Kom - Kommunikation

Aufgabenstellung und Ziele

Das Modul Kommunikation realisiert den Datenaustausch der einzelnen Module des Carolo Cup Fahrzeugs (CCF). Das Ziel ist es, mithilfe von C++ Code (Visual Studio 2019) die Variablen aus der Objekt- und Spurerkennung (z.B. die Spurpolynomen Y(X) = aX^2+bX+c) von PC zur x86 PCI-Erweiterungskarte zu übertragen, die sich auf dem CCF befinden.
Das wird realisiert indem eine serielle RS-232 Schnittstelle zum Microcontroller, in diesem Fall der Entwicklerkarte DS1104 von dSPCACE, implementiert wird.
Die weitere Verarbeitung der Daten findet in den anderen Modulen statt, die in Simulink (2019b) implementiert und auf der dSPACE-Karte ausgeführt werden. Die Spurparameter werden z.B. in BSF - Bahn- und Spurführung verarbeitet, um den Lenkwinkel aus der aktuellen Position und dem Spurpolynom zu regeln.

Konzept

Die OSE Softwareumgebung beinhaltet die Bild- und Lidar-Verarbeitung, sowie die Implementierung der RS232 Kommunikation.
Die Kamera ist mit Ethernet an die x86-CPU verbunden, diese wiederum ist über einen COM Port über das RS-232 Protokoll mit der dSPACE Karte verbunden. Die x86-CPU führt die "OSE_Draufsicht_Spurpolynom_RS232.exe" (C/C++ Code) aus, die einen Bildverarbeitungsalgorithmus auf das Kamerabild anwendet, um die a-, b-, c-Parameter der Fahrspur zu ermitteln.

Schema des Kommunikations-Konzepts nach Schnittstellen Dokumentation (Regelkreis mit dSPACE-Karte stark vereinfacht)

Die OSE Softwareumgebung erkennt aus den Lidar-Daten Objekte, die in Modulen AEP - Autonomes Einparken, BSF - Bahn- und Spurführung und AuF - Antrieb und Fernbedienung benötigt werden. Mit diesen Daten kann das CCF Hindernissen auf der Teststrecke reagieren und ausweichen.

Überblick Variablen

• PC zu dSpace

Signalname	Datentyp	Beschreibung
a	float32 (4 Byte)	Fahrspurparameter
b	float32 (4 Byte)	Fahrspurparameter
c	float32 (4 Byte)	Fahrspurparameter
lane_asign	bool (1 Byte)	Spurzuordnung: 1 = rechte Fahrspur, 0 = linke Fahrspur
stop_insight	bool (1 Byte)	1 = Stopplinie erkannt, 0 = keine Stopplinie erkannt
stop_distance	float32 (4 Byte)	Entfernung zur Stopplinie
n_objekte	uint8 (1 Byte)	Anzahl relevanter Objekte (maximal 5)
number[n_objekte]	uint8 (1 Byte)	Objektzähler
x_0[n_objekte]	float32 (4 Byte)	x-Koordinate des Objektmittelpunktes (mitte, vorn)
y_0[n_objekte]	float32 (4 Byte)	y-Koordinate des Objektmittelpunktes (mitte, vorn)
b[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Objektbreite
t[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Objekttiefe
alpha[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Objektausrichtung
v[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Betrag des Geschwindigkeitsvektors
plausible[n_objekte]	uint8 (1 Byte)	Vertrauenswert für Objekt (0=min,255=max)
	149 Byte	Gesamtgröße des Datenpakets

• dSpace zu PC

Signalname	Datentyp	Beschreibung
V_x_ego	float32 (4 Byte)	Ego-Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs
alpha	float32 (4 Byte)	Lenkwinkel: α > 0 Lenkausschlag links, α < 0 Lenkausschlag rechts
	8 Byte	Gesamtgröße des Datenpakets

Softwarearchitektur für die Kommunikation

Der C/C++-Quellcode für den LiDAR und die Kamera befindet sich im SVN-Ordner OSE Fusion Software Final. Da die Kommmunikation sich mit der Datenfusion LiDAR-Kamera beschäftigt, ist es wichtig in welcher Datei des Projektes sich die notwendigen Informationen befinden. Die Software wirkt auf dem ersten Blick unübersichtlich. Die für die Kommunikation relevanten Dateien wurden in folgendem Diagramm abgebildet.

Die Implementierung der Quelldatei "RS232Comm.cpp" wird in diesem Wiki-Artikel und diesem Wiki-Artikel beschrieben.

Lidar

Die Lidar-Daten müssen segmentiert und zu Objekten verarbeitet werden. Bitte bereite hierfür ein Framework (Hülse) vor, das die Beispieldaten gemäß Schnittstellendokument weiterleitet. Ich fülle mit den Studierenden diese Schnittstelle anschließend mit Inhalt. Bitte übergib mir die Schnittstelle mit einer angemessenen Dokumentation.

Fusion Kamera-Lidar

Framework für die Fusion Kamera - Lidar auf den PC übertragen. Im zweiten Schritt müssen Kameraobjekte mit Videoobjekten fusioniert werden. Auch hierfür benötige ich ein Framework (Hülse, Funktionsrumpf), das ich dann fülle. Per Default werden die Kameraspur und die Laserscannerobjekte übergeben.

Anweisung für das ONLINE-Modell

1. Nutzen sie bitte MATLAB 2019b
2. Achten Sie bitte auf der Solver des Blocks --> Fixed Step nicht auf auto
3. Lesen Sie die Wiki-Artikeln durch
   • Starten der Online-Simulation
   • Updates von Bibliotheken
   • Ändern Bibliotheken
   • Signal Hinzufügen
   • Softwareverwaltung mit SVN
4. Notieren Sie Fehlermeldungen und Warnings
5. Warnings sind sofort zu beseitigen beim Erstellen einer neuen Bibliothek!

Tutorial - Bussysteme in Matlab

Autor: John Kneib

Verbindung zum Fahrzeug

Aufbau einer virtuellen Kommunikationsumgebung

• Erstellung eines virtuelle Port
• Serielle Visualisierung mit HTerm

Fehlermeldung MSVCP140D bei ComTest.exe

Autor: Tim Schonlau, Changlai Bao in WS2022/23

Beim ersten Start fehlen bestimmte Windows Bibliotheken. Das Kompilieren der Datei "ComTest.vcxproj" mit Visual Studio (2019) löst das Problem.

LiDAR

Objekterkennung mit LiDAR Hokuyo URG-04LX

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Bildentzerrung und KOS-Transformation mit OpenCV (aktueller Ansatz)

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Tests der Kommunikation

Datum	Link
Februar 2019	Kommunikation zwischen PC und dSpace-Karte via RS232
Januar 2020	Übertragen des Spurpolynoms
Januar 2022	Kommunikation RS232 zwischen PC und DS1104
Juli 2022	Kom - Kommunikation: Test der Kommunikation zw. PC und DS1104

Wichtige Dokumenten in SVN

Schnittstellendokumentation

Im SVN ist der aktuelle Stand der Schnittstelle zwischen dSPACE-1104-Karte und PC dokumentiert.

→ SVN: Schnittstellendokumentation

Namenskonvetion

Im SVN sind Programmierrichtlinien bezüglich Namenskonvention unter: Programmierrichtlinien: Namenskonvention gespeichert.

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