Slayt 1 - Abdullah Demir

Transkript

MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
AKTİF EMNİYET SİSTEMLERİ
Advanced Driver Assistance Systems
CC ve ACC
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
SABİT HIZ KONTROL SİSTEMİ
[CRUISE CONTROL SYSTEM - CC]
CC, taşıtın ayarlanan sabit bir hızda
hareket etmesine olanak sağlayan
sistemdir. CC sistemleri gaz kelebeği
konumunu kontrol ederek taşıtın
sabit bir hızda seyretmesini sağlar. Bu
işlevi, kontrol elemanına bağlı olan bir
kablo vasıtasıyla yapar. Gaz kelebeği,
motora alınacak havanın miktarını
sınırlamayla motorun gücünü ve
hızını
kontrol
eder. Bir
çok
otomobilde gaz kelebeğinin kontrolü
için motor vakumuyla çalışan kontrol
elemanları (actuator) kullanılır. Fren
pedalına yada debriyaj pedalına
basıldığında CC’yi devreden çıkaran
bir şalter vardır.
Şekil 1 [B] Gaz Kelebeğini Kontrol Eden
Elektronik Kontrollü Vakum Actuatoru.
B
A
Şekil 1 [A] Gaz Pedalı ve Vakum Actuatorı
Kablo Bağlantıları [2]
A
1-Direksiyon Kontrolü
2-Taşıt Hız Sinyali
3-Kavrama Pedalı
Şalteri
4-Fren Pedal Şalteri
Şekil 2 [A] Sabit Hız Kontrol Sistemi
için Donanım Blok Diyagramı [3].
5-Vakum Valf Sinyal
Kontrolü
6-Vakum Actuatorı
7-Throttle Valfe Giden
Kablo
Şekil 2 [B] CC
Sisteminin
Hız
Kontrolü Akış Şeması
[2].
Bu sistemde; istenen hız, direksiyon altındaki butonlarla
ayarlanabilmektedir. Şekil 3’de gösterildiği gibi sistem ON, OFF,
RESUME, SET ACCEL ve COAST butonlarından oluşmaktadır.
Ayrıca sistemin altıncı kontrolörü frenlerdir.
Şekil 3. Sabit Hız Kontrol Butonları / Düğmeleri [2].
ADAPTİF SABİT HIZ KONTROL SİSTEMİ - ACC
ACC sistemleri; yukarıda açıklanan CC sistemine ek olarak, önünde seyreden
diğer araçları algılar ve öndeki araçla arada emniyetli bir mesafenin
bırakılması için aracın hızını öndeki aracın hızına göre düzenleyen bir
sistemdir. Bu amaçla öndeki aracın göreceli hızı ve aradaki mesafe sürekli
ölçülür.
Gerekli emniyet mesafesi araç hızı ile doğru orantılı olarak değişir. Araç hızlı
giderken mesafe fazla, yavaş giderken ise az olmalıdır. Şeridin boş olduğu
veya önde giden aracın daha hızlı seyrettiği durumlarda sistem CC ile aynı
şekilde çalışarak aracın hedef hızda sabit hareketini sağlar; ancak önde daha
yavaş giden bir araç algılandığında araç hızı da otomatik olarak düşürülür.
Sistem; uzun yol sürücülerinin işini çok kolaylaştırması ve yorgunluğunu
azaltmasının ötesinde, sollayan bir aracın aniden taşıtın önüne geçmesi,
yola çıkan ani engellerin algılanması, sisli-puslu havalarda öndeki aracın
emniyetli takibi gibi ani tepki verilmesi gereken durumlarda da aktif
güvenliği artırıcı bir donanım olarak görülmektedir. Yolcu otomobilleri
haricinde özellikle kamyon, otobüs gibi uzun yol araçlarında da yaygın
olarak kullanılması hedeflenmektedir. Bu sistem, 1999 yılından itibaren lüks
taşıtlarda opsiyonel olarak kullanılmaya başlamıştır.
http://www.inautonews.com/new-safety-features-from-ford-collision-warning-adaptive-cruise-control-and-blis
ADAPTİF SABİT HIZ KONTROL SİSTEMİ - ACC (dvm.)
ACC sistemi ile şehir dışı trafikte gaz ve fren pedalını kullanmadan araç sürmek
mümkün olmaktadır. Araç; şerit boş olduğu sürece ayarlanan azami hızda
seyretmekte, önde araç olduğunda ise onunla aynı hızda ve emniyetli bir sürüş
mesafesi oluşturacak şekilde seyretmektedir. Şerit değiştirildiğindeyse, otomatik
olarak taşıt hızlanmaktadır. Sistem; araç hızını kontrol ederken, elektronik gaz
kelebeği kumandası ve vites değiştirme gibi işlevlerin dışında, belli bir şiddette
frenleme de uygulayabilmektedir. Bu özellik ACC sistemini standart CC
sistemlerinden ayırır.
ACC sistemi; radar, sapma [rotadan çıkma], yanal ivmelenme, tekerlek hızı ve
yönlendirme açıları hakkındaki bilgileri sensörlerden alır. Şekil 4’de ACC
sisteminin temel çalışma şeması gösterilmiştir. Radar sensörü tampona
yerleştirilmiştir ve öndeki şeritte bulunan taşıtı tanımlamada kullanılır. Motor
gücü, taşıtlar arasında emniyetli sürüş mesafesini korumak için sistem tarafından
kontrol edilir. Eğer iki taşıt birbirine çok yaklaşacak olursa sürücü ya ikaz ışıkları
ya da sesli olarak uyarılır.
NOTE: Laser-based systems require a clear field of vision for accurate range finding, so
the laser must be mounted in the grille or behind the windshield (which provides
additional protection against dirt and moisture). Radar-based systems, by comparison,
are more expensive, but can be mounted behind plastic bumper covers and are
unaffected by dirt or weather conditions.
Reading Text:
Distance sensor: The most important component in
an ACC system is a sensor which measures the
distance, the relative speed and the relative position
of the preceding vehicles. Maximum performance is
achieved – even in poor weather conditions – with a
radar sensor.
The radar sensor operates at a frequency of ... 77
GHz which was specially allocated for ACC. Three
beams are emitted simultaneously for measurement
purposes. The beams reflected by the preceding
vehicles are analyzed regarding their propagation
time, Doppler shift and amplitude ratio, and from these
factors the distance, relative speed, and relative
position are calculated.
Şekil 4 ACC Sisteminin Temel Çalışma Şeması [4].
ADAPTİF SABİT HIZ KONTROL SİSTEMİ - ACC (dvm.)
ACC sistemlerinde önceleri özellikle Japon firmaları tarafından lazer algılayıcılar
kullanılmışsa da, bunlarda görülen sorunlar nedeniyle sonradan radar sensörlerine
geçilmiştir [Şekil 5]. Standart radar algılayıcıları, 76-77 GHz frekansa 3 mW çıkış gücüne
ve 150 metrelik menzile sahiptir. 30 ile 180 km/h arası hızlarda çalışabilen bu tür radarlar,
aynı anda 30 nesneyi algılayabilmektedir. Sinyal işlemci, radardan gelen yansımaları
değerlendirerek tüm nesnelerin hız ve mesafelerini sürekli takip eder. Öncelik en
yakındaki nesneye verilir. Eğer nesne yaklaşmaktaysa araç hızı, bu nesnenin hızına
düşünceye kadar azaltılır. Daha sonra aradaki mesafe sabit kalacak şekilde hız ayarlanır.
Son zamanlarda giderek yaygınlaşan diğer bir metot ise Frekans Modülasyonlu Sürekli
Dalga [FMCW] yöntemidir. Bu sistemde; taşıyıcı dalga sürekli olup, frekansı testere dişi
sinyali ile modüle edilir. Giden ve yansıyan sinyaller arasındaki frekans farkı zamana,
dolayısıyla mesafeye bağlı olacaktır. Böylece her iki sinyalin belli ölçüde çakıştırılmasıyla
elde edilecek fark sinyalinin frekansı araçlar arasındaki mesafeye, frekans değişimi ise
bağıl hıza karşılık gelmektedir.
Radar, sadece kendi şeridinde giden araçları izleyebilmektedir. Bunu, dar ışın açılı [8º]
sensörlerle düz bir yolda sağlamak kolaydır. Ancak sistemin virajlarda da etkin
çalışabilmesi için nesnelere kilitlenerek onların hareketlerini izlemesi gerekmektedir.
Bunun için ise nesnenin açı bilgisine ihtiyaç duyulur. Açının ölçümü için iki yöntem
yaygındır.
ADAPTİF SABİT HIZ KONTROL SİSTEMİ [ACC] (dvm.)
1. Taramalı Radarla Anten Yöntemi: Bu yöntemde; anten, titreşimli bir motora bağlıdır
ve saniyede on kez belli bir açıyı tarar. Algılanan nesne, o anki anten açısıyla eşleştirilir.
2. Stereoskopik Yöntem: Bu yöntemde ise iki anten kullanılır. Tam karşıdaki nesnelerin
yansıması her iki antene aynı gecikmeyle gelirken, açılı nesnelerde antenlere ulaşacak
ekoların gecikmesi farklı olacaktır. Sayısal sinyal işleme [DSP] birimi, direksiyon konum
algılayıcısından gelen direksiyon açısı bilgisi ile, algılanan nesnenin uzaklık ve açı
bilgilerini karşılaştırarak nesnenin bulunduğu şeride karar verir.
Günümüz teknolojisi, ancak otoyollar ve keskin olmayan virajlar için doğru şerit seçimine
imkan vermektedir. Araç; çevresini algılayan sensörlerdeki gelişmeler sonucunda, kendi
çevresini tanıyabilen ve buna göre tepki veren araçların tasarlanması fikri ağırlık
kazanmıştır.
Akıllı Dur-Kalk Hız Sabitleyicisi, işlevini çok düşük hızlarda da sürdürebilmektedir. Yakın
mesafenin algılanması için geniş açılı [100º] 24 GHz kısa menzil [20 m] radar veya
kızılötesi [IR] dedektör kullanılmaktadır. Bu alanda yeni geliştirilen araçlarda; çevresini
algılama sisteminde, orta mesafenin algılanması için video kamera [CCD] ve görüntü işlem
birimi kullanılmaktadır. Video kamera kullanımı nesnelerin tanımlanmasını ve radar
sensörlerinden gelen bilgiyle de karşılaştırarak doğru karar vermeyi kolaylaştırmaktadır.
Bu sistemle aracın şehir içi dur-kalk trafiğinde kendi kendine hareket etmesi mümkün hale
gelmektedir. Böylece sürücüye, pedallardan kurtularak, can sıkıcı şehir trafiğinde etrafını
seyredebilme imkanı sağlamaktadır.
1.
2.
3.
4.
Lazer Radar
Kumanda / İşletme Butonları
Kontrolör
Motor ve Vites Kutusu
Şekil 5 Lazer Radar Sensörünün Öndeki Taşıtı Algılaması [5].
ACC SİSTEMİNİN MOTORA MÜDAHALESİ: Hız kontrolü, bir elektronik motor
güç yönetim sistemi gerektirir. Böyle bir sistem; taşıtın arzulanan hıza
çıkmasına olanak verir yada eğer bir engel algılanırsa, otomatik olarak gaz
kelebeğini kapamayla taşıtın hızını keser [4].
ACC SİSTEMİNİN AKTİF FREN MÜDAHALESİ: Yapılan deneyler; gaz
kelebeği müdahalesinin, tek başına taşıtın yavaşlamasını yeterince
sağlayamadığını göstermiştir. ACC sistemi sadece yumuşak fren müdahalesine
izin verir [5,6]. Bundan dolayı, önde yavaş hareket etmekte olan bir taşıtın ani
olarak şerit değiştirmesi gibi engellerin vuku bulmasında acil frenleme mümkün
olamamaktadır.
Sistem; frenlerin bloke olmasını önleyici sistemle [anti-lock brake systemABS], çekiş kontrol sistemiyle [Traction control system - TCS] ve taşıt
stabilitesini iyileştirme sistemiyle [vehicle stability enhancement - VSE]
koordineli olarak ideal frenleme performansı sağlar. Sürücünün fren pedalı
üzerinde etkisi olmaksızın otomatik frenleme temin eder. ABS kontrolörü,
modülatördeki motorun merkez silindirinden fren hidroliğini selenoid valfler
vasıtasıyla tekerlek frenleme hatlarına
pompalaması sinyalini gönderir.
Neticede düzgün ve sessiz bir şekilde taşıtın hızı azaltılır. ACC’li otomatik
frenleme; tekerlek fren merkezleri ve izolasyon valfleri arasındaki hidrolik
akışkanı ayarlamakta, değişken izolasyonlu valflerden [variable insulation
valve - VIV] yararlanır [6].
ACC SİSTEMİNİN AKTİF FREN MÜDAHALESİ (dvm.): VIV teknolojisi, aşırı derecede düşük
basınç atımlı selenoid valfin delikleri arasından frenleme akışkanını kısma fonksiyonunu icra
eder. VIV, akışkan akışına orantılı olarak uygulanan voltajla cazip bir alternatif sunmakta ve
bugünkü endüstriyel pazarlarda mevcut olan geleneksel ON / OFF tarzı selenoid valflerin
sınırlamalarının üstesinden gelmektedir.
Taşıttaki ACC sistemi üç durumda devre dışı kalır. Bunlar;
1. Sürücü Frene Bastığında: ACC devre dışı kalır.
2. Sürücü Taşıtın Hızını Arttırdığında: ACC aktif kalır; fakat sistem, eğer yeni bir seyir hızı
ayarlanmazsa sürücü gazı keser kesmez taşıt daha önce ayarlanan hıza döner.
3. Öndeki Engeli Algılama/Saptama Sistemi [Forward Obstacle Detection System]:
Sistem, önündeki şeritte daha yavaş seyreden bir taşıtı algıladığında devreden çıkar.
ACC’nin taşıtı frenlemesi için hız kesme kontrolü; ABS modülatörü, kontrol elemanlı
frenleme uygulaması [brake-by wire] yada akıllı basınç arttırıcıyla [smart booster] yapılır.
Akıllı basınç arttırıcı kullanmayla hız kesme kontrolünde; basınç arttırıcı içindeki vakumun
ayarlanması ve hava akış valfini kontrol etmesiyle yapılır. Son kontrol elemanlarına sahip bir
frenleme uygulamasındaki hız kesme kontrolü; tekerleklere frenleme uygulayan her bir
tekerlekteki son kontrol elemanına frenleme sinyali göndermeyle yapılır. ABS modülatörü
kullanmayla hız kesme kontrolündeyse; modülatördeki selenoid valflerle, tekerlek basıncı
ayarlanır. Hız kesme kontrolünde kullanılan modülatörler genellikle VIV teknolojisinden
yararlanılarak üretilir. Bu teknoloji düzgün ve sessiz bir yavaşlama sağlar. Ayrıca taşıtın
negatif ivmelenmesine bağlı olarak direksiyonda ve taşıtın gövdesinde oluşan titreşimleri
minimize etmektedir.
Dur Kalk İşlevli Aktif Cruise Control
Dur & Kalk işlevli aktif cruise control, gerektiğinde hızı sıfıra kadar düşürerek, aracınızı öndeki araçtan
önceden tanımlanmış mesafe kadar geride kalmasını sağlar. Trafik yeniden hareket ettiğinde sistem
aracınızı hızlandırarak, mümkünse tercih ettiğiniz seyir hızına ulaştırır.
Dur & Kalk işlevli aktif cruise control’ün (ACC) öncelikle otobanlarda bir sürücü destek sistemi olarak
hizmet görmesi amaçlanmıştır. 150 metreye kadar menzili olan üç radar algılayıcı önünüzdeki yolu
sürekli olarak tarar. Şeridinizde sizden daha yavaş seyreden bir araca yaklaştıkça sistem, motor kontrol
birimini gücü düşürecek ve gerekirse fren yapacak şekilde yönlendirerek, öndeki araçtan önceden
tanımlanmış mesafe kadar geride kalmanızı sağlar. Eğer öndeki araç durursa, dur & kalk işlevli ACC
aracınızı da tamamen durdurur. Öndeki araç yeniden hareket ettiğinde veya şerit değiştirdiğinde, dur
& kalk işlevli ACC motor gücünü artırır ve mümkün olduğunda aracınızın hızını tercih ettiğiniz seyir
hızına kadar yükseltir. Eğer durma süresi üç saniyeden uzun olursa, dur & kalk işlevli ACC, aracın
yeniden harekete geçmesi için hafifçe gaz pedalına ya da ACC düğmesine basmanızı gerektirir. Eğer
durma süresi üç saniyeden kısa ise hızlanma otomatiktir. Dört adede kadar farklı seyir hızı önceden
tanımlanabilir ve bunlar bir tuşa basılarak aktifleştirilebilir. En düşük seyir hızı 30 km/h; azami seyir hızı
180 km/h’dir.
Öndeki araç ile aranızdaki mesafe metre yerine saniyeler ile ölçülür. Bu sayede seyahat ettiğiniz hıza
bağlı olarak yeterli tepki sürenizin olması sağlanır. Dur & Kalk işlevli ACC, sürüşü daha rahat ve güvenli
bir hale getirir. Gerekli olduğu takdirde virajlarda, DSC ve navigasyon sisteminden alınan verileri
kullanarak güvenli bir hız hesaplar ve hızınızı ayarlar. Çok şeritli yollarda sistem, bulunduğunuz şeritte
ve komşu şeritlerde bulunan araçları ayırt edebilir. Dur & Kalk işlevli ACC, herhangi bir zamanda gaz
veya fren pedalına basılarak devre dışı bırakılabilir ve hızınızın kontrolünü tümüyle size bırakır. Dur &
Kalk işlevli Aktif Cruise Control bir otomatik pilot değildir. Eğer önünüzdeki araç ani ve sert bir fren
yaparsa veya sistem kritik bir durum algılarsa, sürücüyü sesli ve optik uyarılar ile ikaz eder. Her
durumda Dur & Kalk işlevli ACC, yoğun trafikte araç kullanmayı çok daha az yorucu bir hale getirir.
Kaynak: “BMW.com.tr” web sitesi, BMW Teknoloji Rehberi (Erişim Tarihi: 03/04/2014).
Özetle…
Hız Kontrol Sistemi (Cruise Control System – CCS), özellikle şehirlerarası trafikte, aracın
sabit bir hızda seyrini mümkün kılan bir yardımcı sistemdir. Trafiğin yoğun olmadığı otoyol
vb. yollarda sürücü, izin verilen azami hızı geçmemek için bir gözü hız göstergesinde,
sürekli olarak araç hızını sabit tutmaya çalışmaktadır. Özellikle yol eğiminin değişmesiyle
hızı düzeltmek için gaz pedalına müdahale ihtiyacı duymaktadır.
Hız kontrol sistemi, sürücüyü bu zahmetten kurtarmak amacıyla tasarlanmıştır. Bu sistem
sayesinde sürücü, hem hız göstergesini sürekli kontrol etmekten kurtularak yola daha
fazla konsantre olabilecek, hem de ayağını gaz pedalından tamamen çekerek daha rahat
bir sürüş imkanı kazanacaktır.
Akıllı Hız Sabitleme Sistemi (Adaptive Cruise Control – ACC), CC sisteminin gelişmişidir.
Akıllı Hız Sabitlemenin hedefi, öndeki araçla arada emniyetli bir mesafenin bırakılmasıdır.
Bu amaçla öndeki aracın göreceli hızı ve aradaki mesafe sürekli ölçülür. Gerekli emniyet
mesafesi araç hızı ile doğru orantılıdır; araç hızlı giderken mesafe fazla, yavaş giderken ise
az olmalıdır. Genel kabul gören kural, her 10 km/h hız için 5 metre mesafenin
korunmasıdır ki bu da araçlar arasında yaklaşık 2 saniyelik süre bulunması anlamına gelir.
Yani araç hızdan bağımsız olarak 2 saniye içinde öndeki araca yetişmelidir. Sistem bu
sürenin sürücü tarafından değiştirilmesine de olanak sağlamaktadır. / Ref: Otoguncel
Active Cruise Control
Trafiğin yoğun olduğu otobanlarda araç kullanmak Aktif Cruise Control ile çok daha
rahattır. Aktif Cruise Control, mümkün olduğunda, aracınızı şeridinizde önünüzdeki
araçtan önceden tanımlanmış mesafe kadar geride tutar. Aracın ön tarafındaki radar
algılayıcı önünüzdeki yolu sürekli olarak tarar. Aracınız daha yavaş seyreden bir araca
yaklaştıkça, Aktif Cruise Control otomatik olarak motor gücünü düşürerek hafifçe fren
yapar ve aracınızı öndeki araçtan önceden tanımlanmış mesafe kadar geride tutar. Bu
mesafe metre olarak değil saniye olarak ayarlanır, böylelikle mevcut hızınıza bağlı
olarak güvenli bir tepki süresi her zaman korunmuş olur. Şerit boşaldığında, Aktif Cruise
Control otomatik olarak aracın hızını tercih ettiğiniz seyir hızına kadar artırır. Dört adede
kadar farklı seyir hızını önceden programlamak mümkündür. Gaz veya fren pedalına
bir kez dokunarak, sistemi devre dışı bıraklılabilir.
Aktif Cruise Control, virajlarda Dinamik Denge Kontrolü ve navigasyon
sisteminden aldığı veriler ile seyir hızının ayarlanmasının gerekip gerekmediğini
hesaplar ve radar alanındaki araçların aynı şeritte mi yoksa komşu şeritte mi
olduğunu belirler. Yüksek performanslı radar algılayıcılar soğuk havalarda ısıtılarak,
yılın her döneminde kullanılabilmesi sağlanır.
Sistemin bir otomatik pilot gibi hizmet görmesi amaçlanmamıştır; bu hız aralığının
dışında ve ani hız kesme gerekli olduğunda sürücü bir uyarı sesi ve görsel mesaj ile
uyarılır. Önce ikaz sinyali verilir ardından gösterge tablosunda veya Control Display’de
kırmızı renkli otomobil sembolü biçiminde güçlü bir uyarı verilir. Aynı zamanda fren
balataları ve diskler arasındaki mesafe sürücünün ani fren yapma gerekliliği düşünülerek
azaltılır.
Kaynak: “BMW.com.tr” web sitesi, BMW Teknoloji Rehberi (Erişim Tarihi: 03/04/2014).
Adaptive Cruise Control (ACC)
The basic function of Adaptive Cruise Control relies on the conventional
cruise control system (vehicle-speed controller), which maintains a desired
speed specified by the driver. In addition, ACC can adapt vehicle speed to
changing traffic conditions by means of automatic acceleration, deceleration
or braking. This system thus maintains the vehicle's distance to the vehicle
driving in front as a function of road speed.
Distance sensor: The most important component in an ACC system is a
sensor which measures the distance, the relative speed and the relative
position of the preceding vehicles. Maximum performance is achieved – even
in poor weather conditions – with a radar sensor.
The radar sensor operates at a frequency of ... 77 GHz which was specially
allocated for ACC. Three beams are emitted simultaneously for measurement
purposes. The beams reflected by the preceding vehicles are analyzed
regarding their propagation time, Doppler shift and amplitude ratio, and from
these factors the distance, relative speed, and relative position are
calculated.
Course Setting
To ensure reliable ACC operation, no matter what the situation – e.g. also on
curves/bends – it is essential that the preceding vehicles are allocated to the
correct lane(s). For this purpose, the information from the ESP sensor system (yaw
rate, steering-wheel angle, wheel speeds and lateral acceleration) is evaluated
with regard to the ACC-equipped vehicle's actual curve status. Further information
on the traffic flow is obtained from the radar signals.
Video imaging and navigation systems are also being considered for future
assistance in defining the courses taken by the vehicles.
Active brake intervention
Experience has shown that deceleration by means of throttle closing is not
sufficient for ACC operation. Only the inclusion of brake intervention makes it
possible for longer follow-on control operations with ACC without the need for
frequent driver interventions. ESP provides the possibility of braking without driver
intervention. ACC permits only "soft" brake interventions. Emergency braking due
to the sudden appearance of obstacles (e.g. the slow-moving vehicle in front
suddenly changing its lane) is therefore not possible.
Adaptive Cruise Control
Though most people think cruise control is more of a convenience option than a
safety feature, next generation adaptive cruise control systems are combining both.
Conventional cruise control systems simply maintain a preset speed. The driver
presses a button to set the speed, and a servo or actuator on the throttle linkage
maintains that speed until the driver steps on the brake, changes the speed setting
up or down, or disengages the cruise control.
Adaptive cruise control (ACC), by comparison, is a “smart” system that actively
maintains a preset distance between vehicles rather than a preset speed. A laser or
radar range finder sensor in the front of the vehicle measures the distance to the
vehicle ahead. The driver then selects a distance that suits the driving conditions, and
the system automatically maintains that distance as traffic speeds up and slows
down. This makes adaptive cruise control much better than conventional cruise
control for driving in heavy traffic, and it reduces the risk of rear ending another
vehicle if the driver isn’t paying attention.
Laser-based systems require a clear field of vision for accurate range finding, so the
laser must be mounted in the grille or behind the windshield (which provides
additional protection against dirt and moisture). Radar-based systems, by
comparison, are more expensive, but can be mounted behind plastic bumper covers
and are unaffected by dirt or weather conditions.
http://www.tomorrowstechnician.com/Article/72504/staying_active_with_vehicle_electronics_technology.aspx
Adaptive Cruise Control (cont.)
The adaptive cruise control module (which may be its own separate module or
integrated into the body control module) interacts not only with the throttle, but
also the brake system to speed up or slow down the vehicle as needed. This
requires a lot of two-way communication, data sharing and feedback via the
vehicle’s controller area network system. The active cruise control module needs
inputs from its range finder sensor as well as vehicle speed, throttle position and
braking status so it can calculate and maintain the proper following distance.
Consequently, if there are any communication faults on the CAN bus, or the
vehicle has lost input from a key sensor such as the laser or radar range finder,
the vehicle speed sensor or throttle position sensor, the system can’t function.
The same is true if it can’t communicate with the throttle control system and
brakes to regulate vehicle speed. Any of these faults should set one or more
codes and make adaptive cruise control unavailable until the problem has been
diagnosed and repaired.
Diagnostics currently require a factory scan tool and software to run system selftests and to check the range finder’s inputs. Replacement modules and range
sensors are currently dealer-only parts, but that will likely change as time goes
on and these systems become more common.
ÖRNEK: 2014 Model Tourneo Courier
Hız kontrol sistemi, ayağınızı gaz
pedalı
üzerinde
tutmadan
ayarlanmış hızı korumanızı sağlar.
Hız kontrol sistemini aracınızın hızı
30 km/h üzerinde olduğunda
kullanabilirsiniz.
Tourneo Courier (C4A), ET7J-19A321-AWA (CG3606trTUR) trTUR, Edition date: 02/2014
RADAR VE LAZER SENSÖR
Single sensor, single function
Kaynak: Jan Becker, ME302 - Driver Assistance and Automated Driving Lecture, Driver Assistance Technology, Stanford University, 01/27/2014
Single sensor, dual function
Example current generation radar sensors
Multiple sensors, dual function
Forward Collision Warning (FCW)
Architecture
Haptic: dokunma/temas duyusu ile ilgili
Environment Perception
Reflectivity of selected objects
1. Detection
2. Processing
3. Environment representaion
4. Function specific environment description
Sensors
– Radar
– Lidar
– Computer Vision
Radar
Lidar: Işıklı radar
Radar
Radar Equation
Radar
Radar Equation
Radar
Radar
Radar
Radar
Radar
Radar
Radar
Radar
Angular Measurement
Radar
1974
1981
Radar
Continental ARS 300 Long Range Radar 77 GHz
Radar
Vehicle Integration
Radar
Vehicle Integration
Radar
LRR3: ECU Board and RF Module
source: Bosch
Radar
www.youtube.com/watch?v=own_VaRZ9M8
Predictive Emergency Braking
www.youtube.com/watch?v=fh
LzFt3EYPY
Lidar
«Lidar» nedir?
• A detection system which
works on the principle of
radar, but uses light from a
laser
• (acronym for Laser Imaging
Detection and Ranging) a
method of detecting distant
objects and determining
their position, velocity, or
other characteristics by
analysis of pulsed laser light
reflected
from
their
surfaces.
Işıklı radar Kaynak: Seslisozluk
Lidar
Predictive Emergency Braking
ÖRNEK UYGULAMALAR
Design of Adaptive Cruise Control System - A Timecritical Data Driven Approach
by
Neera Sharma
(03305402)
under the guidance of
Prof. Krithi Ramamritham
Motivation
• Intelligent automotive applications require
efficient management of time-sensitive data.
• Existing approaches for ACC design
– Control theory based
– Ad hoc data management
• Systematic data management could improve the
efficiency of control theory driven approaches.
• We propose a model for designing a real-time
data repository for ACC.
Outline
• Introduction to ACC
• Functional Model
• Data Management in ACC
– Real-time repository model
• Task scheduling in the model
– Used techniques and performance results
• Mode Change Behavior of ACC
– Issues in mode change design
• ACC
– Controls vehicle speed to maintain a safe distance
from leading vehicle, automatically.
– Detects lead vehicle using sensors.
– Adjusts speed based on the velocity and distance
from detected vehicle.
– Increases safety and driver comfort.
– Next step towards fully autonomous vehicles.
How ACC works?
Distance & velocity
of obstacle
Radar Sensor
Unit
Controller
Unit
Accelerate/
decelerate
Cruise control
Interface / braking
Preset
speed
User Interface
– Radar sensor detects lead obstacle and returns its
velocity and separation from ACC host.
– Controller unit calculates required safe-distance and
desired velocity.
– Cruise controller regulates the host speed to the
desired speed using throttling and braking.
Calculating Safe-Distance
• Two kinds of policies: static & dynamic
• We calculate safe distance as a function of relative velocity
(dynamic)[5].
Sd = Sm + Sa
Sm = minimum separation , Sa = additional gap for safety
Human interaction time
For automatic system delay of sensors
Current
acceleration
a
J_max
T+t_1
t_0
- A_max
Max deceleration
T
T+t_1+t_f
Velocity is
zero here
State Diagram of the System
OFFspeed>30
/switch on
ON
vehicle_sensed() = false
decelerating
with feedback
a<0
cal a
vehicle_sensed() = true/get_val()
a>0
vehicle_sensed() = true / get_val()
vehicle ahead
ACC off
vehicle_sensed() = false
cur_sp = cruise_sp
cur_sp < cruise_sp
no vehicle ahead
emergency state
/resume
accelerating
with feedback
Real-Time Data Repository Design
for ACC
Design Concerns
• Data Freshness
– Values in repository
• obtained from sensors
• reflect the latest values of vehicle parameters.
– Freshness of a data is defined
• In time domain : update periodically
current time – TS(d ) <= VI(d )
• In value domain : update if
|d(t) – d(t’) | <= δd
• Temporal characteristics of tasks are derived from
the properties of data.
Real-Time Data Repository for ACC
Sensor parameters
Controller constants
Hierarchical ACC Controller
Read
sensor
values
From
speed
sensors
`
R1
host_v
On
demand
update
calculate Update R2
safe_dist
R2
Read R2
Current
status
Upper-level
controller
store desired
velocity
safe_dist
From
radar
sensor
lead_v
separation
Raw
data-items
Base
data-items
Derived
data-items
Log
current
status
Stable store
Lower-level
controller
To actuators
Why Two-level Data Store?
• Controller decisions change when there are
significant changes repository1.
• Repository2 is updated only when difference in
the values crosses a threshold value (ondemand update).
• Two level data store minimizes contention.
• OD updates reduces unnecessary updates in the
system
Design for a Chain of Vehicles
• A chain of ACC vehicles should be stable.
– spacing errors does not increase from head to tail
traversal of the chain : String Stability
– for chain of vehicles
εi = (xi-1 - xi) – Di (Range Error )
Ri = vi-1 – vi (Range Rate Error )
Di : is desired separation, vi : velocity of ith vehicle and,
(xi-1 – xi ) : current inter-vehicle separation
– A uniform vehicle string is string stable if ||εi+1|| <= ||εi ||
Upper-level Controller
• Calculates desired speed .
• We use UTMRI algorithm[4] to determine the desired speed
Vi,des = vi-1 + εi /T0 + c. Ri
Vi,des : desired velocity,
vi-1 : velocity of leading vehicle
T0 and c are constants.
Lower Level Controller
• Modelled as first order linear system.
• Determines the throttle & brake actuator commands to track
the desired velocity using [4].
τ . vcurr + vcurr = vdes
• Using proportional control law desired velocity is mapped to
required throttle position usingα(t) = Kp (vcurr - vdes)
From
ULC
v0
-
LLC
αdes
A
α
P
v
Tasks in the Model
• Sensor reading tasks :
– periodic with known computation time.
• On-demand update tasks (Update R2 + Read R2):
– aperiodic with known minimum inter-arrival time
and worst case computation time.
• Low-level Controller Tasks :
– periodic with known computation time.
• Other Tasks : (logging, lane monitoring, road condition etc):
– Periodic with known computation time.
• Periodic tasks are scheduled using EDF.
Real-Time Data Repository for ACC
Sensor parameters
Controller constants
Hierarchical ACC Controller
Read
sensor
values
From
speed
sensors
From
radar
sensor
`
R1
host_v
calculate Update R2
safe_dist
lead_v
separation
Raw
data-items
On
demand
update
Base
data-items
safe_dist
Derived
data-items
R2
Read R2
Current
status
Upper-level
controller
store desired
velocity
Log
current
status
Stable store
Lower-level
controller
To actuators
How to Schedule Aperiodic OD
tasks?
• OD tasks need predictable service guarantees.
• Bandwidth Reservation Techniques:
– Reserve a share of CPU bandwidth.
• Constant Bandwidth Server(CBS):
– S = (C, T, B), characterized by maximum capacity(C),
period(T) and bandwidth(B=C/T).
– Task can execute for time C within period T.
– Provides hard-real time guarantees if task’s worst case
parameters are known.
Adaptive CBS Technique
• Adapts required bandwidth for a task using error
correction mechanism.
• T is equal to the period of sensor reading task.
• CBS scheduling error is calculated as:
ε = CBS deadline – task deadline
• CBS bandwidth is adjusted using capacity
correction:
δC = (ε / Ts )* cs
Simulator Setup
• We simulate the model on RTLinux kernel.
– Threads communicate using shared memory.
• For CBS :
– We use application level CBS patch on RTLinux.
– Modify it for automatic bandwidth adaptation.
Simulations Results
Reserved Bandwidth
CBS Scheduling Error
•Reserved bandwidth converges to value 0.001
•Corresponding CBS scheduling error reduces to 0 after few steps.
Mode Change Behavior of the
System
• Response requirement of ACC vehicle change
with the change in relative velocity and
separation between host and ACC vehicle.
• We design ACC with three modes of operations :
active, non-critical and critical.
• In mode change task set and frequencies of tasks
change.
• We assume that a task set is known for each of
the three modes.
Preliminary experiments for Mode Change
• We assume that controller operates with
frequency
50Hz : in active mode
70Hz : non-critical mode
100Hz : critical mode
and choose corresponding values for sampling
time(T) and time constant(τ) for each mode.
• Conditions for mode change:
– From active to non-critical
• an obstacle is detected within a predefined range.
- From non-critical to critical
- the difference between desired speed and current speed is
Simulations : Without Mode Change
Sudden decrease in separation, because the host vehicle
decreases slowly.
Simulations : With Mode Change
r2
r1
r3
r4
Host velocity fluctuates due to frequent mode change.
Simulation : Avoiding Frequent Mode Change
Frequent mode change is avoided by forcing the system to
stay in one mode for a minimum time
Enhancement to the Mode Change Scheme
• Choose task set for each mode at run time using service level
controller, admission controller and feedback.
– Service level controller : controls workload inside the system.
– Admission controller : admits new tasks in the system.
Conclusions and Future Work
• Systematic approach for handling time-sensitive ACC data improves the
performance.
• Use of on-demand update scheme reduces the no of updates.
•
Adaptive bandwidth server technique provide service guarantees to aperiodic
tasks.
• There is a need for ACC design with multiple operational modes.
• A principled approach for choosing no. of modes and deriving conditions for
mode change is required.
References
1.
Thomas Gustafsson and Jorgen Hansson. Dynamic On-Demand Updating of Data in Real- Time Database
Systems. In SAC'04: Proceedings of the 2004 ACM symposium on Applied computing, pages 846-853. ACM
Press, 2004.
2.
K. Ramamritham; Sang H. Son; L.C. DiPippo. Real-Time Database and Data Services. In Real Time Systems:
p.179-216. Kluwer Academic Publishers, 2004.
3.
D. Nystrom, A. Tesanovic, C. Norstrom, J. Hansson, and N-E. Bankestad. Data Management Issues in Vehicle
Control Systems: a Case Study. In Proceedings of the 14th Euromicro International Conference on Real-Time
Systems, pages 249-256, Vienna, Austria, June 2002.
4.
Zhou J.; Peng H. String Stability Conditions of Adaptive Cruise Control Algorithms. 1st IFAC Symposium on
Advances in Automotive Control, April Italy, 2004.
5.
C. C. Chien; P. A. Ioannou. Autonomous Intelligent Cruise Control. IEEE Trans. On Vehicular Technology,
42(4):657-672, Nov. 1993.
6.
T.W. Kuo; A. K. Mok. Real-time Data Semantics and Similarity-Based Concurrency Control. IEEE Trans. on
Computers, 49(11):1241-1254, Nov. 2000.
7.
Thomas Gustafsson; Jorgen Hansson. Data Management in Real-Time Systems: a Case of On-Demand Updates
in Vehicle Control Systems. 10th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium
(RTAS'04), page 182, May 25-28, 2004
8.
Jing Zhou; Huei Peng. Range Policy of Adaptive Cruise Control for Improved Flow Stability and String Stability.
IEEE International Conference on IEEE Trans. on Networking, Sensing and Control, 4:595-600, March, 21-23
2004.
9.
C. L u; J. Stankovic; G. Tao; S. Son. Feedback Control Real-Time Scheduling: Framework, Modeling and
Algorithms. special issue of Real-Time Systems Journal on Control-Theoretic Approaches to Real-Time
Computing,, 23(1/2):85-126, July/September 2002.
EK – DALGA BOYLARI
Wavelength Relevant for Environment Sensors
en.wikipedia.org
www.lbl.gov

Slayt 1 - Abdullah Demir

Transkript

Benzer belgeler

Slayt 1 - Abdullah Demir

İnsan Mikro-Dopplerinden Çıkarılan Özniteliklerin Karşılıklı Bilgisi

Mesleğin İncelikleri Sosyal Bilimlerde Araştırma

terminolojiye giriş ve temel latince bilgileri

Gr - TAESA

Tur Programını İndir

Norveç`i Jollyile