AF: Abstandssensorik (SenAbs): Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 21. April 2023, 14:32 Uhr
Autoren: Niklas Reeker & Oliver Scholze
Primärsensor
Die Infarotsensoren des autonomen Fahrzeugs sind von dem Hersteller Sharp, alle weiteren Informationen finden sie hier: Sharp_GP2Y0A41SK0F.
Messkette
Die Messkette erfolgt wie in Abb. 02. Das elektrische Signal von IR-Sensor wird vom ADC in ein digitales Signal gewandelt. Darauf folgt die Signalverarbeitung, die durch einen Filter für Signalspitzen und einen PT1 Tiefpassfilter realisiert wird. Nachdem das Signal bearbeitet ist, folgt eine Lookup Table. Diese wird anhand der Kennlinie im Datenblatt aufgestellt und dient zur Umwandlung digitaler Messwerte, welche eine Spannung repräsentieren, in ein Abstandsmaß, in diesem Fall Meter. Die genaue Messkatte kann im Kapitel Sensorblock - SenAbs nachverfolgt werden.
Systementwurf
Beschreiben Sie den technischer Systementwurf.
Einbauposition
Die genaue Position der Infrarotsensoren wird in der folgenden Tabelle dargestellt und lässt sich durch das Fahrzeugkoordinatensystem in Abb. 04 nachverfolgen:
| IR_Sensor | x-Position | y-Position |
|---|---|---|
| xVR (rechts vorne) | -7 cm | -12 cm |
| xHR (rechts hinten) | -36 cm | -12 cm |
| yHR (hinten links) | -42 cm | 10 cm |
| yHL (hinten rechts) | -42 cm | -10 cm |
Sensoranschlussplan (vgl. Abb. 3)
Der Sensoranschlussplan, welcher der Tabelle zu entnehmen ist, beschreibt die Pinbelegung des Sensors anhand der Farbe des Kabels. Des Weiteren werden die Anschlusspins der DSpace Karte aufgeführt die im nächsten Unterpunkt spezifiziert werden. Die Abbildung 03 beschreibt zusätzlich die Verbindung mit einem Arduino Uno, dies lässt sich jedoch auch auf den Anschluss am Fahrzeug und der DSpace Karte übertragen.
| PIN | Farbe des Kabels | Pin am Sensor | DS1104-Pin |
|---|---|---|---|
| 1 | Gelb | Sensor_IR_V0 | ADCH5 … 8 |
| 2 | Orange | Sensor_IR_GND | GND |
| 3 | Rot | Sensor_IR_VCC | '-0,3 V ... +7 V |
Analoge Singalverarbeitung
Schnittstelle zur DS1104
- Pinbelegung/Anschlussplan
- ADU
| Sensor Pin | Belegung | Farbe | DS1104 ADC | Sensorposition | x/cm | y/cm | Signal |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Ausgang | Gelb | 5 | rechts vorne | -7 | -12 | SenAbs_xVR_K_f64
|
| 1 | Ausgang | Gelb | 6 | rechts hinten | -36 | -12 | SenAbs_xHR_K_f64
|
| 1 | Ausgang | Gelb | 8 | hinten links | -42 | 10 | SenAbs_yHL_K_f64
|
| 1 | Ausgang | Gelb | 7 | hinten rechts | -42 | -10 | SenAbs_yHR_K_f64
|
| 2 | Masse (GND) | Schwarz | |||||
| 3 | Versorgungsspannung VCC | Rot |
Sensorblock - SenAbs
Die Signalverarbeitung erfolgt ausschließlich im Block SEN.
In der Abbildung 00 zeigt Lage der SenAbs - Abstandssensorik (in grün markiert) abgebildet. Die ausgehenden Signale sind bis auf ein Signal, welches nicht markiert ist, von den Infrarotsensoren.
Die unteren Ausgangssignale haben die Bezeichnung SenAbs_LookUpxVR_f64, SenAbs_LookUypxHR_f64, SenAbs_LookUpyHR_f64 und SenAbs_LookUpxHL_f64. Diese werden nach dem Filter für Signalspitzen abgegriffen.
Die oberen Ausgangssignale sind die Messwerte umgewandelt in Meter und haben die Bezeichnungen SenAbs_xVR_K_f64 , SenAbs_xHR_K_f64, SenAbs_yHL_K_f64 und SenAbs_yHR_K_f64.
Die darauffolgende Abbildung zeigt die Signalverarbeitung im Block SenAbs - Abstandssensorik. Die Beschreibung findet sich in der nachfolgenden Tabelle:
| Simulink Block | Farbmarkierung in Abb. 00 | Funktion |
|---|---|---|
| DS1104ADC_C5 ... C8 | rot | Ist der Ausgang gewandelter analoger Signale in digitale Signale. |
| Infrarotsensor | blau | Vorfilterung des Messsignals zur Reduzierung von Signalspitzen. |
| PT1 | grün | Erneute Filterung des Messignals mithilfe eines Tiefpassfilters. |
| Lookup Table | gelb | Digitale Signale, welche eine Spannung repräsentieren, in ein Abstandsmaß (Meter) umwandeln. |
| IR_Sensor | Signalfarbe ROT | Signalfarbe BLAU | Signalfarbe GRÜN | Signalfarbe GELB |
|---|---|---|---|---|
| xVR | ADC |
SenAbs_LookUpxVR_f64 |
In1 |
SenAbs_xVR_K_f64
|
| xHR | ADC |
SenAbs_LookUypxHR_f64 |
In1 |
SenAbs_xHR_K_f64
|
| yHR | ADC |
SenAbs_LookUpyHR_f64 |
In1 |
SenAbs_yHL_K_f64
|
| yHL | ADC |
SenAbs_LookUpxHL_f64 |
In1 |
SenAbs_yHR_K_f64
|
Sensorblock - SabXXX
Die Signale der Infrarotsensoren wird nicht durch Sensorblock - SAB - Signalaufbereitung verarbeitet und ist somit für diesen Artikel nicht relevant.
Praktische Aufgabe
- Messen Sie jedes Signal in der Verarbeitungskette
- Beispiel IR
- Ausgang ADC/Eingang Infrarot VR
- Ausgang Infrarot VR/Eingang PT1
- Ausgang PT1/Eingang Lookup
SenAbs_xVR_K_f64
- Zeichnen Sie Messung mit Referenz auf.
- Beispiel IR
- Funktionstest aller 4 Sensoren auf Referenzentfernung 15 cm
- Kennlinientest eines Sensors auf die Referenzentfernungen 4 cm .. max. Reichweite
- Konvertieren Sie die Daten in MATLAB®.
- Stellen Sie für jeden Signalverarbeitungsblock Ein- und Ausgang einander gegenüber. Beschriften Sie die Signale entsprechend der Originalsignalnamen in Simulink.
- Bewerten Sie die Funktion jedes Signalverarbeitungsblocks und tragen Sie Fehler in die LOP ein.
- Erarbeiten Sie Lösungsvorschläge und besprechen Sie diese mit Prof. Schneider.
- Setzen Sie die Lösungsvorschläge um und evaluieren Sie die Wirksamkeit.
Signalanalyse
Stellen Sie hier bitte die Signalanalyse dar.
Liste offener Punkte (LOP)
| # | Problem | Analyse | Maßnahme | Freigabe | Wirksamkeit | Dokumentation |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | SenAbs-Block ist schlecht kommentiert | Signale benennen, Kommentare einfügen | x | |||
| 2 | IR Abstand berechnen wird nicht verwendet | Toter Code | löschen | x | ||
| 3 | FilterIRSpikes komplexer m-Code | zu komplex | Ersetzen durch Simulink-Median-Block | x | ||
| 4 | PT1 | Wozu dient der? | löschen | x | ||
| 5 | Knicks in Lookup-Table | |||||
| 6 | Namensgebung yHR und xHR sind vertauscht | Signale korrekt umbennen |
Legende
- Problem: Was genau ist das Problem? Wo tritt das Problem auf? Wie zeigt sich das Problem? Wann tritt das Problem auf? Warum ist es ein Problem?
- Analyse: Was ist die Ursache des Problems?
- Maßnahme: Maßnahme zur Beseitigung der identifizierten Ursache
- Freigabe: Abstimmung der Maßnahme mit Prof. Schneider
- Wirksamkeit: Beschreibung Nachweis Wirksamkeit (Dummy-Prüfung, Versuche, Kurzzeitfähigkeit, Kennzahlen, Audit, etc.)
- Dokumentation: Doku der Lösung im HSHL-Wiki
Zusammenfassung
Alle Sensoren sind funktionsfähig.
Dokumentation in SVN
- Link zu Messdaten
- Link zur MATLAB®-Auswertung
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