JetRacer: Spurführung mit künstlicher Intelligenz und MATLAB/Simulink

Abb. 1: JetRacer AI Pro von Waveshare

Autor: Md Limon Apu
Art: Bachelorarbeit
Starttermin: 16.10.2023
Abgabetermin: 14.01.2024
Betreuer: Prof. Schneider

Einführung

Der JetRacer ist ein Modellbaufahrzeug im Maßstaß 1:10. Der Hauptsensor ist eine Monovideokamera und die Datenverarbeitung erfolgt auf einem NVIDIA^® Jetson Nano^™.

Aufgabenstellung

1. Einarbeitung in das bestehende Framwework und Dokumentation
2. Nutzung von MATLAB^®/Simulink zum Anlernen des Jetson Nano.
3. Implementierung und Optimierung eines Reglers für die Spurführung (z. B. PD-Regler)
4. Anlernen der KI für den Rundkurs im Labor Autonome Systeme
5. Optimierung der Spurführung anhand der Parameter Fahrgeschwindigkeit und Präzision der Spurführung
6. Bewertung der Vor- und Nachteile der Programmierungebungen
7. Dokumentation nach wissenschaftlichem Stand im HSHL-Wiki

Project Plan

The planning of the entire project

Worktime in the lab - Monday & Friday
Weekly Lab meeting - Monday

Research Results

Researching on the topic two most important part is Jetracer & Line following algorithm. And lots of research has been done on those regards topic and following are some notable references and which will be implemented on during this thesis duration.

• Jetracer is a AI based race car made by NVIDIA [1] for various project such as line following , the full configuration, connectivity and other material of the Jetracer can also be found in the official GitHub Jetracer page [2].
• For configuration and Connecting to the network following the link Jetracer: Teach-In Tutorial can be helpful to set up the full process.
• Describing the training process and experiments related to autonomous movement [3], this paper can give an clear outline for the full process. Also for object and design development [4] this paper give full insight with CNN and more technique.
• Line following following process is can be difficult in various way, for vision based technique shown in this paper [5] its also very challenging to achieve the goal. And for CNN based technique which also can be done [6] has been discussed in the paper.
• Lastly for motion control of the Jetracer which will be operate real time the system can be control & manage is achieve in this paper [7].
• Additional resources : For steering angle prediction [8], MATLAB deep learning model [9], Video classification in MATLAB [10].

• As a Result while doing the research both of the method(Computer vision and CNN) can be done extensively and mostly vision based technique will be used in this process.

Choose Environment

• For this thesis, MATLAB will be used as a main Application. It has several advantages while doing the process such as real time system [11], extensive MATLAB libraries and toolboxes, compatibility with Jetson nano hardware [12] .
• To create a simple morphologic box (Zwicky box) for the project can be outline as this:

Hard- and Software Setup

• For the setup of Jetracer hardware it can be easily done following the manual [13], [[14]] and assemble it [15] .

• For Software setup firstly the Jetracer which has the Jetracer AI Kit on SD card to set it up and all the config. which the full process can be found in [16].

• MATLAB also is been installed on the local device to operate and manage the Jetracer. Then the addon package of nvidia-jetson is also installed for the hardware package. Various other package also been installed for this project such as Deep-learning, computer-vision, also gpu-computing.

Model development

• Firstly connecting to the Jetracer and MATLAB according to the [17] MATLAB documentation, which help up to setup the full process.
• For modeling the project it can be make as simple as possible to understand the steps to follow, in this paper [18],it shows some of the ideas and implementation can be done.
• A outline of the line following algorithm diagram can be:

• Firstly the

Anforderungen

Das Projekt erfordert Vorwissen in den nachfolgenden Themengebieten. Sollten Sie die Anforderungen nicht erfüllen müssen Sie sich diese Kenntnisse anhand im Rahmen der Arbeit anhand von Literatur/Online-Kursen selbst aneignen.

• Erfahrungen mit Künstlicher Intelligenz/Deep Learning
• Programmierung in MATLAB^®, C++, Python
• Dokumentenversionierung mit SVN

Anforderungen an die wissenschaftliche Arbeit

• Wissenschaftliche Vorgehensweise (Projektplan, etc.), nützlicher Artikel: Gantt Diagramm erstellen
• Wöchentlicher Fortschrittsberichte (informativ), aktualisieren Sie das Besprechungsprotokoll - Live Gespräch mit Prof. Schneider
• Projektvorstellung im Wiki
• Tägliche Sicherung der Arbeitsergebnisse in SVN
• Tägliche Dokumentation der geleisteten Arbeitsstunden
• Studentische Arbeiten bei Prof. Schneider
• Anforderungen an eine wissenschaftlich Arbeit

SVN-Repositorium

• SVN-Repositorium

Getting started

Lesen Sie zum Einstieg diese Artikel

• Siddiquy, T.: Automated lane following of a Waveshare JetRacer with artificial intelligence. Bachelorarbeit
  
• Kamal, A.: JetRacer: Optimierung der Streckenführung. Projektarbeit
• Gantt Diagramm erstellen
• Tipps zum Schreiben eines Wiki-Artikels
• PAP Designer Einstieg
• Einführung in SVN

Mögliche Folgethemen

• Kreuzungserkennung
• Vorfahrterkennung
• Hinderniserkennung und Umfahrung
• Schildererkennung

Nützliche Artikel

• Deep Learning with MATLAB, NVIDIA Jetson, and ROS
• NVidia: JetRacer
• [19]
• Waveshare Wiki

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