Radar algılayıcısı tabanlı uyarlamalı hız kontrol sistemi

Abstract

Uyarlamalı Hız kontrol Sistemi (Adaptive Cruise Control, ACC) Gelişmiş Sürüş Destek Sistemlerinin (ADAS) altında yer alan diğer bir teknolojidir. ACC sisteminde, kontrol sistemi sürücünün istediği referans hızı araç hareket yönünde bulunan araçları da dikkate alarak takip etmesini sağlar. Gelişen algılayıcı teknolojisi ve gömülü sistemlerin işlemsel gücünün artması bu teknolojilerin hızlı bir şekilde yayılmasına katkı sağlamıştır. Bu çalışmada, otonom kontrol mimarisine dayalı bir Uyarlamalı Hız Kontrol Sistemi tasarımı yapılmış ve gerçeklenmiştir. Tasarlanan ACC sistemi; bilişsel kontrol kararlarının üretildiği yüksek seviye kontrol (YSK), üretilen hızların araç tarafından takibini sağlayan düşük seviye kontrol (DSK), ortam değişkenlerinin algılanmasını sağlayan algılayıcılar ve kullanıcı referans değerlerinin girildiği kullanıcı arayüzü (HMI) birimlerini içermektedir. Sistemde kullanılan uzun mesafe radar algılayıcısı ile testler gerçekleştirilmiş olup, görüş alanı içerisinde hedef aracın tespiti için filtreler geliştirilmiştir. Sistemde kullanıcı arayüzünden girilen veriler, radar ve hız algılayıcıları verileri yüksek seviye kontrol girdilerini oluşturur. Yüksek seviye kontrol, algılayıcılar ve arayüzden gelen bilgileri kullanarak öncelikli bir sonlu durum makinesi ile durum tespiti yapıp sonrasında duruma bağlı olarak aracın uygulaması gereken hız bilgisini hesaplar ve düşük seviye kontrol kısmına girdi olarak verir. Sonlu durum makinesinde mesafe takip durumunda Model Öngörülü Kontrol(Model Predictive Control) ve Bulanık Mantık Kontrol(Fuzz Logic Control) kullanılarak takip sistemleri geliştirilmiştir. Düşük seviye kontrol biriminde ise aracın uygulaması gereken hızın takibi için kontrol sağlanmaktadır. Geliştirilen sistemin algılayıcı, kullanıcı arayüzü ve düşük seviye kontrol kısmı gerçek ortamda alt birimler halinde test edilmiştir. Yüksek seviye kontrol sistemi ise otonom araçların geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılan Robot işletim sistemi (ROS) uyumlu olarak GAZEBO benzetim ortamında test edilmiştir.

Adaptive cruise control (ACC) is one of the technologies under Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). The ACC system follows the speed set by driver's considering the other vehicles in movement direction. Advanced sensor technology and increasing computational power of embedded systems help widespread of these systems. ACC system consists of high level control unit, low level control unit, sensing unit, and human machine interaction (HMI) unit. Conscious level decisions and reference velocities considering the obstacle in the movement direction are generated in high level control unit (YSK). Low level control unit (DSK) is responsible for tracking the reference speed generated by the high level control unit. Sensing subsystem provide the current vehicle width, velocity and position of the other vehicles in the movement direction. User is able to set some parameters through human machine interaction unit. To detect the target vehicle some filters are developed and tested for radar sensor. HMI, radar sensor and speed sensor data are the inputs of YSK. A finite state machine runs on YSK to define the running state then calculates the reference speed and sends the DSK. Model Predictive Control and Fuzzy Logic Control are developed for distance following in distance control state. In this study, human machine interaction unit, sensing subsystem, and low level control units are tested on real vehicles. The high level control unit is developed on Robot operating system (ROS) and tested on GAZEBO simulation environment that are widely used for development of autonomous vehicles.