info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Design and Evaluation of Adaptive Beaconing Algorithms for Cooperative Vehicular Safety Systems
Diseño y Evaluación de Algoritmos de Beaconing Adaptativos para Sistemas Cooperativos de Seguridad Vehicular
Autor
Bolufé Aguila, Sandy
Institución
Resumen
In cooperative vehicular safety systems, the beaconing process is essential for tracking neighboring vehicles and supporting safety applications. Although different congestion and awareness control approaches have been proposed, to date, little attention has been paid on whether these approaches are adequate or not to support safety applications. This thesis addresses the challenge of guaranteeing the proper performance of safety applications by designing and evaluating distributed beaconing algorithms based on adaptive control of transmission parameters. Specifically, I propose and evaluate a POSition-ACCuracy (POSACC) based adaptive beaconing algorithm which prioritizes the position error and communication reliability maintaining the warning distance, channel load, and end-to-end latency into the operative range of safety applications. I also evaluate other relevant adaptive approaches to understand their benefits and limitations regarding road safety. In addition, I assess the incident detection capability of the overtaking application in autonomous driving when it is running with messages gathered from the addressed approaches, considering packet losses due to channel fading. Simulation results show that POSACC not only is more effective than the addressed approaches for guaranteeing the operational requirements of safety applications in a wider range of traffic situations but also for detecting unsafe overtaking maneuvers in different operating conditions. En los sistemas vehiculares cooperativos, el proceso de beaconing es esencial para proveer soporte a las aplicaciones de seguridad. Esta tesis aborda el desafío de garantizar el correcto desempeño de las aplicaciones de seguridad mediante el diseño y evaluación de algoritmos de beaconing basados en el control adaptativo de los parámetros de transmisión. Específicamente, propongo y evalúo un algoritmo de beaconing adaptativo basado en la exactitud de posición (POSACC) que prioriza el error de posición y confiabilidad de la comunicación manteniendo la distancia de advertencia, carga del canal y latencia de extremo a extremo en el rango operativo de las aplicaciones de seguridad. También evalúo otros enfoques adaptativos relevantes para comprender sus beneficios y limitaciones respecto a la seguridad vial. Además, evalúo la capacidad de detección de incidentes de la aplicación de adelantamiento para vehículos autónomos cuando esta se ejecuta con mensajes obtenidos de los enfoques objetivos, considerando pérdidas de paquetes debido al desvanecimiento del canal. Los resultados muestran que POSACC no solo es más efectivo que los enfoques abordados en garantizar los requerimientos operacionales de las aplicaciones de seguridad en una gama más amplia de situaciones de tráfico, sino también en detectar maniobras inseguras en diferentes condiciones de operación.