This thesis examines compression algorithms for time series operational data which are collected from the Controller Area Network (CAN) bus in an automotive Internet of Things (IoT) setting. The purpose of a compression algorithm is to decrease the size of a set of time series data (such as vehicle speed, wheel speed, etc.) so that the data to be transmitted from the vehicle is small size, thus decreasing the cost of transmission while providing potentially better offboard data analysis. The project helped improve the quality of data collected by the data analysts and reduced the cost of data transmission. Since the time series data compression mostly concerns data storage and transmission, the difficulties in this project were where to locate the combination of data compression and transmission, within the limited performance of the onboard embedded systems. These embedded systems have limited resources (concerning hardware and software resources). Hence the efficiency of the compression algorithm becomes very important. Additionally, there is a tradeoff between the compression ratio and real-time performance. Moreover, the error rate introduced by the compression algorithm must be smaller than an expected value. The compression algorithm contains two phases: (1) an online lossy compression algorithm - piecewise approximation to shrink the total number of data samples while maintaining a guaranteed precision and (2) a lossless compression algorithm – Delta-XOR encoding to compress the output of the lossy algorithm. The algorithm was tested with four typical time series data samples from real CAN logs with different functions and properties. The similarities and differences between these logs are discussed. These differences helped to determine the algorithms that should be used. After the experiments which helped to compare different algorithms and check their performances, a simulation is implemented based on the experiment results. The results of this simulation show that the combined compression algorithm can meet the need of certain compression ratio by controlling the error bound. Finally, the possibility of improving the compression algorithm in the future is discussed. / Denna avhandling undersöker komprimeringsalgoritmer för driftdata från tidsserier som samlas in från ett fordons CAN-buss i ett sammanhang rörande Internet of Things (IoT) speciellt tillämpat för bilindustrin. Syftet med en kompressionsalgoritm är att minska storleken på en uppsättning tidsseriedata (som tex fordonshastighet, hjulhastighet etc.) så att data som ska överföras från fordonet har liten storlek och därmed sänker kostnaden för överföring samtidigt som det möjliggör bättre dataanalys utanför fordonet. Projektet bidrog till att förbättra kvaliteten på data som samlats in av dataanalytiker och minskade kostnaderna för dataöverföring. Eftersom tidsseriekomprimeringen huvudsakligen handlar om datalagring och överföring var svårigheterna i det här projektet att lokalisera kombinationen av datakomprimering och överföring inom den begränsade prestandan hos de inbyggda systemen. Dessa inbyggda system har begränsade resurser (både avseende hårdvaru- och programvaruresurser). Därför blir effektiviteten hos kompressionsalgoritmen mycket viktig. Dessutom är det en kompromiss mellan kompressionsförhållandet och realtidsprestanda. Dessutom måste felfrekvensen som införs av kompressionsalgoritmen vara mindre än ett givet gränsvärde. Komprimeringsalgoritmen i denna avhandling benämns kombinerad kompression, och innehåller två faser: (1) en online-algoritm med dataförluster, för att krympa det totala antalet data-samples samtidigt som det garanterade felet kan hållas under en begränsad nivå och (2) en dataförlustfri kompressionsalgoritm som komprimerar utsignalen från den första algoritmen. Algoritmen testades med fyra typiska tidsseriedataxempel från reella CAN-loggar med olika funktioner och egenskaper. Likheterna och skillnaderna mellan dessa olika typer diskuteras. Dessa skillnader hjälpte till att bestämma vilken algoritm som ska väljas i båda faser. Efter experimenten som jämför prestandan för olika algoritmer, implementeras en simulering baserad på experimentresultaten. Resultaten av denna simulering visar att den kombinerade kompressionsalgoritmen kan möta behovet av ett visst kompressionsförhållande genom att styra mot den bundna felgränsen. Slutligen diskuteras möjligheten att förbättra kompressionsalgoritmen i framtiden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-239065 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Xing, Renzhi |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2018:722 |
Page generated in 0.0737 seconds