Diseño hardware/software para el control y monitorización remota de un vehículo eléctrico inteligente a escala
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- Diego Vidal Fernández
- hace 8 años
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1 Diseño hardware/software para el control y monitorización remota de un vehículo eléctrico inteligente a escala Diciembre de 2010 Tutores: Dr. D. Javier J. Sánchez Medina y Dr. D. Enrique Rubio Royo
2 ASEIMOV Autonomous Scaled Electric Intelligent MOnitored Vehicle Vehículo Eléctrico a escala 1:10 Orientado a la investigación en: Sistemas de transporte inteligente Conducción autónoma Objetivos de diseño: Bajo coste Elementos estándar del mercado Software libre
3 Qué hay dentro de ASEIMOV? Objeto de este PFC Sistema informático del vehículo y su control y monitorización remota
4 Objetivos del proyecto Diseñar un sistema informático para incorporarlo al vehículo Analizar la posibilidad de utilizar un ratón de bola como encoder para el vehículo Desarrollar una aplicación para controlar y monitorizar el vehículo de forma remota
5 Contenidos 1 Introducción 2 Diseño hardware/software del sistema informático del vehículo 3 Desarrollo de aplicación para el control y monitorización remota 4 Pruebas de la plataforma 5 Conclusiones, trabajo futuro y publicaciones
6 Restricciones de diseño Restricciones Espacio disponible Consumo energético Prestaciones CPU Wi-Fi Puertos USB Bajo coste Utilizar software libre
7 Introduccio n Disen o hardware/software Aplicacio n control y monitorizacio n Pruebas Conclusiones Ana lisis del mercado Formatos de placas base pequen os: mini/nano/pico-itx Almacenamiento basado en memoria flash: pendrives y SSD Otros aspectos: hardware Wi-Fi y fuentes de alimentacio n Facultad de Informa tica
8 Hardware escogido Placa mini-itx: Zotac ION ITX CPU: Intel Atom 330: dos núcleos 1,66GHz 10 puertos USB Incluye tarjeta Wi-Fi minipcie y fuente de alimentación RAM: 2 x 1GB DDR2 800 MHz Almacenamiento: pendrive esata / USB de 8GB Batería: XPAL POWER XP8000 de 40W/h
9 Elección del sistema operativo Análisis y prueba de distribuciones GNU/Linux Tiempo de arranque 13 seg 41 seg 36 seg Memoria 33 MB 86 MB 394 MB Disco 800 MB 800 MB 105 MB Soporte Hardware Todo Sin Wi-Fi Todo Repositorios de paquetes Muchos Muchos Pocos Soporte / Documentación Muy bueno Muy bueno Malo
10 Instalación y ajuste del sistema Instalación del sistema operativo: Particionado en tres particiones: Instalación de software y configuración del sistema
11 Sistema de copias de seguridad Partición dedicada con instalación mínima de Debian Partimage: guarda y recupera particiones en un archivo Script bash para automatizar el proceso
12 Uso de un ratón de bola como encoder Qué es un encoder? Sirve para medir la velocidad y/o posición angular de un eje Funcionamiento basado en un emisor y un receptor de luz Medida en tics: movimiento de ranura a no ranura Un ratón de bola tiene dos encoders
13 Uso de un ratón de bola como encoder Estudio del protocolo de ratón PS/2 Implementación de librería en C para realizar pruebas Cálculo de la velocidad: Instalación en el vehículo: v = r ω = r tics 2π seg ranuras
14 Contenidos 1 Introducción 2 Diseño hardware/software del sistema informático del vehículo 3 Desarrollo de aplicación para el control y monitorización remota 4 Pruebas de la plataforma 5 Conclusiones, trabajo futuro y publicaciones
15 Funciones requeridas en la aplicación Controlar el vehículo Monitorizar los sensores del vehículo en tiempo real Poder adaptar la aplicación a cambios en la configuración de los sensores Dos lenguajes: español e inglés
16 Metodología de desarrollo Proceso de desarrollo incremental Desarrollo de un prototipo Documentación del software: análisis + diseño + implementación + manual de usuario Uso de patrones de diseño: MVC, Comando, Factoría y ThreadPool.
17 Herramientas utilizadas Entorno de desarrollo Java: OpenJDK IDE: Netbeans IDE 6.8. Herramientas UML: dia: diagramas de casos de uso ArgoUML: diagramas de clases y de secuencia Librerías: phidgets, v4l4j, jgraph, jchart2d
18 Arquitectura de comunicación Arquitectura Cliente / Servidor Sistema de comunicación: Remote Method Invocation (RMI) Alternativa sockets: tiempo de respuesta medio más rápido pero más complejo de implementar
19 Comunicación mediante RMI RMI permite utilizar un objeto que existe en una máquina remota como si fuera un objeto local El servidor permite acceder a los dispositivos del coche a partir de objetos remotos Objetos remotos disponibles: acelerómetro, cámara, controlador de motor, controlador de servomotor, encoder, infrarrojo y sonar
20 Servidor Ejemplo de archivo de configuración Funcionamiento normal del servidor: 1 Archivo de configuración 2 Registro de objetos remotos en el registro RMI Modo de depuración con dispositivos virtuales ACCELEROMETER_SENSOR=accelerometer,94332,CENTER IR_SENSOR=front right ir,156745,2,ir_10_80,front_right...
21 Demo del cliente
22 Contenidos 1 Introducción 2 Diseño hardware/software del sistema informático del vehículo 3 Desarrollo de aplicación para el control y monitorización remota 4 Pruebas de la plataforma 5 Conclusiones, trabajo futuro y publicaciones
23 Calibración de sensores Curvas de calibración Medidas reales (cm) infrarrojo Medidas reales (cm) sonar Medidas del sensor (cm) Medidas del sensor (cm) Calibración de infrarrojo y sonar en el rango de cm Captura de datos con la aplicación desarrollada
24 Autonomía Medir la autonomía de la batería utilizando todos los sensores y moviendo el coche Duración aproximada: 50 minutos Hasta 10 minutos más si no se utiliza el motor continuamente
25 Introduccio n Disen o hardware/software Aplicacio n control y monitorizacio n Pruebas Conclusiones Detencio n del vehı culo frente a un obsta culo Algoritmo avanzarmotor(); mientras(distancia > umbral) avanzarmotor(); fin mientras; detenermotor(); Facultad de Informa tica
26 Contenidos 1 Introducción 2 Diseño hardware/software del sistema informático del vehículo 3 Desarrollo de aplicación para el control y monitorización remota 4 Pruebas de la plataforma 5 Conclusiones, trabajo futuro y publicaciones
27 Conclusiones Desarrollo de una plataforma de investigación flexible y de bajo coste Participación en un proyecto de ingeniería real Aplicación de conocimientos aprendidos en la carrera Sincronización para construir la plataforma
28 Introduccio n Disen o hardware/software Aplicacio n control y monitorizacio n Pruebas Conclusiones Lı neas de trabajo futuro Nuevas posibilidades con un segundo vehı culo Implementar el sistema de comunicacio n de la aplicacio n con sockets Implementar interfaz para prueba de algoritmos Implementacio n de algoritmos de conduccio n inteligente Facultad de Informa tica
29 Publicaciones Documento Científico-Técnico Revista Internacional IEEE transactions on intelligent transportation systems Congreso Eurocass Thirteen International Conference on Computer Aided Systems Theory. February 06-11, Museo Elder de la Ciencia y la Tecnología, Las Palmas de Gran Canaria, Canary Islands, Spain Página web de ASEIMOV
30 FIN Gracias!
31 Presupuesto de ASEIMOV ASEIMOV Vehı culo 280e Sistema informa tico 340e Dispositivos 870e Otros gastos 80e Total 1570e RobocarZ: 7000e Facultad de Informa tica
32 Gráfica comparativa RMI vs sockets 4 bytes 24 bytes bytes RMI 10,23 10,11 11,34 SOCKETS 3,79 3,83 9,03
33 Estado del arte Facultad de Informa tica
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