LIDAR от Mazda. Тестируем, ставим на Lada
Содержание
Здравствуйте. В этот раз мне в руки попал самый настоящий LIDAR от автомобиля Mazda CX5, примерно 2012г. выпуска. В этой статье я намерен разобрать модуль и включить его на столе. И самое смешное, я установлю сей LIDAR в Datsun Mido (Лада Калина в девичестве).
Хоть на девайсе и написано LIDAR, по сути это такая лазерная автомобильная рулетка, которая способна измерять расстояние до впереди идущего объекта. Основная функция—Обеспечение срабатывания автоматического торможения в случае опасного сближения с другим автомобилем, или, например, стеной. Устройство является одним из основных в комплексе ADAS автомобилей Mazda и производится компанией Continental (они не только шины делают из резины). Опция ADAS называется CitySafety. Автоматическая система торможения называется у Mazda –SCBS. Дальность обнаружения препятствия 6 м, работает система на скорости до 40 км/ч. По заверениям производителя система поможет предотвратить аварию на скорости до 15 км/ч и снизить тяжесть аварии на скорости до 30 км/ч.
Пример работы системы:
Отмечу что на сайте производителя (ссылка)[1] удалось найти достаточно подробную документацию на модуль. Из документации следует что устройство разрабатывалось не под конкретную марку автомобилей, имеет достаточно развитое внутреннее ПО позволяющее измерять дальность до объекта, а также скорость этого объекта.
Вот выдержка из документации об основных ТТХ:
Назначение устройства:
- Датчик системы предотвращения столкновений
- Измерение расстояния до объектов и измерение скоростей этих объектов в трех независимых каналах. На дальности до 13,5 м
Устройство имеет внутреннюю систему контроля работоспособности ИК лазера и приемников ИК излучения.
Характеристики заявленные производителем сенсора:
- Дальность: 1.0-10m. Расширенный диапазон до 13,5 м
- Диаграмма направленности 27 по горизонту и 11 по вертикали
- Разрешение по дальности 1 мм
- Диапазон измеряемых скоростей 2-160 км\ч
- Точность измерения скорости +-2 км\ч
- Частота измерений 100 Гц
- Мощность лазера 45 мВт класс 1 лазера, 33 нс длительность вспышки
- Длина волны 905 нм
- Время работы 12000 часов или 15 лет
Сенсор имеет три канала измерения, один центральный и два боковых.
Приступим к осмотру и препарации
Устройство достаточно компактное, имеет три стеклянных «глаза». Два линзы для приема отраженного излучения и одна линза Френеля для формирования необходимой проекции лазерного луча. Собрано в пластиковом корпусе без использования винтов. Все на клипсах.
Внутренности с нижней стороны
Здесь расположен излучающий ИК элемент –совсем непохожий на лазер. Под излучателем располагается ИК фотодиод, контролирующий наличие излучения. Управляет системой специализированный для automotive применений 16-битный микроконтроллер MC9S12XEG128. Так же с этой стороны расположены элементы импульсного источника питания.
Внутренности с верхней стороны
Здесь мы видим таинственную микросхему от ST, которая, судя по всему, реализует функции лазерного дальномера. CAN трансивер, пустое место под еще один CAN трансивер, две линзы приемника и плату с ИК фотоэлементами. Непосредственно под линзами располагаются два ИК светодиода, которые служат для проверки работоспособности приемника. Эти элементы видно на фото со снятыми линзами. В документации на прибор сказано, что измерения проводятся по трем независимым каналам, мы может в этом убедиться увидев три приемных элемента.
Подключение на столе
Прежде чем подключать устройство согласно даташиту, я определил назначение пинов разъема самостоятельно. Устройство оказалось простым в подключении, потребовалось найти только питание 12В и CAN bus. В документации CAN bus располагался на других пинах, в моем случае они не использовались и пустое место трансивера предназначалось как раз для них. Скорость передачи в моем канале CAN –500 kbit\s, в неиспользуемом, судя по документам—1Mbit\s.
Девайс я подключил к обычному типовому лабораторному источнику а CAN шину к осциллографу Tektronix с декодером CAN. Сразу после включения ток потребления составил 90 мА, со всплесками до 130мА примерно раз в секунду. Сделал вывод о том, что лидар начал включать лазер. CAN шина так же ожила сразу, появился один единственный пакет, который осциллограф с легкостью распознал.
ID: 0x21D
DLC 8 byte
DATA: 0x7F 0x3F 0xFF 0x00 0x00 0x00 0xD2 0x94
Установка в автомобиль и тестирование.
Устанавливать “лидар” в свой авто я стал по аналогии с маздой. Просто приклеил его на двусторонний скотч на лобовое стекло в районе зеркала заденго вида. Питание подал с разъема прикуривателя.
К CAN подключился при помощи сделанного собственноручно 10 лет назад адаптера, совместимого с широкоизвестной программой CAN-Hacker. В отличии от первого включения на столе, первый байт пакета начал сразу активно меняться, пока лидар не зафиксировали на лобовике. Исходя из чего я сделал вид что это байт отвечает за измеренное расстояние.
В руководстве по протоколу общения лидара с внешним миром описывается достаточно много передаваемых параметров. В нашем случае удалось добиться только измерения расстояния до впереди находящегося объекта.
Тестиорвание
Для тестирования в качестве мишени был выбран автомобиль друга. Тест заключался в следующем:
- Приближаемся максимально близко к цели, фиксируем первый байт пакета
- Измеряем расстояние до цели при помощи лазерной рулетки
- Сопоставляем данные рулетки с данными передаваемыми лидаром.
Соответствие значения первого байта пакета LIDAR-а и значения измеренного лазерной рулеткой:
0x41 = 2,054 м
0x46 = 3,166 м
0x49 =3.8 м0x7F — цель потеряна
Выяснилось что лидар уверенно измеряет расстояние до цели не более 4х метров. На мой взгляд это не лучший результат для датчика системы экстренного торможения. Возможно, устройство работало в каком-то упрощенном или тестовом режиме и на автомобиле девайс измеряет расстояние в более широком диапазоне. Мы так же проводили эксперимент с большой глянцевой доской белого цвета, в этом случае расстояние измерялось до 5 метров.
Резюме
Mazda Short range LIDAR производства Continental интересное устройство. Хотелось бы что бы диапазон измерения дальности выходил за приделы 4-х метров. Если будет возможность, попробую сконфигурировать его в режим который описан в документации и позволяет измерять большие расстояния и скорости объектов. Возможно получится оживить второй канал CAN. Если вдруг есть кто-то желающий поковырять прибор в Новосибирске, буду рад совместным трудам.
Добавлю, что устройство достаточно легко найти на разборах по цене от 3000 до 6000 рублей.
Каталожный номер: GHP9-67XD0
Ну и напоследок кино про устройство снятое в меру собственных возможностей.
Ссылки:
→ Continental, документация
→ MAZDA
→ Рассказ пользователя[2][3][4]
Использованны источники
- ^ (ссылка) (www.conti-online.com)
- ^ Continental, документация (www.conti-online.com)
- ^ MAZDA (www.mazda.com)
- ^ Рассказ пользователя (www.drive2.ru)