Akıllı Ulaşım Sistemleri için LoRa Tabanlı Telemetri Veri Aktarım Sistemi Tasarımı

Year 2024, Volume: 7 Issue: 2, 215 - 241, 22.10.2024

İnci Umakoğlu , Derya Keskin , Caner Pense

https://doi.org/10.51513/jitsa.1541448

Abstract

Uzun menzil (LoRa) teknolojisi, düşük güç tüketimiyle uzun mesafelere veri iletme yeteneği sunarak nesnelerin interneti (IoT) uygulamalarına önemli katkılar sağlamaktadır. Düşük güçlü geniş alan ağı (LPWAN) tabanlı protokoller, IoT cihazları arasında küçük veri paketlerinin uzun mesafelerde iletimini mümkün kılmaktadır. LoRa, coğrafi engeller, doğal afetler veya insan kaynaklı kesintiler gibi olağanüstü durumlarda, kısa menzilli radyo iletişim sistemlerinin yetersiz kaldığı bölgelerde kritik bir iletişim aracı olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, Akıllı Ulaşım Sistemleri’nin (AUS) kesintisiz işleyişini desteklemek amacıyla, düşük güç tüketimiyle uzun mesafeli veri iletimi sağlayan LoRa teknolojisinin uygulanabilirliği incelenmiştir. 3 km menzile kadar sağlanan iletişimle, model uydu üzerindeki aviyonik sistem sensörlerinden elde edilen veriler, LoRa modülleri aracılığıyla yer istasyonuna başarılı bir şekilde iletilmiştir. Buna ek olarak, model uydu üzerinde yer alan kamera sistemi üzerinden gerçek zamanlı görüntü aktarımı yapılmıştır. Sonuçlar, 700-600 metre aralığında irtifa ve 3 km menzile kadar yapılan saha testleriyle, LoRa teknolojisinin düşük maliyetli uydularla kesintisiz veri iletimi ve sistem sürekliliği için uygun bir çözüm sunduğunu göstermektedir.

Keywords

Akıllı ulaşım sistemleri, LoRa, Haberleşme, Uydu Sistemi

Supporting Institution

Kütahya Dumlupınar Üniversitesi

Project Number

2024-32 (BAP)

References

• Aksoy, S., Bolat, M., & Alp, E. (2017). Noaa/Avhrr Uydusu Meteorolojik Veriler Kullanılarak Güneydoğu Anadolu Bölgesinin Yer Yüzey Sıcaklığının En Küçük Kare Hatası Metodu ile Hesaplanması. Siirt Üniversitesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği.
• Anadolu Ajansı. (2021). Kuzey Marmara Otoyolu ve TÜBİTAK’tan fiber optik tabanlı akıllı ulaşım sistemi. https://www.aa.com.tr/tr/bilim-teknoloji/kuzey-marmara-otoyolu-ve-tubitaktan-fiber-optik-tabanli-akilli-ulasim-sistemi/2386673
• Başarslan, M. S., Kayaalp, F., & Çelik, F. (2016). Kısa Mesafe RF Algılayıcı ile Telemetri Uygulaması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4(2), 727-733.
• Bianco, G. M., Giuliano, R., Marrocco, G., Mazzenga, F., & Mejia-Aguilar, A. (2021). LoRa System for Search and Rescue: Path-Loss Models and Procedures in Mountain Scenarios. IEEE Internet of Things Journal, 8(3), 1985-1999. IEEE Internet of Things Journal. https://doi.org/10.1109/JIOT.2020.3017044
• Bor, M. C., Vidler, J., & Roedig, U. (2016). LoRa for the Internet of Things. EWSN 2016 Proceedings, 16, 361-368 Centenaro, M., Vangelista, L., Zanella, A., & Zorzi, M. (2016). Long-range communications in unlicensed bands: the rising stars in the IoT and smart city scenarios. IEEE Wireless Communications, 23(5), 60-67.
• El Chall, R., Lahoud, S., & El Helou, M. (2019). LoRaWAN network: Radio propagation models and performance evaluation in various environments in Lebanon. IEEE Internet of Things Journal, 6(2), 2366-2378.
• Erkan, E., Fidan, Ş., & Oğraş, H. (2022). LoRa Modülasyon Tabanlı Saha Aydınlatma Sistemi Uygulaması. Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 10(2), 203-215.
• Goulart, A., Chennamaneni, A., Torre, D., Hur, B., & Al-Aboosi, F. (2022). On wide-area IoT networks, lightweight security and their applications—a practical review. Electronics, 11(11), 1762.
• Karapınar, K., & Kaya, E. (2016). Gömülü Sistemlerin Seri Haberleşmesi. Karabük Üniversitesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü.
• Manzoni, P., Calafate, C., Cano, J., & Hernández-Orallo, E. (2019). Indoor vehicles geolocalization using LoRaWAN. Future Internet, 11(6), 124.
• Otopratik. (2024). Akıllı Ulaşım Sistemleri [Görsel]. Alındığı URL: https://www.otopratik.com.tr/faydali-bilgiler/arac-bakimi/akilli-ulasim-sistemleri-nedir.
• Özden, S., & Dursun, M. (2010). Radyo Frekansı ile Düşük Maliyetli Su Seviyesi Kontrolü. Politeknik Dergisi, 13(4), 313-317.
• Qadir, Q., Rashid, T., Al-Salihi, N., Ismael, B., Kist, A., & Zhang, Z. (2018). Low power wide area networks: A survey of enabling technologies, applications and interoperability needs. IEEE Access, 6, 77454-77473.
• Reyneke, M., Mullins, B., & Reith, M. (2023). LoRaWAN & the helium blockchain: A study on military IoT deployment. International Conference on Cyber Warfare and Security, 18(1), 327-337.
• Şentürk, Ş., & Fındık, Z. (2019). İki Tekerlekli Denge Robotu. Karabük Üniversitesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü.
• Topcu, M. (2017). Türkiye Uydu haberleşme sistemlerindeki gelişmeler ve GPS uygulamaları. Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
• Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı. (2023). Faaliyet Raporu. https://www.kgm.gov.tr/SiteCollectionDocuments/KGMdocuments/MerkezBirimler/Kurumsal/FaaliyetRaporu/2023Faaliyet.pdf
• Wiyadi, E. (2020). Effect of Vegetation Profile and Air Data Rate on Packet Loss Performance of LoRa E32-30dBm 433 MHz as a Wireless Data Transmission. Riau: Journal of Physics: Conference Series.
• Xiao, F., Kuang, W., Dong, H., & Wang, Y. (2022). Backscatter-assisted collision-resilient LoRa transmission. Sensors, 22(12), 4471.
• Yasintimur, S., & Tavas, V. (2021). NB-IoT ve LoRa Haberleşme Teknolojilerinin Karşılaştırmalı Performans Analizi. İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 20(40), 297-313.
• You, I., Kwon, S., Choudhary, G., Sharma, V., & Seo, J. (2018). An enhanced LoRaWAN security protocol for privacy preservation in IoT with a case study on a smart factory-enabled parking system. Sensors, 18(6), 1888.
• Jones, D. (2005, September 1). Propagation models. Harvard University. Retrieved from https://web.archive.org/web/20050901001655/http://people.deas.harvard.edu/~jones/es151/prop_models/propagation.html