The proliferation of autonomous vehicle technologies and Vehicle-to-Everything (V2X) systems represents a revolution in the mobility sector, aiming to enhance road safety and optimize traffic management. However, the effectiveness of these systems critically depends on the ability to communicate accurate, real-time information among the various actors involved, especially in highly dynamic scenarios such as pedestrian crossings. This study focuses on analyzing the latency in information dissemination within a V2X network during a case study involving interactions between autonomous vehicles, pedestrians, and an intelligent roadside unit (IRU) located at an intersection. The work is structured around several key communication protocols: direct transmission between pedestrians and vehicles, centralized communication mediated by the IRU, and distributed approaches where vehicles collaborate to share information. Using an emulator developed with technologies such as Docker and Tailscale, it was possible to simulate a realistic and dynamic environment where vehicles and pedestrians intermittently connect and disconnect from the network. The simulation also incorporates an M/M/1 queue model to represent processing and transmission delays, providing a quantitative analysis of the performance of different protocols. The results highlight the impact of dissemination latency on information accuracy and overall system safety. The evaluation focused on average latency time and the probability of disseminating incorrect information, two key metrics for determining the reliability of the adopted protocols. Additionally, the ethical implications of autonomous vehicle decision-making in critical situations are discussed, such as prioritizing one pedestrian over another based on ethically questionable parameters. This work contributes to understanding the challenges of designing reliable V2X networks and provides insights for improving communication management in pedestrian crossing scenarios, with direct implications for the safety and ethics of autonomous driving systems. The conclusions offer an integrated perspective on both technical and ethical issues, emphasizing the need for solutions that balance technological performance and social responsibility.
La diffusione delle tecnologie per veicoli autonomi e sistemi Vehicle-to-Everything (V2X) rappresenta una rivoluzione nel settore della mobilità, con l’obiettivo di aumentare la sicurezza stradale e ottimizzare la gestione del traffico. Tuttavia, l’efficacia di tali sistemi dipende in modo critico dalla capacità di comunicare informazioni accurate e in tempo reale tra i diversi attori coinvolti, specialmente in scenari altamente dinamici come l’attraversamento pedonale. Questo studio si concentra sull’analisi della latenza nella disseminazione delle informazioni all’interno di una rete V2X durante un caso di studio che prevede l’interazione tra veicoli autonomi, pedoni e un faro intelligente situato presso un incrocio. Il lavoro è strutturato attorno a diversi protocolli di comunicazione principali: trasmissione diretta tra pedone e veicoli, comunicazione centralizzata mediata dal faro, e approcci distribuiti in cui i veicoli collaborano per condividere le informazioni. Attraverso un emulatore sviluppato con tecnologie come Docker e Tailscale, è stato possibile simulare un ambiente realistico e dinamico in cui veicoli e pedoni si connettono e disconnettono dalla rete in modo intermittente. La simulazione include anche un modello di coda M/M/1 per rappresentare i ritardi di elaborazione e trasmissione, fornendo un’analisi quantitativa delle prestazioni dei diversi protocolli. I risultati evidenziano l’impatto della latenza di disseminazione sull’accuratezza delle informazioni e sulla sicurezza complessiva del sistema. La valutazione si è focalizzata sul tempo medio di latenza e sulla probabilità di disseminazione di informazioni errate, due metriche fondamentali per determinare l’affidabilità dei protocolli adottati. Inoltre, si discute il ruolo etico delle decisioni prese dai veicoli autonomi in situazioni critiche, come la scelta di dare priorità a un pedone rispetto a un altro sulla base di parametri eticamente discutibili. Questo lavoro contribuisce alla comprensione delle sfide legate alla progettazione di reti V2X affidabili e fornisce spunti per migliorare la gestione delle comunicazioni in scenari di attraversamento pedonale, con implicazioni dirette per la sicurezza e l’etica dei sistemi di guida autonoma. Le conclusioni offrono una visione integrata delle problematiche tecniche ed etiche, sottolineando la necessità di soluzioni che bilancino prestazioni tecnologiche e responsabilità sociale.
Analisi dei protocolli di comunicazione nelle applicazioni di sicurezza stradale per veicoli autonomi
VANZETTO, MIRKO
2023/2024
Abstract
La diffusione delle tecnologie per veicoli autonomi e sistemi Vehicle-to-Everything (V2X) rappresenta una rivoluzione nel settore della mobilità, con l’obiettivo di aumentare la sicurezza stradale e ottimizzare la gestione del traffico. Tuttavia, l’efficacia di tali sistemi dipende in modo critico dalla capacità di comunicare informazioni accurate e in tempo reale tra i diversi attori coinvolti, specialmente in scenari altamente dinamici come l’attraversamento pedonale. Questo studio si concentra sull’analisi della latenza nella disseminazione delle informazioni all’interno di una rete V2X durante un caso di studio che prevede l’interazione tra veicoli autonomi, pedoni e un faro intelligente situato presso un incrocio. Il lavoro è strutturato attorno a diversi protocolli di comunicazione principali: trasmissione diretta tra pedone e veicoli, comunicazione centralizzata mediata dal faro, e approcci distribuiti in cui i veicoli collaborano per condividere le informazioni. Attraverso un emulatore sviluppato con tecnologie come Docker e Tailscale, è stato possibile simulare un ambiente realistico e dinamico in cui veicoli e pedoni si connettono e disconnettono dalla rete in modo intermittente. La simulazione include anche un modello di coda M/M/1 per rappresentare i ritardi di elaborazione e trasmissione, fornendo un’analisi quantitativa delle prestazioni dei diversi protocolli. I risultati evidenziano l’impatto della latenza di disseminazione sull’accuratezza delle informazioni e sulla sicurezza complessiva del sistema. La valutazione si è focalizzata sul tempo medio di latenza e sulla probabilità di disseminazione di informazioni errate, due metriche fondamentali per determinare l’affidabilità dei protocolli adottati. Inoltre, si discute il ruolo etico delle decisioni prese dai veicoli autonomi in situazioni critiche, come la scelta di dare priorità a un pedone rispetto a un altro sulla base di parametri eticamente discutibili. Questo lavoro contribuisce alla comprensione delle sfide legate alla progettazione di reti V2X affidabili e fornisce spunti per migliorare la gestione delle comunicazioni in scenari di attraversamento pedonale, con implicazioni dirette per la sicurezza e l’etica dei sistemi di guida autonoma. Le conclusioni offrono una visione integrata delle problematiche tecniche ed etiche, sottolineando la necessità di soluzioni che bilancino prestazioni tecnologiche e responsabilità sociale.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/164023