第五章 實車驗證
5.2 系統整合的過程
現在時速約 10 公里處,因此,必須將這個信號所代表的速度值忽略,才能正確 的得到車速信號。
在與電腦的溝通時,雖然使用的是強健的 RS-232 協定,但是,個人電腦與 控制器在實驗車上連接用的電纜線長達兩公尺,另外,電源供應經過不停的轉換 會夾帶許多雜訊,因此,在傳輸資料時,我們特別訂定頭碼與尾碼,資料本身則 夾在頭碼與尾碼之間,在確定頭碼與尾碼正確的時候,才確認該筆資料是一筆有 效資料,以此來避免資料傳輸錯誤而造成實驗車的安全問題。
在整合的過程中還經過許多反覆的修正與測試,我們以圖 5.1 所描述的系統 架構,以及圖 5.3 所示使用 Matlab/Simulink 設計的程式,藉由圖 3.7 所描述的 步驟,來完成本次實車的演練。
圖 5.3:使用 Matlab/Simulink 設計的程式
5.2 實車演練成果
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圖 5.4:實車演練照片
本研究於 2003 年十月舉行第一次的實車演練,場地選擇在國立交通大學光 復校區的室外籃球場與排球場間的車道。如圖 5.4,我們在車道中央放置一個紙 箱作為障礙物。
演練開始時,實驗車是靜止,在實驗車開始移動之前,駕駛人必須按下介面 電路板上的按鈕,開啟自動安全防撞系統,這會使控制器接管煞車致動器,接著,
由駕駛人踩油門加速並控制方向盤,使實驗車維持在車道內,往障礙物放置地點 逼近,此時,駕駛人可以放心的將緊急煞車功能交給主控制器。
實驗車以時速 40 公里左右,筆直的開往障礙物,當障礙物與實驗車的距離 縮短到 10 公尺之內時,自動安全防撞系統立刻發揮功能,踩下煞車踏板讓實驗 車在障礙物前一公尺處停止。接著,駕駛人可以透過介面電路板,取消自動安全 防撞系統,並且接管煞車踏板,而實驗車將恢復到完全由駕駛人控制的狀態。
在這次實車演練的規劃中,我們將自動安全防撞系統訂位在輔助的角色,因 此,煞車功能被設計在距離障礙物前 10 公尺才啟動。而選擇 10 公尺的原因是,
在時速 40 公里時,實驗車每秒移動 11.1 公尺,在這個情況下,若駕駛人在距離 障礙物 10 公尺還沒發現危險,採取緊急煞車,那麼,實驗車將在 1 秒內撞上障 礙物。
透過這次的實車演練,證明了每個研究團隊所開發的配備都有完美的運作,
而 Taiwan iTS-1 成功的整合了各種配備,完成自動安全防撞的任務。
第六章
結論
在本篇論文中,我們以開發智慧車驗證平台為目標,從無到有,克服各種實 務上的問題,整合感測器、致動器、與控制器,透過介面電路,補足不同介面間 的信號轉換需求,建構了一個完整的系統,成功的達成實車驗證的任務。這次實 車演練的成果,也已經發表在 2004 International Conference on Intelligent Systems and Control[13]。
這台名為Taiwan iTS-1 的實驗車是ITS卓越計畫的研發成果。實驗車是一個 非常大而且複雜的系統,需要結合非常多人的努力才能實現。如同本篇論文中所 提到的,實驗車的各種配備由各有專精的研究團隊提供,研究中的每個成員,從 分工到合作,完美的呈現了系統整合的寶貴精神。
Taiwan iTS-1 是台灣的第一台實車驗證平台,具備相當高的可擴充性,我 們整合了實現車輛控制的基本配備,並且,提供了各種信號介面與電力供應。針 對未來各種研究子題,提供了適合的驗證平台。
在實車驗證平台系統發展過程中,我們也從中學習了很多寶貴經驗。以 MicroAutoBox來說,這是我們第一次面對這種複雜的硬體,在MicroAutoBox正常
工作之前,經過很長的摸索時間,必需閱讀所有的操作手冊,才能了解操作方式。
除了操作手冊上的資訊之外,在供應電源方面,也經過了很多的嚐試,並且多次 詢問dSPACE德國總公司的技術人員,才了解,雖然MicroAutoBox正常工作電流僅 需要700 毫安培,但是在開機瞬間,可能需要 5 安培的電流才夠。
在 MicroAutoBox 與周邊配備連接時,曾經發生 MicroAutoBox 的類比輸出推 力不足而無法推動煞車馬達驅動器,必須加裝緩衝器提供更多電流才能順利運 作;MicroAutoBox 與電腦連接的纜線接頭,以長約 1.5 公分的針狀金屬作為連 接頭,很容易彎曲而無法正常接觸;在介面電路板上,有超過 10 組以上的接頭 負責與各個配備連接,由於實驗次數很多,在多次拆解的影響下,接頭容易鬆脫 造成接觸不良,而接觸不良是實務上最難發現的問題。因此,除了選擇耐用的壓 線方法製作接頭之外,在除錯時,我們也學會耐心與理性的檢查各個因素,除了 確認設備本身功能正常之外,還要細心查驗電源供應狀況與信號連接等每一個環 節,以分離測試來釐清問題,才能順利的找出讓系統發生錯誤的地方。
在本研究團隊的努力之下,Taiwan iTS-1 已經登上國際舞台,然而,還需 要配合政府法規,才能推廣到市場上。未來,若考慮往車用電子方向發展,例如:
車道偏離警示、智慧型車燈、整合導航和監控的車用資訊系統等,以省電、安全 為發展目標,應該可以更貼近汽車產業的短期需求。
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