AF: Abstandssensorik (SenAbs)

Autoren: Niklas Reeker & Oliver Scholze

Abb. 1: Darstellung der Primärsensors

Primärsensor

Die Infarotsensoren des autonomen Fahrzeugs sind von dem Hersteller Sharp, alle weiteren Informationen finden sie hier: Sharp_GP2Y0A41SK0F.

Messkette

Abb. 2: Darstellung der kompletten 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:

Tabelle 1: Einbauposition der IR-Sensoren

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

Abb. 4: Lage und Bezeichnung der IR-Sensoren

Sensoranschlussplan (vgl. Abb. 3)

Abb. 3: Darstellung des Sensoranschlussplans

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.

Tabelle 2: Sensoranschlussplan

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

Schnittstelle zur DS1104

• Pinbelegung/Anschlussplan
• ADU

Tabelle 3: Pinbelegung/Anschlussplan

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

Abb. 5: Simulinkbild des SEN-Blocks

Beschreiben Sie die Signalverarbeitung im Block SEN (vgl. Abb. 4).

Sensorblock - SabXXX

Abb. 6: Simulinkbild des SAB-Blocks

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)

Tabelle 3: 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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