Softwarearchitektur des Fahrzeugs

Autor:

M.Anas Habbaba (Diskussion) 18:42, 28. April. 2020 (CET)

Lihui Liu (Diskussion) 18:42, 28. April. 2020 (CET)

Einleitung

In diesem Artikel "Softwarearchitektur des Fahrzeugs" geht es um Beschreibung der Softwarearchitektur des Fahrzeugs CaroloCup. Im Kapitel Parameterdateien wird auf die Parameter eingegangen, die gebraucht werden, um Simulinkmodell einzuführen. Im nächsten Kapitel wird der Datenfluss in beiden Modi beschrieben. Die Modi sind Offline-Modus und Online-Modus. Im Offline-Modus wird das ganze Fahrzeug simuliert, ohne echte Bestandteile. Durch Online-Modus wird das Fahrzeug, das es gibt, durchgeführt. In dem Modus werden die Daten von echten Sensoren gemessen.

Folgende ist eine Übersicht der Datenfluss von dem autonomen Fahrzeug.

Diese Übersicht dient Verständnis des autonomen Fahrzeug zu aufbauen. Indem obere Blöcke sich um Architektur des autonomen Fahrzeug handeln, die untere Blöcke sind einzelne Module, die zu den oberen Blöcken gehören.

Um das Fahrzeug autonomen zu fahren, muss Sensoren und LiDar zuerst wahrnehmen, dadurch, dass Distanz und Geschwindigkeit gemessen werden. OSE plant zu fahrende Spur mittels Kamera, Das Fahrzeug wird mit BSF die Längs- und Querregelung bestimmt, damit es nach gewünschte Richtung fahren. Zur Realisierung des Einparken muss eine Parkenlücke gefunden wird, AEP dient zur Berechnung der benötigte Platzt, anschließend wird einerseits die zu fahrenden Geschwindigkeiten während des Einparkvorgangs, andereseits die maximal erlaubte Einparkwinkel definiert. Zuletzt fährt das Fahrzeug zyklisch mit diesem Verlauf wieder.

Anforderungen

Die Abbildung 1.1 zeigt REQ10.3250 Modellierung der System- und Softwarearchitektur.

Abbildung 1.1: REQ10.3250

Für das Pflichtenheft wurden folgende Anforderung erstellt. Es ist in der Abbildung 1.2 zu sehen.

Abbildung 1.2: Pflichtenheft für REQ10.3250

Parameterdateien

Die Parameterdateien befinden sich in Ordner SVN/Software/CaroloCupFahrzeug/parameter. In den Parameterdateien handelt sich um die Parameter, die für Realisierung der Funktionen des Fahrzeugs benötigt sind. In diesem Kapital werden die Parameter in drei Unterkapitel eingeteilt. Parameter in Online-Modus, Offlinemodus und gemeinsame Parameter.

Parameter im Online-Modus

In dem Kapitel geht es um die Parameter, die nur im Online-Modus benötigt sind

param_AKT_online

param_AKT_online.m ist für AKT-Aktoren-Online. Die Parameterdatei stellt die Parameter zur Ansteuerung der Aktoren. Die Parameter führen zur Steuerung des Lenkwinkels, Gaspedals sowie zum Schutz des Fahrzeugs im Online-Modus.

param_SEN_online

Durch Hilfe von den Parametern in der Datei werden die aus den Sensoren (z.B. Infrarotsensor, Gierratensensor und Geschwindigkeitssensorik) gelieferten Spannungen im Online-Modus in notwendige Daten (Distanz, Geschwindigkeit) umgerechnet. Die Parameter befinden sich in der Datei : "param_SEN_online under" : "\Software\CaroloCupFahrzeug\parameter" in SVN. Die Datei hat viele Parameter, die in Simulink benötigt sind. Als Beispiel zeigt die Abbildung 2.1.2, wie und wo der Parameter "PAR_SenGier_UmrechFaktor_K_f64" eingesetzt werden.

Abbildung 2.1.2: Der benutzte Parameter "PAR_SenGier_UmrechFaktor_K_f64" in Simulink

Parameter im Offline-Modus

param_SEN_offline

Das Ziel der Datei param_SEN_offline ist die Simulation der Sensoren. Indem zuerst die Fahrbahntype ausgewählt wird, danach werden die Positionen und Dimensionen der parkenden Fahrzeuge für das autonome Einparken und die Straßendimension für die Bahn- und Spurführung erstellt. Folgende ist ein Datenfluss, der eine Struktur des Sensoren im Offline zeigt.

Diese Datenfluss zeigt, dass die Fahrbahntype nach Simulinkmodus 1-3 und Simulinkmodus 4 unterschieden werden. Danach fährt das Fahrzeug entweder im Zustand Fahrbahn ohne Kreuzung oder im Zustand Fahrbahn mit Kreuzung. Um eine Parklücke zu finden, werden sowohl die horizontale als auch vertikale Position bestimmt.

Die Abbildung 2.2.1 zeigt den Parameter PAR_SenKam_Stoplinien_f64 aus der Datei param_ESM_offline in Simulink.

Abbildung 2.2.1: Der Parameter PAR_SenKam_Stoplinien_f64 aus der Datei param_ESM_offline in Simulink

param_ESM_offline

Die Parameter der Datei dienen zur Simulation des Moduls Einspurmodell im Offline-Modus. Diese Parameter bestimmen die Länge, Breite und die Masse des Fahrzeugs sowie Informationen über Reifen und Aktordynamik. Die Parameter haben Wirkungen auf die Geschwindigkeit und die Stabilität des Fahrzeugs. Mit den Daten kann der Schwerpunkt des Fahrzeugs berechnet werden. Unter [[1]] sind einige Parameter, die im Einspurmodell benutzt werden, zu sehen. Die Parameter kommen aus der Datei param_ESM_offline, die sich unter folgendem Pfad in SVN befinden: "\Software\CaroloCupFahrzeug\parameter".

param_VIS_offline

In dieser Datei sind die Parameter für Visualisierung. Im Offline-Betrieb werden die Schritten der fahrenden Bahn durch Plot angezeigt.

% param_VIS_offline
% Parameter für die Visualisierung


global PAR_VIS_Anzahl_Schritte_n; % Alle 50 Schritte die gefahrende Bahn plotten
global plot_puffer_x plot_puffer_y;
global h_fahrzeug h_richtung;

PAR_VIS_Anzahl_Schritte_n = 100; % Alle 50 Schritte die gefahrende Bahn plotten

param_AKT_offline

Die Datei param_AKT_offline beinhaltet keine Parameter und ist zurzeit leer.

Gemeinsame Parameter

param_CAR

Im param_CAR.m beschreibt die Dimensionen und die Masse des Fahrzeug.

param_AEP

Diese Datei bietet die Parameter, die Funktion des automen Enparkens realisiert können. Dadurch, dass die benötigt Parklücke und die Geschwindigkeit während des Einparken eingegenben werden. Es werden ein seitlicher Abstand zu den Hindernissen von 8cm angenommen und die Maße des Fahrzeug aus param_CAR.m verwendet.

param_BSF

Bei dieser Parameterdatei handelt es sich um die Parameter für die Bahn- und Spurführung. Diese sind die Anteile der Längs- und Querregelung, Lenkwinkelbegrenzung und eine Lookuptabelle für die Geschwindigkeit über den Lenkwinkel. Für den Längsregler wird ein PID Glied verwendet.

param_SAB

Bei der Signalverarbeitung werden die Parameter für die Gierratensensor eingesetzt. Um Rauschen zu filtern,verwendet man hier PT1 Filterung.

Simulinkmodelle

In diesem Kapitel handelt sich um Simulinkmodelle, indem sowohl Online- als auch Offline-Betrieb mit mehrerer Bibliotheken verbinden, welche getrennt voneinander bearbeitet werden können, ohne andere Funktionen zu beeinträchtigen.

Online-Modus

SEN-Geschwindigkeit

Im diese Modell werden von DSpace-Karte liefernde Signale in Function Call Subsystem weiterleitet, indem Hall-Sensoren, Distanz und Geschwindigkeit verarbeitet.