Цифровая интеграция через CAN — LIN шины
Сигнализации с поддержкой CAN-LIN
StarLine E96 BT 2CAN 2LIN
Надёжная сигнализация с умным автозапуском для современной машины с CAN-LIN шиной. Автосигнализация обладает функцией авторизации по PIN-коду и Bluetooth через противоугонную метку или смартфон владельца автомобиля. Есть автодиагностика.
Рейтинг: 4.5 ★ Отзывов: 10 ❤
StarLine A96 2CAN LIN
Надежный автомобильный охранно-телематический комплекс с интеллектуальным автозапуском, несканируемым диалоговым кодом управления, интегрированным 2CAN+2LIN, ударопрочным брелком управления, невидимой блокировкой двигателя.
Рейтинг: 4.6 ★ Отзывов: 17 ❤
Pandora DX 50 S
Интеллектуальный автоматический запуск двигателя и мультисистемный 2CAN, LIN интерфейсы позволяют решить основные задачи большинства автовладельцев по доступной цене: надёжная сигнализация и прогрев автомобиля в холодное время года посредством автозапуска.
Рейтинг: 4.5 ★ Отзывов: 51 ❤
Pandect X-1800 BT
Высокофункциональная GSM/GPRS, Bluetooth 4.2, 2xCAN, IMMO-KEY-микросистема, которая вышла на замену популярной моноблочной системы Pandect X-1800. Это облегченная по «железу» и по комплектации версия еще одной нашей системы — Pandect X-1900 BT.
Рейтинг: 4.8 ★ Отзывов: 59 ❤
Pandora DXL 4970
Одна из лучших автосигнализаций 2018 года, обеспечивает максимально возможную защиту для автомобиля абсолютно любого класса, максимальный комфорт и функциональность его владельцу. Включает в себя практически все передовые функции Pandora.
Рейтинг: 4.7 ★ Отзывов: 16 ❤
Pandora DXL 5000 S
Пандора 5000 S — современная охранная система для автомобилей бизнес, премиум и люкс класса. Включает в себя все передовые технологии Pandora. Умный автозапуск, CAN-LIN, GSM, GPS-ГЛОНАСС, Bluetooth, кнопка-SOS, Pandora-спутник, активная охрана.
Рейтинг: 4.6 ★ Отзывов: 43 ❤
StarLine A93 2CAN+2LIN
Одна из самых надёжных бюджетных сигнализаций для современного автомобиля с CAN-LIN шиной. Обеспечивает необходимую охрану, автозапуск двигателя по температуре, в заданное время, по просадке АКБ или дням недели, прочный брелок с обратной связью.
Рейтинг: 4.8 ★ Отзывов: 104 ❤
StarLine A96 GSM 2CAN+2LIN BT
Надёжная автомобильная сигнализация 6-го поколения с CAN-LIN модулем, умным автозапуском, управлением ч/з смартфон (GSM телематика), 3D датчиками удара и наклона, автодиагностикой, гибкими сервисными настройками, скрытой блокировкой двигателя.
Рейтинг: 4.7 ★ Отзывов: 13 ❤
StarLine A96 GSM GPS 2CAN+2LIN BT
A96 GSM GPS — охранный комплекс с автозапуском, диалоговым кодом, 2CAN+2LIN GSM GPS+ГЛОНАСС интерфейсами, ударопрочным брелком управления с двухсторонней обратной связью и доп. брелком без обратной связи. Функции диагностики авто, онлайн мониторинга. Скидка на КАСКО до 80%.
Рейтинг: 4.6 ★ Отзывов: 15 ❤
StarLine AS96 BT GSM 2CAN+2LIN
Надежная охранно-телематическая система с автозапуском со смартфона, несканируемым диалоговым кодом, интегрированными 2CAN+2LIN и GSM интерфейсами. Функции невидимой блокировки, автодиагностики, авторизация по пин коду и блютуз смарт.
Рейтинг: 4.6 ★ Отзывов: 6 ❤
StarLine S96 BT GSM GPS
Автомобильная сигнализация с противоугонной меткой, умным автозапуском, автодиагностикой, настройками и управлением ч/з смартфон, онлайн мониторингом, бесключевым обходом StarLine iKey и CAN-LIN интерфейсом.
Рейтинг: 4.7 ★ Отзывов: 27 ❤
StarLine B96 BT 2CAN+2LIN
Автомобильная сигнализация Старлайн 6-го поколения с автоматическим запуском двигателя по температуре, в заданное время, по просадке АКБ или дням недели и гибкими сервисными настройками, с CAN-LIN модулем и умным бесключевым обходом иммобилайзера.
Рейтинг: 4.6 ★ Отзывов: 22 ❤
StarLine B96 BT 2CAN+2LIN GSM GPS
Надежная автомобильная сигнализационная система с интеллектуальным автозапуском и обратной связью, несканируемым диалоговым кодом управления, 2CAN+2LIN, GSM и GPS+ГЛОНАСС интерфейсами, ударопрочным брелоком и функцией автодиагностики.
Рейтинг: 4.6 ★ Отзывов: 11 ❤
StarLine X96v2 SL
Автомобильный охранный комплекс с автозапуском, 2CAN+2LIN, GSM, Bluetooth Smart интерфейсами, блокировкой двигателя, функцией автодиагностики. В комплекте навигационный модуль N11 pro с ГЛОНАСС+GPS-антенной.
Can Lin Шина, что это такое
Часто в характеристиках авто сигнализации можно увидеть фразу Can Lin шина. На пальцах разбираем зачем это нам нужно.
CAN и LIN шина- что это такое.
Во – первых? что такое шина.
Шина – в данном случае, это не часть колеса. Назовем её просто автомобильный интернет.
Но интернет для своих устройств.
До 1991 года в автомобилях не было подобной сети. От каждого электрического устройства к кнопке или рычагу управления тянулся свой кабель. А таких устройств было больше сотни.
Каждая лампочка, поворотник, подсветка салона, габариты ближний свет и дальний свет – имели свой кабель. Разнообразные датчики двигателя, температуры, индикация открытых дверей и капота, лючка бензобака. От каждого такого электронного устройства тянулся свой кабель. Всё это привело к тому, что электрика автомобиля стала похожа на паутину гигантского паука, а длина кабелей стала исчисляться Километрами.
Чем больше электронных устройств стало появляться в автомобиле (и не только), тем более очевиден становился вопрос организации всей этой паутины. Для упрощения работы всех систем и возникли CAN Шина, а так же Lin Шина. Последняя используется в- основном на отечественных автомобилях.
Конечно, электрифицированные элементы приобрели цифровой голос, а не аналоговый, как раньше, и стало возможным соединять эти устройства как бы гирляндой (Lin шина). Каждый элемент в эту сеть телеграфировал о своем статусе и принимал команды.
Благодаря этому, стало возможно разместить в автомобиле компьютер, который бы собирал, анализировал данные и с него же происходило бы всё управление. Ну и конечно же автопроизводители сэкономили на количестве кабелей.
Не будем вдаваться в сложные технические детали как работает этот автомобильный интернет.
Поговорим об авто сигнализации.
Если в автомобиле есть Can или Lin Шина, мы можем подключиться к интернету автомобиля и считать, например, такие данные
— какая из дверей открыта
— заведен ли двигатель
— повернут ли ключ зажигания
— какое напряжение в аккумуляторе
— сработал ли датчик удара или крена
И многое другое. В- общем мы можем считать показатели всех устройств и отдать им команду. Например, чтобы замигали фары, включилась сирена, перестал работать двигатель.
То есть наличие такой шины в автомобиле дает нам в первую очередь разнообразные комфортные сервисы и простое дистанционное управление автомобилем. Мы можем посмотреть, закрыты ли двери, получить от автомобиля информацию о том, что кто –то толкает автомобиль, заблокировать работу какого либо агрегата.
В дополнении к этому, мы можем скрыто установить авто сигнализацию, почти в любую точку гирлянды, так что у угонщика уйдет очень много времени на поиск и обезвреживание заветной коробочки, а это самое важное. Ведь угоны должны осуществляться быстро.
Что же делать если в автомобиле нет такой шины? Придется ставить дополнительные датчики, тянуть больше кабелей. Охранная система уже будет сложнее и состоять из бОльшего количества устройств и, как правило, и, скорее всего, не будет иметь самого продвинутого функционала.
Большое количество современных автомобилей оборудовано подобными шинами. Однако каждый производитель часто привносит в систему что-то своё.
Представьте себе. Мы подключились к этому автомобильному интернету. Что дальше?
Теперь у нас есть уши и голос, однако мы находимся на площади европейского города. Да ещё и иностранцы говорят на разных языках, и злыдни, никак не хотят нас учить своему языку, делая из этого строжайший секрет (например, Форд Мерседесу не друг, а конкурент). Вот и приходится по – одному «брать языка», и для каждой марки и каждой модели выпытывать свой язык общения.
У каждого производителя охранных систем есть свой набор марок и моделей, для которых найден общий язык.
Этот список постоянно расширяется и дополняется.
Резюмируя выше сказанное- наличие в Вашем автомобиле такой шины существенно облегчает установку авто сигнализации и как следствие удешевляет стоимость системы и установки.
Удачи Вам на дорогах и пусть Ваш автомобиль будет под надежной защитой.
O CAN/LIN ШИНАХ В АВТОСИГНАЛИЗАЦИЯХ. 🚗
O CAN/LIN ШИНАХ В АВТОСИГНАЛИЗАЦИЯХ. 🚗
______________________________________________________________________________
ПОДКЛЮЧЕНИЕ АВТОСИГНАЛИЗАЦИЙ БЫВАЕТ:
1) АНАЛОГОВОЕ, как в моем видео
(ссылка на него
2) ПО ЦИФРОВОЙ ШИНЕ (CAN/LIN шины)
Когда управление устройствами и статусы проходят по 2-4 проводам в цифровом формате.
CAN шина представляет собой витую пару тонких проводов.
Витая потому что таким образом увеличивается помехозащищенность.
Т.е. витая пара от сигнализации параллельно подключается к витой паре автомобиля. Готово. (Питание автосигнализации никто не отменял, помним)))
Есть вариации, но это наиболее популярный вариант.
По этой витой паре проводов проходит цифровой сигнал, несущий в себе большое количество информации.
Т.е. проводка всего 2, при этом по этой шине легко проходят сигналы:
Открыть/закрыть замки
Запустить двигатель
Включить свет
Поднять стекла при пост в охрану
Включено ли зажигание
Запущен ли двигатель
Задействован ли ручной тормоз
Позиция селектора АКПП
Открыты/закрыты ли дверь, капот, багажник
И многие другие, зависит от того, есть ли эти сигналы в конкретной шине авто и может ли данный модуль сигнализации с ним дружить.
Так же отмечу что в машине обычно несколько CAN шин (зависит от авто)
а) «Моторная» шина.
На ней сидят блоки управления двигателем, коробкой передач, абс, курсовой устойчивости.
От нее можно взять все, что есть в этих блоках.
Статус зажигания, запущен ли двигатель, положение коробки передач, скорость перемещения, обороты двигателя, кнопка педали тормоза, кнопка ручного тормоза, запустить двигатель, включить зажигание и т.п.
б) «Комфортная» шина
На ней сидят климат, блок комфорта, двери, магнитола, приборы…
С этой шины мы можем получать иные данные, и управлять иными цепями.
Данные о статусе дверей, капота, багажника, ручного тормоза, зажигания…
Управление замками, электросвеклоподъемниками, зеркалами…
Поскольку порой сигнализации нужны данные с обоих шин, то и подключение происходит к обоим шинами.
Тогда используется 2CAN модуль.
Название говорит само за себя. 2CAN = 2 CAN шины.
С LIN история схожая.
Просто формат данных и скорость там иные.
3) СМЕШАННОЕ.
Когда применяется оба типа подключения сразу.
И аналоговое и по цифровой шине.
На сегодня это наиболее популярный тип подключения.
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ НУЖЕН ЛИ CAN/LIN МОДУЛЬ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ СИГНАЛИЗАЦИИ?
Открываем карты установки/точки подключения в интернете и внимательно смотрим, что куда подключается.
Если есть упоминание о CAN/LIN то модуль нужен. Уточняем какой именно.
Я лично смотрю такие вещи на сайтах Старлайна (как производителя данных устройств)
install.starline.ru/
old.ultrastar.ru/6304
Там выбираю нужную марку-модель-год, и смотрю, какие карты установки предлагаются.
Достаточно подключать только аналоговую сигнализацию, или нужен CAN/LIN указано и в названии карты установки, и внутри файла с картой, в самом конце.
Там есть таблица с указаниями что взято по аналогу (и полярность сигнала), а что по цифровой шине.
Так бывает что на один автомобиль предлагается два варианта подключений, и по аналогу и по CAN/LIN.
Тут уже каждый сам для себя решает.
По цифровой шине аккуратнее и быстрее казалось бы, но могут возникать нюансы.
Не всегда на 100% ПО CAN/LIN модуля может совпадать с ПО автомобиля (автопроизводитель может вносить поправки в ПО автомобиля без огласки) в результате чего какие-то из функций сигнализации работают не корректно или не работают вовсе.
А аналог есть аналог, он более стабилен, но подключений больше.
_____________________________________________________________________
CAN/LIN МОДУЛИ ПО ФОРМФАКТОРУ БЫВАЮТ:
а) Встраиваемые внутрь сигнализации, в виде например отдельной платы на разъеме.
Наиболее распространенный вариант на сегодня.
б) Внешними, для использования с обычными аналоговыми сигнализациями.
____________________________________________________________________
CAN/LIN МОДУЛИ ПО ШИНАМИ БЫВАЮТ:
2 CAN — 2 CAN шины
CAN/LIN — 1 CAN и 1 LIN шина
2CAN/2LIN — 2 CAN шины и 2 LIN шины
2CAN/LIN — 2 CAN шины и 1 LIN шина
КАК УЗНАТЬ КУДА ИМЕННО ПОДКЛЮЧАТЬ CAN/LIN МОДУЛЬ?
Это индивидуально относительно каждой марки, модели авто, года выпуска, рынка и комплектации.
Заходим на сайт производителя CAN/LIN адаптера/модуля/сигнализации и ищем документацию.
Например у популярного Starline это подраздел сайта
can.starline.ru/
Заходя туда, у вас появляется список автомобилей/моделей/комплектаций/модулей, и отметки, что могут делать данные модули в конкретной машине, а что нет.
Так же будут указаны точки подключения к CAN/LIN шинам на конкретном автомобилей.
Как правило это подключения на разъемах приборной панели, блока комфорта, гнезда диагностики, но есть и другие варианты.
НАСТРОЙКА CAN/LIN
В неадекватном, но минимальном варианте для настройки нужно иметь брелок самой сигнализации.
При помощи инструкций, алгоритмов и Вагона времени можно всё настроить.
В адекватном варианте для Старлайна берется программатор (в магазине Старлайна менее 1000р, а можно сделать и самому за 400р) Сигнализация подключается через данный программатор к ПК.
С сайта Старлайна скачивается программа Старлайн Мастер, и через нее, в удобном меню, мы обновлем/меняем прошивки, настраиваем CAN/LIN модуль, выбираем нужные опции…
У Пандоры по-моему USB разъем уже есть в самом блоке сигнализации, и есть программа аля пандора студия или что то подобное… Но в силу некоторых причин с этой маркой охранных систем я почти не сталкиваюсь, потому без подробностей.
Есть дельные поправки? Предлагайте, внесу в статью.
О том, что такое CAN, LIN, почему надо ставить сигналку с подключением к этим шинам, какие плюсы этого и как устранить единственный минус(не открывается багажник с сигналки при работающем двигле).
CAN разработан компанией Robert Bosch GmbH в середине 1980-х и в настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности и многих других областях. Стандарт для автомобильной автоматики.
А теперь постараюсь простым языком пояснить, что это и для чего. Данный стандарт предназначен для связи различных электронных блоков между собой. Каждый блок, подключенный к этой двухпроводной шине(да-да, в простом случае, без всяких мостов и т.д. все устройства связываются друг с другом с помощью всего двух проводов, CAN-H и CAN-L), может с различной периодичностью посылать в неё всевозможные сообщения, каждое из которых содержит в себе идентификатор сообщения(по которому можно определить, кто его отправил и что в этом сообщении) и непосредственно данные. Важной особенностью является то, что в любой момент времени сообщение посылает какой-нибудь один блок, а получают его сразу все(даже те, кому оно не нужно, просто блок, получивший сообщение, его может откинуть, но отозваться всё равно обязан о том, что он его получил). Ещё есть сообщения с просьбой к конкретному блоку отправить какие-то определенные данные(например, для диагностики), но это уже я пошел углубляться 😉
Что мы имеем в нашей Калине из того, что поддерживает общение по шине CAN:
1) Электронный блок управления двигателем (ЭБУ)
2) Комбинация приборов (КП)
3) Центральный блок кузовной электроники(ЦБКЭ)
4) Блок ABS
5) Система автоматического управления климатической установкой(САУКУ, или климат)
6) Контроллер подушек безопасности Таката
7) Блок управления роботом(если присутствует).
Примеры обменов по этой шине:
1) ЭБУ периодически шлет сообщения, в которых закодированы обороты двигателя, скорость авто, температура двигателя, состояние контрольной лампы Check Engine, мгновенный расход. Эти сообщения принимает КП и отображает данные параметры
2) Климат посылает запрос на включение муфты кондиционера, данное сообщение принимает ЭБУ и по готовности включает муфту кондиционера
3) При включении зажигания комбинация приборов через катушку в замке зажигания считывает с ключа метку иммобилайзера и по CAN-шине передаёт код этой метки в ЭБУ, тот сравнивает код с сохраненным в памяти эталоном и принимает решение о разрешении запуска двигателя
4) Диагностический адаптер подключается к CAN шине и по ней осуществляет диагностику всех вышеперечисленных блоков.
Как можете видеть, не всё в этой машине так просто, как некоторым кажется 😉 21ый век на дворе, как никак…
Шина LIN по своему устройству более простая и представляет собой подключение между МДВ(модуль двери водителя — та самая штука в двери, в которой кнопки стеклоподъёмников, управления ЦЗ и зеркалами) и ЦБКЭ. Когда вы нажимаете кнопку на штатном ключе, МДВ принимает радиосигнал, расшифровывает его и посылает по LIN в ЦБКЭ сообщение о том, что владелец нажал, например, кнопку открытия двери. ЦБКЭ(на откуп которому и отдано управление практически всем электрическим в этой машине — от замков и стеклоподъёмников до ДХО и стеклоочистителей) подаёт напряжение на замки дверей и машина отпирается.
Почему, если и ставить нештатную сигнализацию, то только с CAN-LIN модулем
Как многим известно, на драйве и в профильных группах ВК я агрессивно и последовательно проповедую установку сигнализации только с подключением к CAN-LIN шине, и вот почему.
Электроника в нашей машине весьма сложная и доисторические методы криворуких установщиков типа непосредственного подключения к приводам замков — очень плохие.
Сколько я видел жалоб, например, на то, что с сигналки открывается только водительская дверь.
Какие плюсы подключения к CAN-LIN
1) Минимальное вмешательство в штатную проводку (надо подключить силовые провода автозапуска, 2 провода к CAN, 2 провода в разрыв LIN, 2 провода к поворотникам, концевику капота — о статусе замков дверей, багажника, работающем двигателе и т.д. сигналка узнаёт из CAN-шины)
2) максимально приближенная к штатной работа электроники(например, когда открываете со Starline машину, сигналка по LIN шине посылает команду на открытие дверей и всё происходит точно так же, как будто вы нажмете кнопку на ключе)
3) штатная сигнализация и иммобилизатор работают
4) имеется функционал доводчика стёкол.
5) возможен безключевой обход иммобилайзера. Это позволяет сохранить функционал штатного иммобилайзера и не мудохаться с обходчиками(вообще, оставлять в машине спрятанные ключ или обученную метку иммобилайзера в обходчике я считаю идиотизмом сродне оставлению ключа от квартиры под ковриком перед ней 😉 ), что удобно и безопасно и повышает угоноустойчивость машины 😉 Об этом я писал в этой записи: www.drive2.ru/l/461567835588526660/
Чёрный провод идёт на массу, а красно-белый идёт в ЦБКЭ:
Управление автомобилем по CAN
Введение
Беспилотный автомобиль StarLine на платформе Lexus RX 450h — научно-исследовательский проект, стартовавший в 2018 году. Проект открыт для амбициозных специалистов из Open Source Community. Мы предлагаем всем желающим поучаствовать в процессе разработки на уровне кода, опробовать свои алгоритмы на реальном автомобиле, оснащенном дорогостоящим оборудованием. Для управления автомобилем было решено использовать Apollo, открытый фреймворк. Для работы Apollo нам необходимо было подключить набор модулей. Эти модули помогают программе получать информацию об автомобиле и управлять им по заданным алгоритмам.
К таким модулям относятся:
Теоретическая часть
Что такое CAN-шина
В современных автомобилях управление всеми системами взяли на себя электронные блоки (Рис. 1.). Электронные блоки — это специализированные компьютеры, каждый из которых имеет все необходимые интерфейсы для интеграции с автомобилем. С помощью цифровых интерфейсов связи, блоки объединяются в сеть для обмена информацией друг с другом. Самые распространенные цифровые интерфейсы в автомобилях — CAN, LIN, FLEXRay. Из них наибольшее распространение получил именно CAN.
CAN (Controller Area Network) шина — это промышленный стандарт сети. В 1986 году этот стандарт разработали в компании Bosch. А первым автомобилем с CAN-шиной стал Mercedes-Benz W140, выпущенный в 1991 году. Стандарт разрабатывался для возможности устройствам общаться друг с другом без хоста. Обмен информацией осуществляется с помощью специальных сообщений, которые состоят из полей ID, длины сообщения и данных. Каждый блок имеет свой набор ID. При этом приоритет на шине имеет сообщение с меньшим ID. Поле данных может нести информацию, например, о состоянии систем и датчиков, команды управления механизмами и т.д.
Рис. 1. Шина CAN автомобиля.
На физическом уровне шина представляет собой витую пару из медных проводников. Сигнал передается дифференциально, за счет чего достигается высокая помехоустойчивость.
Рис. 2. Физическое представление сигнала в CAN шине
Посредством CAN шины можно получать информацию о состоянии различных датчиков и системах автомобиля. Также по CAN можно управлять узлами автомобиля. Именно эти возможности мы и используем для своего проекта.
Мы выбрали Lexus RX, потому что знали, что сможем управлять всеми необходимыми узлами по CAN. Так как самое сложное при исследовании автомобиля — это закрытые протоколы. Поэтому одной из причин выбора именно этой модели авто стало наличие описания части протокола CAN-шины в opensource-проекте Openpilot.
Правильно управлять автомобилем — означает понимать, как работают механические части систем автомобиля. Нам было необходимо хорошо понимать, как правильно работать с электроусилителем или управлять замедлением автомобиля. Ведь, например, при повороте колеса создают сопротивление на рулевое управление, что вносит свои ограничения на управление при повороте. Некоторые системы невозможно использовать без ввода авто в специальные рабочие режимы. Эти и другие детали нам пришлось изучать в процессе работы.
Электроусилитель руля
Электроусилитель руля EPS (Electric Power Steering) — система, предназначенная снизить усилие на руль при повороте (Рис. 3). Приставка «электро» говорит о типе системы — электрическая. Управление рулем с этой системой становится комфортным, водитель поворачивает руль в нужном направлении, а электродвигатель помогает довернуть его до необходимого угла.
Электроусилитель устанавливается на рулевой вал автомобиля, части которого соединены между собой торсионным валом. На торсионный вал устанавливается датчик величины крутящего момента (Torque Sensor). При вращении руля происходит скручивание торсионного вала, которое регистрируется датчиком момента. Данные, полученные от датчика момента, датчиков скорости и оборотов коленвала, поступают в электронный блок управления ECU. А ECU, в свою очередь, уже вычисляет необходимое компенсационное усилие и подает команду на электродвигатель усилителя.
Рис. 3. Схематичное изображение системы электроусилителя руля
Видео: cистема LKA рулит автомобилем с помощью системы EPS.
Электронная педаль газа
Дроссельная заслонка — это механизм регулировки количества топливной смеси, которая попадет в двигатель. Чем больше смеси попадет, тем быстрее едет автомобиль.
Электронная педаль газа — это система, которая задействует работу нескольких электронных узлов. Сигнал о положении педали, при ее нажатии, поступает в блок управления двигателем ECM (Engine Control Module). ECM, на основе этого сигнала, рассчитывает необходимое количество топлива, которое нужно подать в двигатель. В зависимости от необходимого количества топлива, ECM регулирует угол открытия дроссельной заслонки.
Рис. 4. Система электронной педали газа.
Видео: Для работы круиз-контроля используется управление электронной педалью газа.
Электронные системы помощи водителю
Мы купили автомобиль, который оборудован множеством цифровых блоков и систем помощи водителю (ADAS). В нашем проекте мы используем LKA, ACC и PCS.
LKA (Lane Keep Assist) — это система удержания в полосе, которая состоит из фронтальной камеры и вычислительного блока. LKA удерживает автомобиль в полосе движения, когда водитель, например, отвлекся. Алгоритмы в вычислительном блоке получают данные от камеры и на их основе принимают решение о состоянии автомобиля на дороге. Система способна понимать, что автомобиль неконтролируемо движется к правой или левой полосе. В таких случаях подается звуковой сигнал для привлечения внимания водителя. При пересечении полосы система сама скорректирует угол поворота колес так, чтобы автомобиль остался в полосе движения. Система должна вмешиваться только в том случае, если осознает, что маневр между полосами движения не был вызван действием водителя.
ACC (Adaptive Cruise Control) — система адаптивного круиз-контроля, который позволяет выставить заданную скорость следования. Автомобиль сам ускоряется и притормаживает для поддержания нужной скорости, при этом водитель может убрать ногу с педалей газа и тормоза. Этот режим удобно использовать при езде по скоростным магистралям и автострадам. Адаптивный круиз контроль способен видеть препятствия впереди автомобиля и притормаживать для избежания столкновения с ними. Если впереди автомобиля едет другое транспортное средство с меньшей скоростью, ACC сбавит скорость и будет следовать за ним. При обнаружении статичного объекта, ACC сбавит скорость до полной остановки. Для обнаружения объектов перед автомобилем такая система использует радар с миллиметровым диапазоном длин волн. Обычно такие радары работают на частоте 24-72 ГГц и способны уверенно видеть объекты на расстоянии до 300 метров. Радар обычно установлен за передним значком на решетке радиатора.
PCS (Pre-Collision System) — система предотвращения столкновения. Система призвана предотвратить столкновение с автомобилем, который движется впереди. При неизбежности столкновения, система минимизирует урон от столкновения. Здесь так же используются радар для оценки расстояния до объекта и фронтальная камера для его распознавания. Фронт PCS прогнозирует вероятность столкновения на основе скорости автомобиля, расстояния до объекта и его скорости. Обычно у системы есть два этапа срабатывания. Первый этап — система звуком и индикацией на приборной панели оповещает об опасности водителя. Второй этап — активируется экстренное торможение с помощью системы ABS, и включаются преднатяжители ремней безопасности.
Практическая часть
Управление рулем
Первое, что захотелось сделать нашей команде, — это научиться рулить. Рулем в автомобиле могут управлять две системы: парковочный ассистент IPAS (Intelligent Park Assist) и LKA.
IPAS позволяет задавать напрямую угол поворота рулевого колеса в градусах. Так как в нашем автомобиле нет данной системы, проверить и освоить рулевое управление таким способом нельзя.
Поэтому мы изучили электрические схемы автомобиля и поняли, какие CAN-шины могут быть полезны. Мы подключили анализатор CAN-шины. Лог содержит файл записей сообщений в шине в хронологической последовательности. Наша задача была найти команды управления электроусилителем руля EPS (Electric Power Steering). Мы сняли лог поворота рулевого колеса из стороны в сторону, в логе смогли найти показания угла поворота и скорость вращения рулевого колеса. Ниже пример изменения данных в шине CAN. Интересующие нас данные выделены маркером.
Поворот руля влево на 360 градусов
Поворот руля вправо на 270 градусов
Следующим этапом мы исследовали систему удержания в полосе. Для этого мы выехали на тихую улицу и записали логи обмена между блоком удержания в полосе и DSU (Driving Support ECU). С помощью анализатора шины CAN нам удалось вычислить сообщения от системы LKA. На рисунке 6 изображена команда управления EPS.
Рис. 5. Команда управления рулем с помощью системы LKA
LKA управляет рулем путем задания значения момента на валу (STEER_TORQUE_CMD) рулевого колеса. Команду принимает модуль EPS. Каждое сообщение содержит в заголовке значение счетчика (COUNTER), которое инкрементируется при каждой отправке. Поле LKA_STATE содержит информацию о состоянии LKA. Для захвата управления необходимо выставлять бит STEER_REQUEST.
Сообщения, которые отвечают за работу важных систем авто, защищаются контрольной суммой (CHECKSUM) для минимизации рисков ложного срабатывания. Автомобиль проигнорирует такую команду, если сообщение содержит некорректную контрольную сумму или значение счетчика. Это встроенная производителем защита от вмешательств сторонних систем и помех в линии связи.
На графике (Рис. 6.) представлена диаграмма работы LKA. Torque Sensor — значение с датчика момента на торсионном валу. Torque Cmd — команда от LKA для управления рулем. Из картинки видно, как происходит подруливание LKA для удержания автомобиля в полосе. При переходе через ноль меняется направление поворота руля. Т.е. отрицательное значение сигнала говорит о повороте вправо, положительное — влево. Удержание команды в нуле говорит об отсутствии управления со стороны LKA. При вмешательстве водителя, система перестает выдавать управление. О вмешательстве водителя LKA узнает с помощью второго датчика момента на валу со стороны рулевого колеса.
Рис. 6. График работы системы LKA
Нам предстояло проверить работу команды управления рулем. С помощью модуля StarLine Сигма 10 мы подготовили прошивку для проверки управления. StarLine Сигма 10 должен выдавать в CAN-шину команды на поворот руля влево или вправо. На тот момент у нас не было графического интерфейса для управления модулем, поэтому пришлось использовать штатные средства автомобиля. Мы нашли в CAN-шине статус положения рычага круиз-контроля и запрограммировали модуль таким образом, что верхнее положение рычага приводило к повороту руля вправо, нижнее положение — к повороту влево (Рис. 7).
Рис. 7. Первые попытки рулить
На видео видно, что управление осуществляется короткими секциями. Это возникает по нескольким причинам.
Первая из причин — это отсутствие обратной связи. Если расхождение между сигналом Torque Cmd и Torque Sensor превышает определенное значение Δ, система автоматически перестает воспринимать команды (Рис. 8). Мы настроили алгоритм на корректировку выдаваемой команды (Torque CMD) в зависимости от значения момента на валу (Torque Sensor).
Рис. 8. Расхождение сигнала приводит к ошибке работы системы
Следующее ограничение связано с системой защиты встроенной в EPS. Система EPS не позволяет командами от LKA рулить в широком диапазоне. Что вполне логично, т.к. при езде по дороге резкое маневрирование не безопасно. Таким образом, при превышении порогового значения момента на валу, система LKA выдает ошибку и отключается (Рис. 9).
Рис. 9. Превышение порогового значения регулировки момента на валу
Независимо от того, активирована система LKA или нет, сообщения с командами от нее присутствуют в шине постоянно. Мы посылаем модулю EPS команду повернуть колеса с конкретным усилием влево или вправо. А в это время LKA перебивает наши посылки «пустыми» сообщениями. После нашей команды со значением момента, приходит штатная с нулевым (Рис. 10).
Рис. 10. Штатные сообщения приходят с нулевыми значениями момента и перебивают наше управление
Тогда мы, с помощью модуля StarLine Сигма 10, смогли фильтровать весь трафик от LKA и блокировать сообщения с ID 2E4, когда нам это было нужно. Это решило проблему, а нам удалось получить плавное управления рулем (Рис. 11).
Рис. 11. Плавная регулировка поворота руля без ошибок
Управление газом
Система адаптивного круиз-контроля ACC управляет ускорением и торможением программно по CAN-шине. Блок управления двигателем ECU принимает команды DSU, если необходимо ускориться — активирует электронную педаль газа. Для торможения автомобиля используется рекуперативное торможение. При этом на торможение и ускорение используется одна команда, отличаются только значения.
Команда управления ускорением или замедлением представлена на рисунке 12. Она состоит из величины ускорения ACCEL_CMD, пары служебных бит и контрольной сумма Checksum. Для ускорения автомобилем значение ACCEL_CMD положительное, для замедления — отрицательное. Ускорение задается в диапазоне от 0 до 3 м/с^2, замедление аналогично, но со знаком минус. Для отправки данных в шину необходимо пересчитать желаемое ускорение или замедление с коэффициентом 0,001. Например, для ускорения 1 м/с^2, ACCEL_CMD = 1000 (0x03E8).
Рис. 12. Команда управления ускорения/замедления автомобиля
Мы сняли логи со штатной системы ACC и проанализировали команды. Сравнили с имеющимся у нас описанием команд и приступили к тестированию.
Рис. 13. Лог управления ускорением/замедлением системы адаптивного круиз-контроля ACC (выделено маркером)
Здесь не обошлось без трудностей. Мы выехали на дорогу с оживленным трафиком для тестирования команды ускорения. Команды управления ускорением или замедлением автомобиля работают только при активированном круиз контроле, не достаточно активировать его кнопкой. Необходимо найти движущийся впереди автомобиль и включить режим следования за ним.
Рис. 14. Активация круиз контроля происходит при наличии впереди другого траснпортного средства
С помощью модуля StarLine Сигма 10 посылаем команду ускорения, и автомобиль начинает набирать скорость. К этому моменту мы подключили графический интерфейс для управления модулем StarLine Сигма 10. Теперь мы управляем рулем, ускорением и торможением с помощью кнопок в приложении.
Команды работали до тех пор, пока не потеряли автомобиль впереди. Система круиз-контроля отключилась, а следовательно, и команды ускорения перестали работать.
Мы приступили к исследованию возможности использовать команды без активного круиз-контроля. Пришлось много времени потратить на анализ данных в шине CAN, чтобы понять как создать условия для работы команд. Нас интересовало, в первую очередь, какой блок блокирует выполнение команд ACC на ускорение или замедление. Пришлось изучить какие ID идут от DSU, LKA, радара и камеры, подсовывая липовые данные различных датчиков.
Решение пришло спустя 3 недели. К тому времени мы представляли как происходит взаимодействие блоков автомобиля, провели исследование трафика сообщений и выделили группы сообщений, посылаемых каждым блоком. За работу адаптивного круиз-контроля ACC отвечает блок Driving Support ECU (DSU). DSU выдает команды на ускорение и замедление автомобиля, и именно этот блок получает данные от радара миллиметрового диапазона. Радар сообщает DSU на каком расстоянии от машины движется объект, с какой относительной скоростью и определяет его положение по горизонтали (левее, правее или по центру).
Наша идея заключалась в подмене данных радара. Мы сняли лог следования за автомобилем, вытащили из него данные радара в момент следования. Теперь, после включения круиз-контроля, мы посылаем фейковые данные о наличии впереди идущего авто. Получается обманывать наш автомобиль, говоря что впереди движется другое авто на конкретном расстоянии.
a) б)
Рис. 15. Активация круиза: a) попытка активировать без подмены данных радара; б) активация при подмене данных от радара.
Когда запускаем нашу обманку, на приборной панели загорается значок наличия впереди идущего автомобиля. Теперь мы можем тестировать наше управление. Запускаем команду на ускорение, и автомобиль начинает быстро ускоряться.
Как мы уже узнали, команда на ускорение и замедление одна. Поэтому тут же проверили и замедление. Поехали на на скорости с активным круиз-контролем, запустили команду на торможение, и авто сразу же замедлилось.
В итоге сейчас получается разгонять и замедлять автомобиль именно так, как нам было нужно.
Что еще мы используем
Для создания беспилотника необходимо управление вспомогательными системами: поворотниками, стоп-сигналами, аварийной сигнализацией, клаксоном и пр. Всем этим так же можно управлять по CAN шине.
Оборудование и ПО
Для работ с автомобилем сегодня мы используем набор различного оборудования:
Беспилотный автомобиль StarLine — это открытая площадка для объединения лучших инженерных умов России и мира с целью создания прогрессивных технологий беспилотного вождения, которые сделают наше будущее безопасным и комфортным.