Új tendenciák az intelligens út—jármű rendszerek fejlesztésében
DESCRIPTION
Új tendenciák az intelligens út—jármű rendszerek fejlesztésében. Prof. Dr. Bokor József Akadémikus 2007. szeptember 4. Tartalom. Kutatási prioritások Hazai kutatások és eredmények Intelligens jármű- és forgalmi rendszerek Kooperatív járműirányítás Autonóm járműirányítás - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Új tendenciák az intelligensút—jármű rendszerek
fejlesztésébenProf. Dr. Bokor József
Akadémikus
2007. szeptember 4.
Tartalom Kutatási prioritások Hazai kutatások és eredmények
Intelligens jármű- és forgalmi rendszerek Kooperatív járműirányítás Autonóm járműirányítás Integrált járműirányítás Hibatűrő rendszerarchitektúrák Alternatív meghajtású járművek
Nemzetközi kitekintés
Az elektronikus járműirányítás szintjei
Kutatási prioritások Intelligens jármű és intelligens környezet
kialakítása Aktív biztonsági rendszerek fejlesztése és
alkalmazása Üzemanyag fogyasztás csökkentése alternatív
energiaforrások felhasználásával
A közúti forgalomirányítás szükségessége
Az irányítás céljai: Utazási idők minimalizálása, A várakozási idők minimalizálása, A megállások számának minimalizálása, Az átbocsátott forgalom maximálása, A jármű-, és gyalogosforgalom biztonságos
lebonyolítása, A közlekedési balesetek számának csökkentése, Az utazási és szállítási költségek csökkentése,
környezeti terhelés csökkentése.
A folyamatosan növekvő járműforgalom a rendelkezésre álló és csak korlátozottan növelhető infrastruktúra mellett megköveteli a hatékony, forgalomfüggő, dinamikus közlekedésirányítást.
Közúti forgalom paramétereinek és állapotváltozóinak becsléseA közúti közlekedésben számtalan nehezen vagy egyáltalán
nemmérhető paraméter és állapotváltozó található.Az állapotok a fordulási ráták:ahol wij(k) az állapotzaj.A be- és kihajtó járműforgalmat mérjük,a mérési egyenlet:ahol vj(k) a mérési zaj.
)()(=1)( kwkxkx ijijij
)()()(=)(=1
kvkxkqky jiji
n
ij
*|
1|
=|
1|
1
=|1
10|1
|1|11
ˆˆˆˆˆˆ=
min)ˆ,...,ˆ,(
NkkjTkj
k
Nkjkj
Tkj
k
NkjkNk
TkNkk
k
kkkNkNk
vRvwQwwQw
wwx
Megoldást jelent az állapot-megfigyelő alkalmazása:
• Kiterjesztett Kalman-szűrő (EKF)• Mozgó Ablakos Becslés korlátozások
mellett (cMHE)
A közúti forgalom irányítása
Városi közlekedés Egyedi kereszteződés jelzőlámpa
szabályozása, Több csomópontból álló összehangolt
jelzőlámpa szabályozás.Gyorsforgalmi úthálózat Felhajtók forgalmának szabályozása, A főáramlat forgalmának szabályozása, Útvonalajánlás.
)()(
)()()(
)(
)()()()())(()(=1)(
1
1
kk
kvkrTk
kT
kvkvkvTkvkVTkvkv
vi
i
ii
ii
ii
i
iiii
iiii
)()()(=)( knkvkkq qiiii
)()()()()(=1)( 1 kskrkqkqnTkk iiiii
ii
Software Enabled Control (SEC)
Követelmények Szinkronizálás Garantált válaszidő Kommunikáció Átkonfigurálhatóság Szoftvertechnológia Megbízható realizáció Automatikus kódgenerálás Újrafelhasználhatóság
Sebesség
Járműképessége
Vezetőképessége
Man
őver
ezhe
tősé
g
SEC
Hagyo-mányos irányítás
Járműirányítás
Kooperatív járműirányítás
•Aktuális menet-jellemzők (sebesség, pozíció, stb.)
•Elosztottszámítási feladat részeredményei
Felső szintű kooperatív irányításFeladat: trajektória-tervezés az alacsony szintű irányítórendszer számára a szomszédos járművekről és esetleg más információszolgáltató központoktól kapott információ alapjánMegvalósítás: függvényoptimalizáláson alapuló elosztott MPC algoritmusokImplementáció: RT Embedded operációs rendszer+ OCP technológiaKommunikáció: RT protokoll ad-hoc wireless hálózat felett (RT CORBA, ACE/TAO)
Alsó szintű integrált járműirányításFeladat: előírt sebesség ill. pozíció-trajektória megbízható követése, járműstabilitás biztosításaMegvalósítás: integrált robosztus irányítási algoritmusok (Hinf, LPV, hibrid, stb.)
Sebesség,pozíciótrajektória
Dinamikus menet-jellemzők: aktuális sebesség, gyorsuláspozíció, stb.
•Szomszédos járművek menetjellemzői
•Elosztott számítás részeredménye
•Forgalomra vonatkozó információk
Járműmodell-kísérletek
vezetéknélkülihálózati
kapcsolat
Servo
Motor
contr
oller
Board
Compu
ter
WLAN
camera
Servo
Motorco
ntrolle
r
Board
Compu
ter
WLAN
camera
Servo
Motor
controller
Board
Compu
ter
WLAN
camera
kamera-alapú beltéri
pozícionáló rendszer
Jármű-környezet kapcsolat alapú irányítás Pozíciódetektáló algoritmus
A videokamera és más pozíciót detektáló szenzor segítéségével az irányító elektronika meghatározza a jármű úthoz viszonyított helyzetét,
amely információt sávelhagyás detektálásra valamint parkolás segítésre használhatunk fel.
Autonóm járműirányítás A parkolási pályát a parkoló logika akkor számítja
ki, amikor a vezető a rendszerrel tudatja, hogy a következő időben parkolási szándéka van.
Ekkor a rendszer a járművön elhelyezett ultrahangos távolság-jeladók
jeleit feldolgozva meghatározza a parkolóhely pozícióját a járműhöz képest,
kiszámítja az ideális parkolási pályát, amelyen azután a szabályozó algoritmus végigvezeti a
járművet.
Integrált járműirányítási rendszerek Integrált irányítás
módszertanának kidolgozása fékezési, kormányzási és felfüggesztési rendszerekhez
Szoftvertechnológiai eszközök alkalmazása valósidejű elosztott irányítási rendszerekben
„Stunt SMART” — demonstrációs tanulmányautó (BME EJJT)
Az integrált irányítás módszertani kérdései
Járműdinamikai modellezés LPV paradigma alapján
Alrendszerek modellezése és szimulációja MATLAB / Simulink környezetben
Szoftvertechnológiai elemzés (ágens alapú architektúrák, komponens alapú fejlesztés, rétegelt felépítésű integrált platformok, decentralizált kontroll struktúrák, beágyazott rendszerek stb.)
Példa: elektronikus kormány és fékrendszer integrációja
Elektronikus kormány- és fékrendszer beavatkozáson alapuló menetdinamikai szabályzórendszer (SESP, Steering Electronic Stability Program)
Szabályzórendszer irányító algoritmusának elkészítése gyors-prototípus vezérlőegységben történő használatához (ASCET SD)
A szabályzórendszer alapját képező referenciamodell továbbfejlesztése
Hibatűrő elektronikus rendszer-architektúra járműrendszerekre
Járműrendszerek architektúráinak biztonsági szempontú elemzése Az ECU/MCU egységek fő
jellemzőinek elemzése Hibatűrő kommunikációs
hálózatok alkalmazása járműrendszerekben Aktuátorok, beavatkozó
szervek kialakításának biztonsági szempontú elemzése, különös tekintettel a megjelenítés, a kormány és fék rendszereire
Alternatív meghajtású járművek
A hibrid elektronikus járművek fejlesztésének és piaci bevezetésének létjogosultságát a releváns mértékű üzemanyag-megtakarítás, illetve ezzel összefüggésben a károsanyag-kibocsátás (pl. CO2) radikális csökkentése igazolja.
Járulékosan javul a közúti biztonság és a vezethetőség, ehhez nagyban hozzájárulnak az új (villamos, tehát gyors és pontosan vezérelhető) komponensek, pl. generátor, villanymotor.
Nemzetközi trendek — kitekintés (1) Hibrid irányítási rendszerek (diszkrét és folytonos
dinamika) → az új motorrendszerek vezérlése ciklikus alapon történik.
Integrált irányítási rendszerek (több, egymással kölcsönhatásban lévő irányítási hurok).
Algebrai vissza- és előrecsatolt irányítás (a gyártási tolerancia miatt hangolás szükséges).
A járműipari irányítási rendszerek V&V problematikája.
Nemzetközi trendek — kitekintés (2) Hatékony navigáció és kommunikáció (a
kooperatív irányítás szerepe): változó forgalmi viszonyok között egyszerre kell az útvonalat és az üzemanyag-fogyasztást optimalizálni.
A fedélzeti és a forgalomirányítási rendszerek összehangolása az úthálózat átbocsátóképességének maximalizálása érdekében.
Az automatikus manőverek biztonságos végrehajtása.
Köszönöm a figyelmet!Dr. Bokor József