NDN contenente l'estensione pensata per il veicolare, quindi non erano presenti in letteratura studi condotti per questo tipo di scenari. Lo scopo è quello di estrarre informazioni e ricavarne significative indicazioni sulle prestazioni del sistema.

Il proliferare di dispositivi di elaborazione e comunicazione mobili (telefoni cellulari, computer portatili, PDA, wearable devices, personal digital assistant) sta guidando un cambiamento rivoluzionario nella nostra società dell'informazione. Si sta migrando dall'era dei Personal Computer all'era dell'Ubiquitous Computing, in cui un utente utilizza, parallelamente, svariati dispositivi elettronici attraverso cui può accedere a tutte le informazioni, ovunque e quantunque queste gli si rivelino necessarie. In questo scenario, anche le mappe digitali stanno diventando sempre più parte delle nostre attività quotidiane; esse trasmettono informazioni vitali per una pletora di applicazioni che acquistano maggior valore grazie alla localizzazione, come Yelp, Flickr, Facebook, Google Maps o semplicemente le ricerche web geo-localizzate. Gli utenti di PDA e Smartphone dipendono sempre più dai GPS e dai Location Based Services (LBS) per la navigazione, sia automobilistica che a piedi. Gli stessi servizi di mappe stanno inoltre evolvendo la loro natura da uni-direzionale a bi-direzionale; la topologia stradale è arricchita da informazioni dinamiche, come traffico in tempo reale e contenuti creati dagli utenti. Le mappe digitali aggiornabili dinamicamente sono sul punto di diventare un saldo trampolino di lancio per i sistemi mobili ad alta dinamicità ed interattività, che poggiando su poche informazioni fornite dagli utenti, porteranno una moltitudine di applicazioni innovative ad un'enorme base di consumatori. I futuri sistemi di navigazione per esempio, potranno utilizzare informazioni estese su semafori, presenza di stop ed informazioni sul traffico per effettuare una ottimizzazione del percorso che valuti simultaneamente fattori come l'impronta al carbonio rilasciata, il tempo di viaggio effettivamente necessario e l'impatto della scelta sul traffico locale. In questo progetto si mostra come i dati GPS raccolti da dispositivi fissi e mobili possano essere usati per estendere le mappe digitali con la locazione dei segnali di stop, dei semafori e delle relative temporizzazioni. Queste informazioni sono infatti oggi rare e locali ad ogni singola municipalità, il che ne rende praticamente impossibile il pieno reperimento. Si presenta quindi un algoritmo che estrae utili informazioni topologiche da agglomerati di tracciati gps, mostrando inoltre che anche un esiguo numero di veicoli equipaggiati con la strumentazione necessaria sono sufficienti per abilitare l'estensione delle mappe digitali con nuovi attributi. Infine, si mostrerà come l'algoritmo sia in grado di lavorare anche con dati mancanti, ottenendo ottimi risultati e mostrandosi flessibile ed adatto all'integrazione in sistemi reali.

Nell'elaborato sono analizzati diversi tipi di algoritmi di routing per reti VANET. Nel secondo capitolo verrà fornita una panoramica delle reti MANET e VANET. Nel terzo capitolo sono viste le caratteristiche delle reti VANET. Nel quarto verranno esposte le peculiarità di classificazione dei protocolli di routing routing e nel quinto capitolo saranno analizzati diversi protocolli di routing proposti fino ad ora nella letteratura.

Sviluppo ed implementazione di protocolli per il monitoraggio di traffico stradale sulla piattaforma di simulazione iTETRIS per la raccolta di informazioni da utilizzare in applicazioni di Intelligent Transport System.

Soluzione usando Stunnel per la confidenzialità e autenticazione degli utenti nel Mobile Remote Monitor sviluppato all'interno del progetto euroepeo Internet Of Energy. Essa è utilizzabile anche per la sola piattaforma Smart-M3 sulla quale il progetto risulta fondato.

Il presente lavoro di tesi si inserisce nel contesto dei sistemi ITS e intende realizzare un insieme di protocolli in ambito VANET relativamente semplici ma efficaci, in grado di rilevare la presenza di veicoli in avvicinamento a un impianto semaforico e di raccogliere quelle informazioni di stato che consentano all’infrastruttura stradale di ottenere una stima il più possibile veritiera delle attuali condizioni del traffico in ingresso per ciascuna delle direzioni previste in tale punto. Si prevede di raccogliere i veicoli in gruppi durante il loro avvicinamento al centro di un incrocio. Ogni gruppo sarà costituito esclusivamente da quelle vetture che stanno percorrendo uno stesso tratto stradale e promuoverà l’intercomunicazione tra i suoi diversi membri al fine di raccogliere e integrare i dati sulla composizione del traffico locale. Il sistema realizzato cercherà di trasmettere alle singole unità semaforiche un flusso di dati sintetico ma costante contenente le statistiche sull’ambiente circostante, in modo da consentire loro di applicare politiche dinamiche e intelligenti di controllo della viabilità. L’architettura realizzata viene eseguita all’interno di un ambiente urbano simulato nel quale la mobilità dei nodi di rete corrisponde a rilevazioni reali effettuate su alcune porzioni della città di Bologna. Le performance e le caratteristiche del sistema complessivo vengono analizzate e commentate sulla base dei diversi test condotti.

I sistemi di Smart Parking si preoccupano di favorire l'attività di parcheggio nelle grandi città. L'obiettivo di questa tesi riguarda l'implementazione di un'applicazione mobile in grado di fornire all'utente la probabilità di trovare parcheggio in determinate zone della città. La propagazione delle informazioni tra gli utenti avviene in maniera decentralizzata, tramite il paradigma Device-To-Device.

Al giorno d’oggi le vetture offrono un gran numero di servizi che tempo fa non erano nemmeno immaginabili, a partire dalla sicurezza passiva fino ad arrivare alla guida semi-autonoma. Tutto questo è reso possibile grazie all’evoluzione tecnologica ed in particolare grazie ad un gran numero di sensori e centraline che raccolgono e si scambiano continuamente dati su qualunque parametro operativo del veicolo. Lo scopo di questa tesi è quello di fornire le informazioni basilari sui principali standard e tecnologie che permettono la comunicazione tra veicoli ed infrastrutture. Successivamente verrà mostrato come la raccolta di dati durante le competizioni motoristiche possa risultare fondamentale per il miglioramento della performance grazie alla telemetria.

Il problema del traffico, dovuto alla crescente domanda di mobilità, nonostante lo sviluppo delle infrastrutture stradali sta assumendo dimensioni sempre più rilevanti condizionando la nostra esistenza ed il nostro stile di vita. Per affrontare tale problema è necessario comprendere sia la natura della domanda di mobilità individuale alla base dell’uso dell’auto in città, che le proprietà dinamiche del traffico su una rete stradale complessa. Il fenomeno più rilevante della dinamica del traffico è l’insorgere della congestione, studiato da vari autori utilizzando modelli fisico-matematici. Solo recentemente si è considerato il problema dell’insorgere della congestione su una rete stradale urbana come transizione di fase dovuta alla capacità di trasporto finita del sistema. In questo lavoro, grazie all’ausilio di un grande database contenente dati GPS relativi allo spostamento dei veicoli sulla rete stradale di Bologna e di un software di elaborazione, è stato possibile studiare le proprietà statistiche della dinamica veicolare in diverse condizioni di traffico per evidenziare osservabili correlate con la presenza di congestione. In particolare si sono studiate le proprietà della distribuzione della velocità di percorrenza per viaggi a lunghezza variabile a Bologna. Inoltre, avvalendosi di una descrizione macroscopica della città si sono cercate le relazioni tra grandezze macroscopiche come velocità, flusso e densità; ciò ha permesso di stimare il tempo speso in media da un individuo nel traffico. Infine è stato sviluppato un software che permette un calcolo del percorso migliore per spostarsi tra due punti della città una volta noti i valori di velocità media per ogni strada della rete.

La tesi tratta le tecniche Vehicle-to-Grid (V2G) per l'interfacciamento deli sistemi di ricarica dei veicoli elettrici alla rete. Si analizzano le problematiche che una connessione non controllata può causare e come si può risolvere questo problema. Segue un'analisi dei servizi ausiliari che il sistema V2G è in grado di fornire alla rete di distribuzione e la presentazione di una strategia di regolazione della tensione e della frequenza (SFVR). Infine viene mostrata l'applicazione del sistema V2G che si può ottenere integrando la struttura di ricarica di un veicolo elettrico all'impianto elettrico domestico.

Fra le varie ragioni della crescente pervasività di Internet in molteplici settori di mercato del tutto estranei all’ICT, va senza dubbio evidenziata la possibilità di creare canali di comunicazione attraverso i quali poter comandare un sistema e ricevere da esso informazioni di qualsiasi genere, qualunque distanza separi controllato e controllore. Nel caso specifico, il contesto applicativo è l’automotive: in collaborazione col Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell’Università di Bologna, ci si è occupati del problema di rendere disponibile a distanza la grande quantità di dati che i vari sotto-sistemi componenti una automobile elettrica si scambiano fra loro, sia legati al tipo di propulsione, elettrico appunto, come i livelli di carica delle batterie o la temperatura dell’inverter, sia di natura meccanica, come i giri motore. L’obiettivo è quello di permettere all’utente (sia esso il progettista, il tecnico riparatore o semplicemente il proprietario) il monitoraggio e la supervisione dello stato del mezzo da remoto nelle sue varie fasi di vita: dai test eseguiti su prototipo in laboratorio, alla messa in strada, alla manutenzione ordinaria e straordinaria. L’approccio individuato è stato quello di collezionare e memorizzare in un archivio centralizzato, raggiungibile via Internet, tutti i dati necessari. Il sistema di elaborazione a bordo richiede di essere facilmente integrabile, quindi di piccole dimensioni, e a basso costo, dovendo prevedere la produzione di molti veicoli; ha inoltre compiti ben definiti e noti a priori. Data la situazione, si è quindi scelto di usare un sistema embedded, cioè un sistema elettronico di elaborazione progettato per svolgere un limitato numero di funzionalità specifiche sottoposte a vincoli temporali e/o economici. Apparati di questo tipo sono denominati “special purpose”, in opposizione ai sistemi di utilità generica detti “general purpose” quali, ad esempio, i personal computer, proprio per la loro capacità di eseguire ripetutamente un’azione a costo contenuto, tramite un giusto compromesso fra hardware dedicato e software, chiamato in questo caso “firmware”. I sistemi embedded hanno subito nel corso del tempo una profonda evoluzione tecnologica, che li ha portati da semplici microcontrollori in grado di svolgere limitate operazioni di calcolo a strutture complesse in grado di interfacciarsi a un gran numero di sensori e attuatori esterni oltre che a molte tecnologie di comunicazione. Nel caso in esame, si è scelto di affidarsi alla piattaforma open-source Arduino; essa è composta da un circuito stampato che integra un microcontrollore Atmel da programmare attraverso interfaccia seriale, chiamata Arduino board, ed offre nativamente numerose funzionalità, quali ingressi e uscite digitali e analogici, supporto per SPI, I2C ed altro; inoltre, per aumentare le possibilità d’utilizzo, può essere posta in comunicazione con schede elettroniche esterne, dette shield, progettate per le più disparate applicazioni, quali controllo di motori elettrici, gps, interfacciamento con bus di campo quale ad esempio CAN, tecnologie di rete come Ethernet, Bluetooth, ZigBee, etc. L’hardware è open-source, ovvero gli schemi elettrici sono liberamente disponibili e utilizzabili così come gran parte del software e della documentazione; questo ha permesso una grande diffusione di questo frame work, portando a numerosi vantaggi: abbassamento del costo, ambienti di sviluppo multi-piattaforma, notevole quantità di documentazione e, soprattutto, continua evoluzione ed aggiornamento hardware e software. È stato quindi possibile interfacciarsi alla centralina del veicolo prelevando i messaggi necessari dal bus CAN e collezionare tutti i valori che dovevano essere archiviati. Data la notevole mole di dati da elaborare, si è scelto di dividere il sistema in due parti separate: un primo nodo, denominato Master, è incaricato di prelevare dall’autovettura i parametri, di associarvi i dati GPS (velocità, tempo e posizione) prelevati al momento della lettura e di inviare il tutto a un secondo nodo, denominato Slave, che si occupa di creare un canale di comunicazione attraverso la rete Internet per raggiungere il database. La denominazione scelta di Master e Slave riflette la scelta fatta per il protocollo di comunicazione fra i due nodi Arduino, ovvero l’I2C, che consente la comunicazione seriale fra dispositivi attraverso la designazione di un “master” e di un arbitrario numero di “slave”. La suddivisione dei compiti fra due nodi permette di distribuire il carico di lavoro con evidenti vantaggi in termini di affidabilità e prestazioni. Del progetto si sono occupate due Tesi di Laurea Magistrale; la presente si occupa del dispositivo Slave e del database. Avendo l’obiettivo di accedere al database da ovunque, si è scelto di appoggiarsi alla rete Internet, alla quale si ha oggi facile accesso da gran parte del mondo. Questo ha fatto sì che la scelta della tecnologia da usare per il database ricadesse su un web server che da un lato raccoglie i dati provenienti dall’autovettura e dall’altro ne permette un’agevole consultazione. Anch’esso è stato implementato con software open-source: si tratta, infatti, di una web application in linguaggio php che riceve, sotto forma di richieste HTTP di tipo GET oppure POST, i dati dal dispositivo Slave e provvede a salvarli, opportunamente formattati, in un database MySQL. Questo impone però che, per dialogare con il web server, il nodo Slave debba implementare tutti i livelli dello stack protocollare di Internet. Due differenti shield realizzano quindi il livello di collegamento, disponibile sia via cavo sia wireless, rispettivamente attraverso l’implementazione in un caso del protocollo Ethernet, nell’altro della connessione GPRS. A questo si appoggiano i protocolli TCP/IP che provvedono a trasportare al database i dati ricevuti dal dispositivo Master sotto forma di messaggi HTTP. Sono descritti approfonditamente il sistema veicolare da controllare e il sistema controllore; i firmware utilizzati per realizzare le funzioni dello Slave con tecnologia Ethernet e con tecnologia GPRS; la web application e il database; infine, sono presentati i risultati delle simulazioni e dei test svolti sul campo nel laboratorio DIE.

La tesi tratta dei sistemi di ricarica dei veicoli elettrici e del loro impatto sulla rete. La tesi inoltre analizza i vantaggi delle tecnologie vehicle to grid per l'integrazione della produzione da fonti rinnovabili.

Nell'ultimo decennio, un notevole interesse nell'ambito della modellizzazione del traffico si è sviluppato attorno al concetto dei Diagrammi Fondamentali Macroscopici (MFD), resi popolari da un celebre esperimento condotto nel 2008 nella città giapponese di Yokohama. Tali diagrammi mettono in relazione le medie spaziali di flusso, densità e velocità su un intero network stradale e risultano sotto certe condizioni una proprietà intrinseca di quest'ultimo, indipendente dalla domanda di mobilità degli utenti, costituendo così potenzialmente un importante strumento nel controllo dinamico del traffico. Il presente lavoro si propone quindi di indagare l'esistenza di MFD in un network extraurbano attorno alla città di Bologna, composto sia da tratti di autostrada e tangenziale che da strade statali e provinciali. I diagrammi sono stati costruiti utilizzando una simulazione di traffico sulla regione Emilia-Romagna, basata su un input di dati di mobilità provenienti da utenti della rete TIM che consentono di ricavare su base oraria gli spostamenti aggregati dei veicoli. Se il carico è sufficientemente alto, si osserva negli MFD l'emergere di fenomeni di isteresi, a causa dei quali si trovano a parità di densità media valori differenti di flusso e velocità. Le cause dell'isteresi sono quindi analizzate nel dettaglio studiando gli effetti della congestione sulla variabilità spaziale della densità, che risulta essere un fattore chiave insieme all'eterogeneità della rete nella forma dei diagrammi.

Negli ultimi anni numerose aziende leader nel settore ICT, come Google, Apple e Amazon, hanno investito nella ricerca e sviluppo di tecniche di Machine Learning. Le Reti Neurali Convoluzionali sono particolari algoritmi di Machine Learning utili nel riconoscimento e classificazione delle immagini. L'elaborato inizia con una breve introduzione al Machine Learning e alle principali tecniche utilizzate per creare gli algoritmi, per poi proseguire con l'implementazione di una Rete Neurale Convoluzionale addestrata al riconoscimento di veicoli. L'elaborato si concentra sul confronto di prestazioni tra vari algoritmi e sull'utilizzo di Dataset custom e Dataset pre costruiti.

In questa tesi viene esposta la problematica dell'integrazione delle auto elettriche con la rete. In particolare viene studiato il comportamento di un aggregatore che deve gestire una flotta di veicoli elettrici. Sono stati considerati due casi: sola carica e vehicle to grid. Per ciascuno di essi sono state implementati due modelli di ottimizzazione, uno centralizzato e uno distribuito. I risultati ottenuti sono analizzati e confrontatati fra loro.

Questa Tesi trae origine dallo stage presso lo Studio Tecnico Enargo di Bologna che ho svolto a partire dal 20 febbraio 2018, e che mi ha permesso di accrescere le mie conoscenze in merito al percorso formativo intrapreso. Enargo si occupa della consulenza energetica e della progettazione dei impianti energetici ed elettrici, nella loro sede ho potuto approfondire tali tematiche studiando le tecnologie attuali e le problematiche presentate da questi impianti. In particolare, ho seguito tutto il progetto presentato in questa Tesi, inerente la progettazione di un impianto elettrico con generazione fotovoltaica da 50 kWp collegato alla rete pubblica ed a quattro colonnine di ricarica per veicoli elettrici presso un agriturismo situato in provincia di Bologna.