SDE SoSe26: AP 1.1 Spurerkennung mit der Pixy2.1
| Autor: | Tim Nicklas Gleisenberg |
| Modul | Mechatronik, Systementwicklung (Wahlpflichtprofil „Systems Design Engineering“), Sommersemester |
| Lehrveranstaltung: | Praktikum Systementwicklung |
| Sprint: | Bildbasierte Spurführung für autonomes Fahren |
| SVN-URL | https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Software/AlphaBot/
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Vorbereitung
Wichtig für die Spurverfolgung mit Kamera sind die Lichtverhältnisse. Für die geregelte Fahrt mit dem AlphaBot ist es notwendig die Lichtverhältnisse wie in den Abbildungen 4 und 5 dargestellt zu gewährleisten. Die oberen beiden Lichttaster müssen betätigt sein und die innenliegenden Rolläden müssen unten sein.
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Abb. 4: Lichtschalter -
Abb. 5: Innenliegende Rolläden
Planung (Plan)
Ist-Zustand
Spurerkennung aus dem vorherigen Semester regelt nur über die Pfeilposition und nicht die Krümmung bzw. ohne die x-Komponente. Daraus resultiert, dass das Fahrzeug nur eine konstante Geschwindigkeit fahren kann. Der PID-Regler ist auch nur auf diese ausgelegt. Die Pixy2.1 gibt für eine erkannte Fahrspur die Punkte P0 und P1 aus.
Ziel-Zustand
Der AlphaBot soll autonom in der rechten Fahrbahn fahren, indem die Außenlinie durch die Linienerkennung der Pixy 2.1 erkannt und darauf geregelt wird. Dabei soll die Krümmung K und der Offset zwischen Fahrzeug und Fahrbahnrand ausgegeben werden.
Die Y10 oder Y1 wird benutzt, um den Offset(Abstand) herauszugeben.
Mittels Steigungsberechnung aus P0 (X0, Y0) und P1 (X1, Y1) wird ein Winkel bestimmt, der zur Drosselung der Geschwindigkeit in den Kurven benutzt wird.
| ID | Priorität | Inhalt | Ersteller | Datum |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Offset zum rechten Fahrbahnrand muss ausgegeben werden | Tim Gleisenberg | 09.06.2026 |
| 2 | 1 | Die Spurverfolgung muss die Richtung der rechten Fahrspur ausgeben | Tim Gleisenberg | 09.06.2026 |
| 3 | 2 | Die Spurerkennung muss in Matlab Simulink realisiert | Tim Gleisenberg | 09.06.2026 |
| 4 | 2 | Die Datenübertragung muss über I2C erfolgen | Tim Gleisenberg | 09.06.2026 |
| 5 | 1 | Der Winkel des Fahrbahnvektors muss in ° ausgegeben | Tim Gleisenberg | 11.06.2026 |
Umsetzung (Do)
- Erstellung Look-Up-Tabelle für Abstand und Richtung
- Anlegen einer Simulink-Bibliothek für die Berechnung des Abstands und des Winkels
- Abstand wird per 1-D-LookUp-Tabelle herausgegeben
- Aus Start- und Endpunkt des Pfeils wird die Steigung und ein daraus abgeleiteter Winkel berechnet
Die aktuelle, lauffähige Version läuft in der Abstandsberechnung ohne die 1-D-LookUp-Tabelle, da zurzeit der alte Stand für die Querregelung verwendet wird. Dieser bezieht sich nur auf den höchsten der beiden Y-Werte
Test und Dokumentation (Check)
Die Richtigkeit der Tests wurden anhand der Fahrband getestet. Durch die Aufnahme von erwarteten Werten könnte man bestimmen, ob die Kurve nach rechts oder links geht, oder ob die Fahrbahn gerade ist.
| Req. | Beschreibung | Testergebnis | Erfüllt |
|---|---|---|---|
| 1 | Offset zum rechten Fahrbahnrand muss ausgegeben werden | Der Offset wird mittels LookUp-Tabelle berechnet und ausgegen | Ja |
| 2 | Die Spurverfolgung muss die Richtung der rechten Fahrspur ausgeben | Die rechte Fahrbahn wird erkannt und die Richtung dieser wird als Winkel ausgegeben | Ja |
| 3 | Die Spurerkennung muss in Matlab Simulink realisiert | Ist in das Hauptmodel in MATLAB Simulink 2025b integriert | Ja |
| 4 | Die Datenübertragung muss über I2C erfolgen | Sie erfolgt über I2C | Ja |
| 5 | Der Winkel des Fahrbahnvektors muss in ° ausgegeben | Wird als Arcustangens in ° angegeben | Ja |
Fehlerbehebung (Act)
Alle Test wurden bestanden und zurzeit besteht keine weiteren Baustellen, die behoben werden müssen.
Zusammenfassung
In diesem Artikel wurde mithilfe der Pixy 2.1 Kamera eine Fahrbahn erkannt und der Abstand zur dieser, sowie die Richtung der Fahrbahn mittels Winkel ausgegeben.
Ausblick
Weitere Optimierungen der Kameraeinstellung oder eine Änderung der Ausgangsgrößen für eine andere Herangehensart der Regelung ist möglich. Nach Auslegung der Regler könnte dies notwendig sein, um auf maximaler Geschwindigkeit regeln zu können.
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