AEP: Einparken

Autoren: Niklas Reeker, Oliver Scholze
Betreuer: Prof. Schneider, Prof. Göbel, Marc Ebmeyer

Einleitung

In diesem Kapitel wird der Ist-Zustand des Fahrzeugs zu Beginn des Wintersemesters 23/24 ermittelt. Des Weiteren werden alle Änderungen beschrieben, die zu einem lauffähigen Einparkalgorithmus führen.

Funktionsweise des AEP

Die Funktionsweise ist sowohl in CCF_Online als auch im CCF_Offline identisch. In der Datei "start.m" können zwei Varianten ausgewählt werden. Zum einen wird lediglich die Parklücke gesucht und das Fahrzeug wird bei erfolgreicher Lokalisierung der Parklücke gestoppt. Die andere Variante hingegen parkt das Fahrzeug nach Auffinden einer Parklücke eigenständig ein. Das Fahrzeug durchläuft ein Stateflow, der durch Bedingungen gesteuert wird, welche mithilfe von Sensorwerten und Berechnungen erfüllt werden können, diesen Vorgang.

Für eine genauen Einblick in die Funktionsweise steht der Artikel: AEP - Einparkalgorithmus zur Verfügung.

Projektplanung

Hier werden sämtliche Sprint Ordner verlinkt, in denen die A3 Blätter und andere relevante Daten enthalten:

• Sprint 1
• Sprint 2
• Sprint 3

Inbetriebnahme

• Sensor-/Aktortest AEP: Einparken

Ziel-Zustand

Die AEP ist wieder in einen lauffähigen Zustand versetzt. Sowohl Simulation als auch das online-Modell sind funktionsfähig.

Der angestrebte Soll-Zustand muss klar spezifiert werden. Ausgehend vom angestrebten Ziel führt das Rückwärts-Denken in der Regel zu besseren Lösungen als die Suche ohne klares Ziel. Bei der Bestimmung des Ziel-Zustands muss auch geklärt werden, wie sich feststellen lässt, dass der Ziel-Zustand erreicht ist. Wie messen wir, ob die Problemlösungen erfolgreich sind? Welche Basis oder Kennzahl dient als Vergleichsmaßstab?

Ziel-Zustand - Sprint1

In dem ersten Sprint sollen die Parameter überprüft und neu berechnet werden. Des Weiteren soll das Problem genau festgelegt werden, weshalb das AEP nicht funktionsfähig ist. Genaue Maßnahmen sind in dem A3 Lösungsblatt zu finden.

Ziel-Zustand - Sprint2

Das Ziel des Sprintes und das messbare Kriterium, welches das Ziel definiert, ist das Autonome Einparken des Fahrzeugs auf der Testtrecke in einer großen Parklücke. Ergänzend dazu wird der Wiki-Artikel weitergeführt, Versuche und Debugging der Software für autonome Einparken durchgeführt.

Ziel-Zustand - Sprint3

Das Ziel des dritten Sprints besteht darin, das autonome Einparken auf der Teststrecke zu realisieren und der Stateflow korrekt arbeitet. Als Nachweis sollen zwei Videos des Einparkvorgangs dienen, welches im Ordner Sprint 3 des AEP abgelegt wird.

Zu diesem Zweck werden zwei Ziele festgelegt, da das AEP zwei Durchführungsversionen bereitstellt. Diese können im Startprogramm ausgewählt werden. Die erste Version führt ein vollständiges seitliches Einparken durch, während die zweite Version die Parklücke sucht und bei Auffinden einer geeigneten Parklücke anhält.

AEP - Parameter

In diesen Abschnitt werden die relevanten Parameter überprüft und deren Auswertung in den Tabellen notiert.

Sensordaten

Hier werden relevante Sensordaten für das Einparken überprüft.

Tabelle: Überprüfung der Sensordaten

Testfall ID	Parameterbezeichnung	Ersteller	Datum	Ist - Werte	Soll - Werte	Ergebnis	Prüfer	Datum	Bemerkung
1	SenVx_sx_K_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	- 2 m	2 m	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Strecke ist negativ
2	SenGier_psi_filt_K_f64	Niklas Reeker	17.10.2023			n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023
3	SenAbs_xVR_K_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	/ cm	15 cm	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Lookup-table Parameter müssen aktualisiert werden (siehe AF:_Abstandssensorik_(SenAbs))
4	SenAbs_xHR_K_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	/ cm	15 cm	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Lookup-table Parameter müssen aktualisiert werden (siehe AF:_Abstandssensorik_(SenAbs))
5	SenAbs_yHR_K_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	/ cm	15 cm	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Lookup-table Parameter müssen aktualisiert werden (siehe AF:_Abstandssensorik_(SenAbs))
6	SenAbs_yHL_K_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	/ cm	15 cm	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Lookup-table Parameter müssen aktualisiert werden (siehe AF:_Abstandssensorik_(SenAbs))

Konstante Eingangsparameter des Fahrzeugs

Hier werden die Basisdaten überprüft und in der Tabelle notiert. Zusätzlich werden die Ist-Werte eingetragen und mit den Soll-Werten (die selbst ermittelt werden) verglichen. Sollten diese nicht übereinstimmen, werden die Parameter in der Software sofort angepasst. Hinweis: Die Parameter werden nicht zusätzlich erklärt, da diese in den nützlichen Links und der Software ausführlich erklärt sind. Außerdem werden die Berechnungen nicht aufgeführt, da diese ebenfalls in den nützlichen Links beschrieben ist.

Tabelle: Parameter Dateien

Dateiname	File Revision	by
param_AEP.m Datei: [1]	7759	Weiran Wang
param_CAR.m: [2]	5326	Stefan Arndt

Für ein einheitlichen Verständnis für die Abmessung des Fahrzeugs, wird die folgende Abbildung aufgeführt. Darauf wird das Fahrzeug abgebildet, sowie relevante Parameter für die pram.CAR.m Datei eingezeichnet.

Tabelle: Überprüfung der konstanten Eingangsparameter des Fahrzeugs

Testfall ID	Parameterbezeichnung	Ersteller	Datum	Ist - Werte	Soll - Werte	Ergebnis	Prüfer	Datum	Bemerkung	Änderung erfolgt (Soll i.O.)
1	PAR_AEP_Measure_or_Park	Niklas Reeker	17.10.2023	2	2	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Auswahl zwischen Einparken oder Parklücke messen	-
2	PAR_AEP_Laenge_Parkbucht_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	5,21m	5,2m	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Entfernung ab dem die Parkplatzsuche beendet wird.	-
3	PAR_AEP_Abstand_Startkoordinate_Parkbucht_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,415m	0,5m	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		i.O.
4	PAR_AEP_Suchgeschwindigkeit_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,3	0,3	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		-
5	PAR_AEP_Vermessgeschwindigkeit_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,1	undefiniert	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Parameter muss am Fahrzeug getestet werden
6	PAR_AEP_Einparkgeschwindigkeit_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	-0,3	-0,3	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		-
7	PAR_AEP_Stoppgeschwindigkeit_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0	0	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		-
8	PAR_AEP_Lenkung_MAX_Rechts_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	-0,4014rad (-23°)	-0,3839rad (-22°)	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		i.O.
9	PAR_AEP_Lenkung_Mittelstellung_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0°	0°	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		-
10	PAR_AEP_Lenkung_MAX_Links_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,4014rad (23°)	0,4363rad (25°)	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		i.O.
11	PAR_AEP_IR_MIN_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,02m	0,02m	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		-
12	PAR_AEP_IR_MAX_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,299m	0,3m	i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		-
13	PAR_AEP_Umschlagwinkel_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,5738rad	0,6957rad	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Ist entspricht 32,88° und soll entspricht 39,86°, Fahrzeugbreite ist von 0,2m auf 0,29m gestiegen durch Bumper	i.O.
14	PAR_AEP_Parkluecke_Soll_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,6988m	0,8342m	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Da sich Fahrzeuglänge durch hinzufügen von Bumper verlängert hat.	i.O.
15	PAR_AEP_Korrekturstrecke_Vor_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,03m	undefiniert	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Parameter muss am Fahrzeug getestet werden	i.O.
16	PAR_AEP_Korrekturfaktor_Rueck_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,3%	undefiniert	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Parameter muss am Fahrzeug getestet werden	i.O.
17	PAR_AEP_Korrekturstrecke_Rueck_MAX_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,2075m	undefiniert	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Parameter muss am Fahrzeug getestet werden	i.O.
18	PAR_AEP_Parkluecke_Rueck_Parallel_MIN_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,95m	undefiniert	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Parameter muss am Fahrzeug getestet werden	i.O.
19	PAR_AEP_Streckenbegrenzung_Rueck_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,225m	undefiniert	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Parameter muss am Fahrzeug getestet werden	i.O.
20	PAR_AEP_Schlussparkwinkel_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,0255rad	-0,0087rad	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Entspricht -0,5° parallel zur Fahrbahn(in SW notiert)	i.O.
21	PAR_CAR_Fahrzeuglaenge_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,43m	0,5m	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		i.O.
22	PAR_CAR_Mitte_Hinterachse_Ende_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,1m	0,12m	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023		i.O.
23	PAR_AEP_Schlussparkwinkel_ohne_Korrekturzug_f64	Niklas Reeker	17.10.2023	0,085	0	n.i.O.	Oliver Scholze	17.10.2023	Entspricht 4,9°	i.O.

Endzustand des AEP vom Carolocup-Fahrzeugs

Dieses Kapitel widmet sich dem Endzustand sowohl des Offline- als auch des Online-Modells im Rahmen des SDE 2-Praktikums. Es bietet eine detaillierte Darstellung der aktuellen Funktionalitäten sowie kritische Betrachtungen, um Schwachstellen und Bereiche für Verbesserungen zu identifizieren.

Darüber hinaus werden in diesem Abschnitt nicht nur die bestehenden Erfolge erörtert, sondern auch aufgezeigt, an welchen Stellen Optimierungen und Weiterentwicklungen notwendig sind. Das Ziel besteht darin, dass zukünftige Semester auf diesen Erkenntnissen aufbauen können, um ihre Ziele effizienter zu erreichen.

Offline-Modell

Das CCF_Offline ermöglichte das automatische Einparken des Fahrzeugs in Simulation ab dem Sprint 2 Termin. Die Integration der Schaltereinheit zur Unterstützung neuer Fahrzeugerweiterungen führte jedoch zu verschiedenen Problemen und Fehlermeldungen im Simulink-Modell. Eine detaillierte Analyse ist erforderlich, um die Simulation erfolgreich zum Laufen zu bringen.

Die Modifikationen wurden am 09.01.2024 vorgenommen, wobei die Signalverarbeitung der Gierrate überarbeitet und um die Fahrzeugerweiterungen eingebunden wurde. Seitdem ist die Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt und das System arbeitet nicht wie beabsichtigt.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Simulation zwar die Fahrzeugdaten simuliert, jedoch deutliche Abweichungen bei den Sensorwerten auftreten können, insbesondere bei der Gierrate. Dies hat die Weiterentwicklung des CCF_Online deutlich verzögert.

Nützliche Links

→ zum Artikel Einparkalgorithmus: AEP - Einparkalgorithmus
→ zum Artikel Einparksensorik: AEP - Einparksensorik
→ zum Artikel AEP-Autonomes Einparken: AEP - Einparksensorik

Mögliche Software

• Matlab 2019b
• Matlab Simulink 2019

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