By Teknik Bilgiler

İçerik

Velodyne Lidar Veri Toplama ile ADAS ve Otonom Araç Testi

Araç, yolcu ve yaya güvenliğini sağlamak için çeşitli sürücü yardımı veya otonom sürüş sistemlerinin test edilmesi ve incelenmesi çok önemlidir. Dewesoft Velodyne Lidar modülüne sahip Dewesoft DAQ sistemleri, maksimum performans ve güvenlik sağlayan sürüş sistemlerinin geliştirilmesini destekleyen her tür Velodyne Lidar sensöründen veri almak için basit ve esnek bir çözüm sunar.

Şekil 1: Otomatik sürüş sistemlerinde kullanılanlar gibi Velodyne sensörlü araç teknolojisi çözümü, Dewesoft test aracına monte edilmiş ve test edilmiştir

Lidar Algılamayı Diğer Veri Kaynakları ile Senkronize Etme

Gelişmiş sürücü destek sistemleri (ADAS) ve otonom araçlar (AV’ler) ile motorlu e-araçlar üreten şirketlerin aşağıdaki gibi belirli testleri gerçekleştirmesi gerekir:

     • Otomatik acil frenleme
     • Ayarlanabilir hız sabitleyici- (ACC)
     • Sürücüyü uyarmak için önden çarpışma uyarısı (FCW)
     • Çarpışmadan kaçınma
     • Kör nokta tespiti
     • Şeritten ayrılma uyarı sistemi
     • Şerit destek sistemi
     
Bu tür testleri gerçekleştirmek için bir otomobil üreticisi, güvenlik sistemlerinin genel olarak ve kritik durumlarda düzgün çalıştığından emin olmak için yüksek doğruluk ve hızlı yanıt veren onaylanmış ekipmana ihtiyaç duyar.

Bu gibi durumlarda, nesneleri tespit etmek ve mesafelerini haritalamak için lidar (Işık Algılama ve Aralık) sistemleri kullanılır. Lidars bu mesafeleri gerçek zamanlı olarak hesaplayabilir. Bunu lazer ışığını boşaltarak, ışığın bir nesneye veya yüzeye çarpıp sensöre geri yansımasının ne kadar sürdüğünü ölçerek yapıyorlar. Bundan sonra, nesnelerin 3B temsillerini yaparlar.

Çoğu durumda Lidar sensörleri, radarlar ve kameralar gibi diğer sensörler ile kullanılır. Lidar verilerinin genellikle diğer sensör türlerinden ve veri kaynaklarından (analog sensörler, CAN veri yolu, vb.) Alınan verilerle birlikte alınması gerekir. Üreticiler için zorluk, farklı veri kaynaklarından elde edilen tüm verilerin kalitesini senkronize etmek ve optimize etmektir. 

Uyumsuzluklardan ve hatta senkronizasyon sorunları nedeniyle potansiyel olarak yanıltıcı sonuçlardan kaçınmanın en iyi yolu, tüm veri kaynaklarının senkronize edinimini sunabilen bir DAQ çözümü kullanmaktır. Ama bu mümkün mü?

Şekil 2: Velodyne sensöründen DewesoftX veri dosyası kaydının video aktarımı

Çok işlevli çözüm

Otonom araçlar için ihtiyaç duyulan ölçümlerin gereksinimlerini karşılayan basit ama güçlü bir DewesoftX Velodyne Lidar modülü geliştirdik. Velodyne lidar sensörlerinden gelen verileri DewesoftX yazılımında elde edilen diğer verilerle senkronize etmek için esnek bir ölçüm çözümü sağlar.

DewesoftX Velodyne modülü, tüm Velodyne lidar ailesini destekler. Velodyne, çeşitli uygulamalar için son teknoloji Lidar sensörleri üreten California, Amerika Birleşik Devletleri merkezli bir şirkettir. Tekli veya çoklu lidar cihazlarının iletişimi ve bağlantısı Ethernet protokolü üzerinden yapılır.

Velodyne Lidarları, bir GPS PPS sinyali ile senkronize edilmiş diğer GNSS cihazlarıyla (DS-IMU, DS-VGPS-HS, vb.), GNSS alıcısının LIDAR sensörü için NMEA GNSS mesajlarının kaynağı olduğu yerlerde. Velodyne Lidar için PPS senkronizasyonunu elde etmek için, GNSS cihazına fiziksel olarak bağlanması ve DewesoftX DAQ yazılımında uygun şekilde seçilmesi gerekir.

Velodyne Lidar’lar, modülden standart navigasyon kanalları olarak DewesoftX DAQ yazılımında da bulunan NMEA GNSS mesajları ile GPS PPS sinyali üzerinden senkronize edilir.

Şekil 3:Velodyne lidar ürün ailesinin tamamı, DewesotX veri toplama yazılımı tarafından desteklenmektedir.

DS-IMU atalet ölçüm birimi, aşağıdakiler gibi birden çok sensörü birleştirir:

     • Jiroskoplar
     • İvmeölçerler,
     • Manyetometreler,
     • Basınç sensörleri ve
     • GNSS alıcısı.

DS-IMU cihazları, GPS PPS sinyali üzerinden Velodyne lidar ile bağlanmak ve senkronize edilmek için tamamen uyumludur.

DS-IMU cihazları ayrıca yumuşak senkronizasyon kurulumunda da bağlanabilir. Lidar’ın durumu ve RPM ayarı doğrudan DewesoftX yazılımı içinde yapılabilir. Lidar sensörüyle ölçüm yapmak için başka bir yazılıma gerek yoktur.

Velodyne Lidar sensörünün noktaların mesafesi ve yoğunluğu olmak üzere iki ana kanal mevcuttur. Nokta bulutunun görselleştirilmesi, açık sokak haritalarının veya uydu görüntüsü katmanlarının nokta bulutu ile kaplandığı harita görüntüleme widget’ı tarafından gerçekleştirilir. Tüm harita katmanları DewesoftX içinde indirilebilir ve çevrimdışı mod da yeniden kullanılan ölçüm alanında gerçek bir internet bağlantısı olmaması durumunda. Harita katmanlarına eşit olarak, bir seçim haritası da içe aktarılabilir.

DewesoftX veri toplama yazılımı ile DAQ sistemi aşağıdaki gibi verileri birleştirir:

     • Velodyne Lidar sensör verileri,
     • Araç CAN veri yolu verileri,
     • GNSS verileri ve yönlendirmeleri,
     • Fren mesafesi hesaplamaları,
     • Robot verilerini kullanma ve
     • Video kameralar.

Tek bir DAQ sisteminde bir araya getirilen DewesoftX yazılımı, sorunsuz veri senkronizasyonu, görselleştirme, depolama ve veri karşılaştırması sağlar.

Şekil 4: Dewesoft DS-CAN2, veri toplama için aracın OBD-II portuna bağlanır.

Ölçüm kurulumu

Ölçüm kurulumumuzun amacı şunları test etmekti:

     • Lidar verilerinin DewesoftX yazılımı içindeki duyarlılığı.
     • CAN, GPS ve video gibi diğer veri kaynaklarıyla senkronizasyon uyumluluğu.
     • Binek araçtan Velodyne Lidar, DS-IMU2 ve CAN Bus verilerinden veri almak için DAQ kurulumunun kolaylığı.

Video kamera, sürüş ortamının daha iyi bir ön izlemesi için veri toplama sistemine eklendi. Herhangi bir Dewesoft DAQ sistemine ücretsiz olarak eklenebilecek veri dosyasını analiz ederken çok kullanışlı bir özelliktir.

Kullanılan Veri Toplama Ekipmanı

Veri toplama sistemi:

     • Velodyne VLP-16 Lidar
     • Dewesoft DS-IMU2 cihazı – GPS / GLONASS destekli eylemsizlik ölçüm birimi ve GNSS alıcısı ve RTK seçeneği ile 2 cm konum doğruluğu
     • Video kamera
     • Dewesoft DS-CAN2 – araç OBD-II veya SAE J1939 veri toplama için 2 kanallı USB CAN ara yüzü

Yazılım:

     • DewesoftX veri toplama yazılımı
     • Velodyne Lidar modülü (1200 RPM dönüş hızıyla)

Kurulum Diyagram Şemaları

Şekil 5: Dewesoft lidar kurulumu - GNSS anteni ve DS-CAN2 dışındaki tüm cihazların çalıştırılması gerekir.

Veri analizi

DewesoftX’teki görsel ekran, çevredeki ortamın güzel bir ön izlemesini sağladı. Lidar görselleştirme için normalde harita widget’ını kullanıyoruz. Renklendirmenin lazer yoğunluğunu ve farklı nesnelerin lazer noktalarını temsil eden görselleştirme çizgilerini temsil ettiği lidar verilerinin kesintisiz görselleştirmesini sunar. Göstermek için iki Harita widget’ı kullanıldı:

     • Sol harita: hız renk ölçeğiyle DS-IMU2 cihazından konumlandırma ve izleme görünümü
     • Sağ harita: lidar yoğunluk renklendirmesi uygulanmış lidar nokta bulutu görselleştirmesi

Şekil 6: Ölçüm ekranı - MAP widget'ı Lidar görselleştirme için kullanılır.

Lidar yoğunluğu, esas olarak uzaklık ve hedef yansıtıcılığından etkilenen toplanan lazer yoğunluğu geri dönüşleri (dönen güç / yayılan güç) anlamına gelirken, lidar mesafesi görsel olarak varsayılan Lidar konumundan gerçek bir mesafe olarak uygulanır.

Lidar mesafe verileri, her lidar lazer için bir nokta verileri matrisi olarak çıkarılır. Ayrıca araca geri bildirim vermek veya aracın ve çevresindeki nesnelerin mesafe ilişkilerini analiz etmek için kullanılabilir. Trafik sahnelerini sınıflandırmak, nesneleri tespit etmek ve tanımlamak vb. İçin kullanılır.

Uygulama için lidar sensörünün 1200 RPM dönüş hızını kullandık. Yoğunluk ve mesafe Lidar verilerinin elde edilmesi, DewesoftX yazılımı içinde görsel olarak gerçekten duyarlı oldu. DS-IMU2’den Lidar ve GNSS verileri, alınan her bir örneğe göre senkronize edilir ve bu da genel senkronizasyon uyumluluğunu kanıtlar.

Ek olarak, sürüş ortamının senkronize edilmiş bir kamera görüntüsünü gösteren video kamera widget’ına bağlı basit bir web kamerası kullandık. Bir kayıt cihazı widget’ı, seçilen herhangi bir ölçüm veri kanalını görüntülemek için kullanılır. Bizim durumumuzda, mevcut sürüş hızını ve GNSS alıcımızın görebildiği GNSS uydularının sayısını gösteren iki dijital kayıt cihazı kullandık.

Bu belirli ekranda uygulanmayanlar da dahil olmak üzere tüm parametreler, Dewesoft veri dosyasına kaydedilir. Analiz ekranına ek olarak eklenebilirler veya daha fazla geliştirme hesaplamaları ve simülasyonları için çeşitli formatlarda dışa aktarılabilirler.

Şekil 7: Velodyne lidar, GNSS ve CAN Bus cihazı ile test ediniminin DewesoftX veri dosyası

Sonuç

Lidar sensorleri, otonom sürüş araçlarının geliştirme aşamasında ve gerçek dünyada kullanımında önemli bir rol oynar. Lidar sensörleri, ADAS testi ve otomotiv dışı uygulamalar için önemlidir. Lidar sensörleri kullanan şirketlerin sayısı hızla artıyor. Bu nedenle Lidar parametrelerinin alınması ve test edilmesi ve bunların genel senkronizasyonu çok önemlidir.

Dewesoft artık Velodyne Lidar modülü ile lidar ölçümlerini destekliyor. DewesoftX yazılımındaki tüm sensörlerin entegrasyonu ve kurmak oldukça basitti. Tüm veri toplama sistemini bağlamak ve kurmak yaklaşık 15 dakikamızı aldı.

Dewesoft, her tür araçta farklı ölçüm türleri için basit ve esnek bir çözüm sunar. Çeşitli sensörlerden ve veri kaynaklarından gelen veriler, kullanımı kolay tek bir kurulumda birleştirilebilir, senkronize edilebilir ve görselleştirilebilir.