SoSe24 - Autonomes Einparken (AEP)

Abb. 1: Autonomes Einparken (AEP)

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Thema:	Autonomes Einparken (AEP)
Workshoptermin:	23.05.2024
Lernzielkontrolle 2:	06.06.2024

Einleitung

Eine Disziplin des Autonomen Fahrens ist das Autonome Einparken. Dieses wird mittels Stateflow realisiert.

Eine Einführung in Stateflow finden Sie hier:

• Getting Started with Stateflow
• Stateflow Onramp

Lernziele

Nach erfolgreicher Teilnahme am Workshop:

• können Sie den Ablauf des Einparkalgorithmus zeichnen.
• kennen Sie die wichtigsten Parameter, um das Einparken zu parametrieren.
• können Sie die Funktion der Einparksensorik beschreiben und haben diese erfolgreich getestet.
• können Sie Stateflow bedienen und debuggen.
• können Sie in der Simulation autonom einparken.

Bewertung

Die Bewertung erfolgt im Rahmen der Lernzielkontrolle 2 am 06.06.2024.

Voraussetzungen

• Für den Workshop benötigen Sie MATLAB/Simulink in der Version 2019b.
• Studieren Sie die Praktikumsordnung.
• Die unter Vorbereitung aufgeführten Aufgaben sind vor dem Workshoptermin vorzubereiten. Der Workshop baut auf Ihre Vorbereitung auf.

Der Workshop setzt nachfolgende Kenntnisse voraus:

• die Grundlagen der Programmierung,
• der Umgang mit der Versionsverwaltung SVN und
• der Umgang mit MATLAB/Simulink.
• der Umgang mit Stateflow.

Ablauf des Praktikums

Tabelle 1: Agenda des Workshops

Uhrzeit	Agenda	Form	Bearbeiter
08:15	Begrüßung		Prof. Schneider
08:20	2.1.1 Gyro LPR510AL	Einzelpräsentationen, max. 5 Minuten	Daniel Block, Paul Janzen
08:35	2.1.2 Lego Gyro	Einzelpräsentationen, max. 5 Minuten	Dennis Fleer, Philipp Sander
08:40	2.1.3 Gyro LPR530AL	Einzelpräsentationen, max. 5 Minuten	Marc Ebmeyer
08:45	2.2 Theorie des AEP	Einzelpräsentationen, max. 5 Minuten	Yunkai Lin, Xiangyao Liu, Yuhan Pan
08:50	2.3 Aktueller Stand des AEP-Algorithmus	Einzelpräsentationen, max. 10 Minuten	Dennis Fleer
09:00	2.4 Test der Einparksensorik	Einzelpräsentationen, max. 10 Minuten	Geändert: Philipp Sander
09:10	2.5 AEP Simulation	Einzelpräsentationen, max. 10 Minuten	Paul Janzen
09:20	2.6 AEP Sensorik	Gruppenarbeit am Fahrzeug, max. 30 Minuten	alle
10:00	2.7 Autonomes Einparken	Gruppenarbeit am Fahrzeug, max. 25 Minuten	alle
10:25	Zusammenfassung	Gruppenarbeit am Whiteboard	alle
10:30	Veranstaltungsende

Versuchsvorbereitung

Hausaufgabe 1.1 Einparkalgorithmus

Arbeiten Sie sich anhand der HSHL-Wiki Artikel und der angegebenen Quellen [1-3] in den Einparkalgorithmus ein.

Beantworten Sie die Fragen:

1. Wie breit muss die Lücke mindestens sein, damit ein Einparkmanöver möglich ist?
2. In welchem lateralen Abstand p beginnt man das Parkmanöver?
3. Welchen Kreisbogen sollte man fahren, wie groß ist also der Lenkwinkel α?
4. Zeichnen Sie ein Zustandsdiagramm mit yED, welches die Zustände und Transitionen des Einparkalgorithmus veranschaulicht.

Hausaufgabe 1.2 Simulation des Einpark Assistenten (EPA)

Schauen Sie sich die Parksimulation in Simulink an und erarbeiten Sie die nachfolgenden Fragen.

1. Wo sind die Parameter gespeichert?
2. Welches sind die wichtigsten Parameter?
3. Welches Fahrzeugmodell ist bei der Fahrt hinterlegt?
4. Welche Parksensorik wird simuliert?
5. Welcher Parkalgorithmus ist hinterlegt? Zeichnen Sie ein Zustandsdiagramm mit yED.

Wiki-Link: AEP_-_Einparkalgorithmus

Hausaufgabe 1.3 Simulation der Einparksensorik (SenAbs)

Machen Sie sich mit dem Simulink-Block SenAbs vertraut. Beantworten Sie die nachfolgenden Fragen.

1. Wie wird die Parksensorik simuliert?
2. Wie werden Objekte in der Simulation detektiert ?
3. Welches Optimierungspotential fällt Ihnen auf?
4. Machen Sie sich mit der Testfunktion GUI_Test.m für die Einparksensorik vertraut.

Links:

• AEP_-_Einparksensorik
• AEP_-_Einparksensorik#Test_der_Funktion_der_Einparksensorik

Testverzeichnis:

https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Testdokumente/Unittests/AEP/IR_Sensorik/GUI_Test.m

Hausaufgabe 1.4 Simulation des Einparkens

1. Simulieren Sie das autonome Einparken.
2. Verfolgen und analysieren Sie in Statflow die Zustandsübergänge. Wird der Algorithmus korrekt durchlaufen?
3. Erarbeiten Sie Verbesserungsvorschläge für die Simulation.
4. Messen Sie hierzu die Simulationszeiten in Simulink und identifizieren Sie die "Zeitfresser". Wie lässt sich die Simulation beschleunigen?

Workshop

Aufgabe 2.1 Präsentation der Ergebnisse von Workshop 2

Dauer: 15 Minuten

• Präsentieren Sie in 5 Minuten anhand Ihres Wiki Artikels die Ergebnisse von Workshop 2.

Tabelle 1: Präsentation der Workshopergebnisse

#	Thema	Sensor	Team
1	Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 1 - SoSe2024	Wagen 1 - Gyro LPR510AL	Daniel Block, Paul Janzen
2	Workshop 2 - SenGier/SabGier - Gruppe 2 - SoSe2024	Wagen 2 - Lego Gyro	Dennis Fleer, Philipp Sander
3	Workshop 2 - SenGier/SabGier - LPR530AL	Wagen 2 - Gyro LPR530AL	Marc Ebmeyer

Arbeitsergebnis: Übersicht der Funktion der Gierratensensoren der Wagen

Aufgabe 2.2 Theorie des AEP

Dauer: 5 Minuten

1. Präsentieren Sie den aktuell geplanten EPA-Algorithmus aus der Hausaufgabe 1.1.
2. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.

Präsentation von: Yunkai Lin, Xiangyao Liu, Yuhan Pan

Aufgabe 2.3 Aktueller Stand des AEP-Algorithmus

Dauer: 10 Minuten

1. Präsentieren Sie bitte Ihre Arbeitsergebnisse aus der Vorbereitungsaufgabe 1.2.
2. Beschreiben Sie die Eingangsparameter.
3. Beschreiben Sie die Ausgangsparameter.
4. Beschreiben Sie das Zustandsmodell.

Arbeitsergebnis: Übersicht über das Modul AEP als Statusbericht

Präsentation von: Dennis Fleer

Aufgabe 2.4 Test der Einparksensorik

Dauer: 10 Minuten

1. Präsentieren Sie bitte Ihre Arbeitsergebnisse aus der Vorbereitungsaufgabe 1.3.
2. Testen Sie die aktuelle MATLAB Funktion in SenAbs - Abstandssensorik mit der Test-GUI und dokumentieren Sie das Modultestergebnis.
3. Erläutern Sie die Simulation der Einparksensorik.
4. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.

Arbeitsergebnis: Modultestbericht, Liste offener Punkte (LoP)

Präsentation von: Philipp Sander

Aufgabe 2.5 AEP Simulation

Dauer: 10 Minuten

1. Präsentieren Sie bitte Ihre Arbeitsergebnisse aus der Vorbereitungsaufgabe 1.4.
2. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.

Präsentation von: Paul Janzen

Aufgabe 2.6 AEP Sensorik

Dauer: 30 Minuten

1. Teilen Sie sich auf die beiden Wagen auf.
2. Prüfen Sie die Einparksensorik mit einer geeigneten Referenz.
3. Dokumentieren Sie Ihren Systemtest.

Arbeitsergebnis: Systemtestbericht

Aufgabe 2.7 Autonomes Einparken

Dauer: 25 Minuten

1. Teilen Sie sich auf die beiden Wagen auf.
2. Starten Sie den Einparkvorgang.
3. Analysieren Sie den Ablauf des Einparkvorgangs.
4. In welchem Zustand bei welcher Transition treten Probleme auf?
5. Erarbeiten Sie Lösungsoptionen

Arbeitsergebnis: Systemtestbericht

Literatur

1. Herrmann, N.: Mathematik ist überall - 6. Das Parallelpark Problem. Berlin, Boston: Oldenbourg Verlag, 4. Auflage, 2012. ISBN: 978-3-486-71610-8
2. Herrmann, N., u.A.: Ein mathematisches Modell zum Parallelparken. Inst. f. Angew. Mathematik, Univ. Hannover. URL. Abgerufen am 01.04.2014
3. Kochen, M., Isermann, R. (Hrsg.): Fahrdynamikregelung - 14 - Parkassistent. Wiesbaden: Vieweg, 2006. ISBN 978-3-8348-9049-8

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