LIDAR от Mazda. Тестируем, ставим на Lada
Здравствуйте.
В этот раз мне в руки попал самый настоящий LIDAR от автомобиля Mazda CX5, примерно 2012 г. 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) 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 130 мА 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: 0×21D
DLC 8 byte
DATA: 0×7F 0×3F 0xFF 0×00 0×00 0×00 0xD2 0×94
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:
0×41 = 2,054 м
0×46 = 3,166 м
0×49 =3.8 м
0×7F — 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
