AF: Laengsgeschwindigkeit (SenVx)

Im autonomen Fahrzeug ist der Hall-Sensor ein unverzichtbarer Bestandteil der Sensorik. Er ist dafür zuständig, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln und somit auch die zurückgelegte Strecke zu berechnen. Der Sensor befindet sich am Antriebsmotor und ermöglicht es zusätzlich, die Fahrtrichtung zu bestimmen. Diese Informationen sind wesentliche Komponenten des Regelkreises für die Bahnplanung und Spurführung. Die Messung der zurückgelegten Strecke ist auch für den Einparkalgorithmus von Bedeutung, da sie zur Bestimmung der Parklückengröße benötigt wird.

Primärsensor

Als Primärsensor wird ein Hall-Sensor verwerndet. Die Hall-Sensorik ist in dem Motor LRP Vector X12 StockSpec 17.5T (siehe Abb. 1) integriert.

Über den Motor mit intergrierter Hall-Sensorik ist bereits ein Artikel vorhanden, wo dieser genau erläutert wird: Hall-Sensor

Messkette

Systementwurf

Wie bereits erläutert ist die Hall-Sensorik im Antriebsmotor integriert.

Der Sensoranschlussplan, die Signalverarbeitung udn die Hardwareanbindung, sprich die Schnittstelle zur DS1104 wird bereits ausführlich in einem anderen Artikel erläutert.

Link zum passenden Kapitel: Hall-Sensor

Sensorblock - SenXXX

Abbildung 2: Modell Längsgeschwindigkeit

In dem Modell für die Geschwindigkeitsermittlung wird zuallererst überprüft, ob die Geschwindigkeit bei vx=0 ist. Dies erfolgt in dem ersten grauen Block auf der linken Seite. Hierfür wird der aktuelle Geschwindigkeitsrohwert mit den letzten 5 Werten verglichen. Über den Vergleich dieser Werte kann man bestimmen, ob das Auto aktuell steht oder sich in Bewegung befindet. Nur wenn das Auto sich bewegt wird das Signal weitergeleitet. Dieses Signal läuft anschließend über die min/max-Begrenzung, damit das Auto nicht schneller als die zugelassene Geschwindigkeit fährt. Wenn der Geschwindigkeitsrohwert über der min/max-Begrenzung liegt, wird dieser auf die Begrenzung reduziert. Im selben Zug wird die Änderungsrate (Beschleunigung) auf 1m/ss reduziert. Über die Variable "WAY_DIRECTION" wird im zweiten grauen Block die Fahrtrichtung festgelegt. Wenn die Fahrtrichtung rückwärts ist, bekommt die Geschwindigkeit ein negatives Vorzeichen.

In Abbildung 2 wird das Simulink Modell für die Längsgeschwindigkeit dargestellt.

Praktische Aufgabe

Für die praktische Aufgabe müssen alle Messwerte der Messkette, beginnend am Primärsensor gemessen werden. Hierfür wird eine Teststrecke abgefahren. Der Gliedermaßstab (siehe Abb. 3) visualisiert eine Strecke von 2 Metern. Das Fahrzeug ist mit einem kleinen Abstand zu diesem aufgestellt, damit beschleunigt werden kann und auf der Höhe des Gliedermaßstabs bereits die Sollgeschwindigkeit erreicht ist. Sobald das Fahrzeug losfährt und die Höhe des Gliedermaßstabs erreicht hat, wird die Zeit bis zum Ende der 2 Meter mit einer Stoppuhr gemessen.

Zuerst wurde diese Fahrt mit der Fernbedienung gesteuert. Dabei ist man auf das Problem gestoßen, dass es nahezu unmöglich ist, mit der Fernbedienung eine konstante Geschwindigkeit zu fahren. Aus diesem Grund entschied man sich, das ControlDesk zur Steuerung des Autos zu nutzen. Hierfür wird über das ControlDesk in einem Layout eine konstante Geschwindigkeit angegeben (siehe Abb. 4) Unter dem Slider erkennt man anhand des hellblauen Graphen, dass die Fahrgeschwindigkeit nahezu konstant ist.

Diese Messung haben wir mehrmals wiederholt und den Mittelwert der gemessenen Zeit genommen, um einen möglichst genauen Wert zu erhalten. Während der Messungen haben wir parallel die Variablen der Messkette vom Primärsensor bis zur Geschwindigkeit mit den ControlDesk aufgezeichnet und in einer Datei für die weitere Auswertung abgespeichert. Als Referenz werden die 2 Meter des Gliedermaßstabs genommen. Für die Zeit wurden im Schnitt 2,4 Sekunden gestoppt. Daraus ergibt sich eine Geschwindigkeit von 0,83 m/s.

Signalanalyse

Liste offener Punkte (LOP)

Tabelle 1: Liste offener Punkte (LOP)
#	Problem	Analyse	Maßnahme	Freigabe	Wirksamkeit	Dokumentation
1	Wert urückgelegter Strecke ist negativ		Vorzeichen auf + ändern
2

Zusammenfassung

Der Hall-Sensor ist funktionsfähig. Sämtliche Werte lassen sich plotten und stimmen im groben mit dem Referenzwert überein. Die einzige Ausnahme ist die Messung der gefahrenen Strecke, welche aufsummiert wird und in den negativen Bereich läuft

Dokumentation in SVN

Link zu Messdaten: Messdaten
Link zur MATLAB^®-Auswertung: Matlab Auswertung
Datenblatt LRP Vector X12 StockSpec: LPR Vector X12 StockSpec

→ zurück zum Hauptartikel: Praktikum SDE | SDE-Team 2023/24 | Lernzielkontrolle 1