Analisi comparativa di protocolli di comunicazione real-time per la telemetria di un’auto da corsa

Telemetry plays a fundamental role in motorsport, supporting the team in the acquisition, transmission, and analysis of vehicle data. In this context, the choice of the communication protocol is crucial to ensure low latency, reliability, and efficiency in real-time data transmission. This thesis describes the design and development of a complete telemetry system for a racing car, including hardware and software. The proposed system consists of a Raspberry Pi-based data logger, equipped with an Inertial Measurement Unit (IMU) integrating an accelerometer, gyroscope, and magnetometer, a Global Positioning System (GPS) module, and two CAN interfaces. The logger acquires data from the vehicle's CANbus network and on-board sensors. The software infrastructure manages data collection, storage, and distribution. A web-based dashboard provides both real-time visualization of telemetry data and analysis of historical data through interactive graphs. The research further investigates the stability of different protocols for real-time data transmission from the logger to web clients. Specifically, three different approaches are compared: a direct connection via WebSocket, a hybrid solution combining UDP and WebSocket, and a WebRTC connection. These protocols are compared in terms of latency, stability, and ease of implementation, with the objective of identifying the best trade-off between performance, reliability, and implementation complexity for a real-time telemetry system.

La telemetria è essenziale nel motorsport, supportando il team nell'acquisizione, trasmissione e analisi dei dati provenienti dal veicolo. In questo contesto, la scelta del protocollo di comunicazione è cruciale per garantire bassa latenza, affidabilità ed efficienza nella trasmissione dei dati in tempo reale. Questo lavoro descrive la progettazione e lo sviluppo di un sistema di telemetria completo per un'auto da corsa, inclusi hardware e software. Il sistema proposto è costituito da un data logger basato su Raspberry Pi, dotato di un chip Inertial Measurement Unit (IMU) che integra accelerometro, giroscopio e magnetometro, un modulo Global Positioning System (GPS) e due interfacce CAN. Il logger acquisisce i dati dalla rete CANbus del veicolo e dai sensori a bordo. L'infrastruttura software gestisce la raccolta, l'archiviazione e la distribuzione dei dati. Una dashboard web-based fornisce sia la visualizzazione in tempo reale dei dati di telemetria, sia l'analisi dei dati storici tramite grafici interattivi. La ricerca prosegue investigando la stabilità di diversi protocolli per la trasmissione real-time dei dati dal logger ai web client. In particolare sono stati confrontati tre diversi approcci: la connessione diretta attraverso WebSocket, una soluzione ibrida che combina UDP e WebSocket e una connessione WebRTC. Questi protocolli sono stati comparati in termini di latenza, stabilità e semplicità di implementazione, con l'obiettivo di individuare il compromesso ottimale tra prestazioni, affidabilità e complessità implementativa per un sistema di telemetria real-time.