AF: Fernbedienung (SenFernb)

Autoren: Johann Kismann & Dominik Koenig

Primärsensor

Es besteht bereits ein Artikel zur Fernbedienung, welcher unter folgendem Link aufgerufen werden kann: Fahrzeughardware

Für die genauere Betrachtung der Signale kann auf folgenden Artikel zurückgegriffen werden: AMR 2022

Des Weiteren wird für das Empfangen der Signale der Fernbedienung der Receiver R143F der Firma Futaba verwendet (siehe Abbildung 1).

Messkette

Abbildung 2: Messkette-Fernbedienung

Systementwurf

Sensoranschlussplan

Anschluss des Empfängermoduls an Adapterplatine

Der Anschluss des Empfängers (Futaba F143F) an die Adapterplatine lässt sich in Artikel AMR 2022 im Kapitel 3.3.5 einsehen.

Fahrtenregler

Tabelle 1: Anschlussplan Fahrtenregler
Funktion		DS1104	Pin J6_Empfänger
GND	Braun		4
VCC-5V	Rot		5
PWM-Siganl	Orange	SCAP2	6

Lenkservo

Tabelle 2: Anschlussplan Lenkservo
Funktion		DS1104	Pin J6_Empfänger
GND	Braun		1
VCC-5V	Rot		2
PWM-Signal	Orange	SCAP1	3

Sensorblock - SenXXX

Die Signalverarbeitung des empfangenen Signals der Fernbedienung findet in dem SenFernb-Block statt. Dieser ist in Abbildung 2 mit einem roten Rahmen gekennzeichnet. Hierbei zu erkennen ist, dass die Empfangen Signale der dSpace-Karte direkt weiter in den Sensorblock geleitet werden.

In dem SenFernb-Block (siehe Abbildung 3) wird die Verarbeitung der Lenkwinkel- und dem Gaspedal-Signal unterteilt. In dem rot gekennzeichneten Bereich findet die Verarbeitung des Lenkwinkels und im blauen die Verarbeitung der Gespedalstellung statt.

Das Eingangssignal (Eingang[1]) SenRti_PwmBreiteLw_f64 ist ein Pulsweitenmoduliertes-Signal, was mit einer Frequenz (PAR_SenFernb_PwmBreiteLw_PT1Freqeunz [50 Hz]) gefiltert wird. Anschließend wird mithilfe einer Look Up Table Funktion dem Signal ein eindeutiger Winkel zugeordnet, was am Ausgang(11) SenFernb_Lw_f64 entnommen werden kann. Von dem Ausgang(1) wird das gefilterte Signal (pulsweitenmoduliert) direkt weiter in den Aktor-Ansteuerungsblock geschickt.

Das Eingangssignal (Eingang[3]) SenRti_PwmBreiteGas_f64 ist ebenfalls ein Pulsweitenmoduliertes Signal, was die Gaspedalstellung der Fernbedienung übermittelt. Es wird mit dem Filter "Filterung PWM Signal Gas" bearbeitet und an den Ausgang(10) SenFernb_PwmBreiteGas_f64 gesendet und führt anschließend in den Aktor-Ansteuerungsblock.

Die weiteren Bestandteile des SenFernb - Fernbedienung Block dienen der Erkennung eines Eingriffes an der Fernbedienung, womit autonom laufende Programm unterbrochen werden können.

Abbildung 5: SenFernb - Fernbedienung

Praktische Aufgabe

Damit die Signale der Fernbedienung und deren Weiterverarbeitung geprüft werden können, werden mittels Control Desk Messungen aufgenommen. So können die gemessenen Werte mit Matlab visualisiert und anschließend mit den Referenzwerten verglichen werden. Die entsprechende Bedienung des Control Desks lässt sich im Artikel Fahrzeugsoftware unter Punkt 4 auffinden.

Zunächst wird der Lenkwinkel auf seine Richtigkeit geprüft. Dabei werden zuerst die Referenzwerte aufgenommen, indem die Vorderachse des autonomen Fahrzeuges auf ein Blatt Papier gestellt wird. Darauf werden die drei Positionen geradeaus, Volleinschlag nach links und Volleinschlag nach rechts jeweils parallel zur Fahrtrichtung aufgezeichnet (siehe Abbildung 6). Danach können dann die maximalen Lenkwinkel beider Vorderräder abgemessen werden und diese gelten dann ebenfalls als Referenzwerte, wobei geprüft werden soll, ob diese eingehalten, überschritten oder auch unterschritten werden.

Nachdem diese Werte aufgefasst wurden, wird die Messung der realen Messwerte des Lenkwinkels aufgezeichnet. Dabei wird zuerst vollständig nach rechts und unmittelbar danach nach vollständig nach links eingeschlagen. Währenddessen werden die Parameter SenRti_PwmBreiteLw_f64, SenFernb_PwmBreiteLw_f64 und SenFernb_Lw_f64 zyklisch abgefragt und in einer .mat Datei gespeichert. Diese kann anschließend mit Matlab geöffnet und visualisiert werden, damit daraus ermittelt werden kann, ob die Referenzwerte erreicht wurden oder nicht.

Bei dem PWM-Signal für das Gas wird keine Referenzmessung durchgeführt, da nur ermittelt werden soll, ob das Fahrzeug bei der jeweiligen Stellung des Gashebels die entsprechende Fahrtrichtung ausführt. Wird der Gashebel zu den Anwender hin gezogen, soll das autonome Fahrzeug geradeaus fahren. Wird dieser jedoch entgegengesetzt vom Anwender weg gedrückt, so soll es rückwärts fahren.

Signalanalyse

Für die Signalanalyse wurden zwei Messungen durchgeführt und in der Abbildung 7: Darstellung der Messkurven aufgeführt.

In der ersten Messung wurde das Lenkwinkelsignal aufgezeichnet. Hierbei wurde zuerst der Radanschlag nach Rechts und daraufhin nach Links absolviert. Bei einem Volleinschlag nach rechts wird ein Duty Cycle von 7% (0.07) und nach links von 12,3% (0.1228) übermittelt. In dem Funktionsplot "Lenkwinkel PWM Aufbereitung"(Links Oben) ist deutlich zu erkennen, dass das Gefilterte- und das Ungefilterte-Signal keine identifizierbare Abweichung aufweist.

In dem Funktionsplot "Lenkwinkel nach Look Up Table"(Links Unten) wird die Verarbeitung des Pulsweitenmodulierten Lenkwinkelsignal aufgeführt. Hierbei wurde dem Eingangssignal ein definierter Lenkwinkel in Grad zugewiesen.

Tabelle 3: Lenkwinkel-Messwerte
Fahrrichtung	Duty Cycle in %	Lenkwinkel in Grad	Referenz-Wert
Geradeaus	0.09	5.3	0
Rechts	0.07	24	24
Links	0.12	-17.5	19

In der der Tabelle 3: Lenkwinkel-Messwerte wurden die Werte für die Referenz-Wert-Spalte aus der Abbildung 4: Referenzmessung Lenkwinkel entnommen.

In dem Funktionsplot "Duty Cycle Gas"(Rechts Oben) wird das Pulsweitenmodulierte Signal von einem Vorwärts- und anschließend Rückwärtssignal gezeigt. Die Steuerung für die Vorwärtsfahrt erfolgt über einen Duty Cycle Bereich von 6,5% (0.065) bis hin zu 9,2% (0.092). Für die Rückwärtsfahrt wird der Bereich von 9,2% (0.092) bis zu 12% (0.12) verwendet. Hierbei repräsentiert der Duty Cycle von 9,2% (0.092) ein Stoppen des Fahrzeuges.

Liste offener Punkte (LOP)

Tabelle 3: Liste offener Punkte (LOP)
#	Problem	Analyse	Maßnahme
1	Lenkwinkel-Signal für Volleinschlag links, rechts und geradeaus abweichend	Veraltete Werte	Aktuelle Parameter erfassen und anpassen/dokumentieren
2	Abweichende Messwerte bei den Werten des Lenk-Signals in Artikel AMR 2022 erfasst	Möglicherweise durch Komponenten-Wechsel	Nachmessung der Signale mit Hilfe eines Oszilloskops
3	Look Up Tabelle für Lenkwinkel abweichend	Veraltete Werte	Anpassung der Parameter für die Look Up Tabelle
4	PT1-Filter für Lenkwinkel überflüssig	Filter kaum/keine Auswirkung auf das Ausgangssignal	Filter entfernen
5	Filter für PWM-Signal Gas überflüssig	Filter kaum/keine Auswirkung auf das Ausgangssignal	Filter entfernen

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

Dokumentation in SVN

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