Arquitetura de hardware e software para supervisão e controle de um carro autônomo
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Leonardo Antônio Borges Tôrres
Luiz Chaimowicz
Luiz Chaimowicz
Resumo
Veículos autônomos são aqueles veículos capazes de realizar tarefas ou missões, sejam
elas em terra, no ar ou na ´agua, sem a intervenção de operadores humanos. Estes veículos
possuem diversas aplicações, que incluem exploração espacial, mapeamentos geográficos
ou ainda a condução de passageiros e cargas.
As pesquisas com veículos autônomos tem estado em foco nos ´últimos anos, principalmente devido aos avanços das tecnologias utilizadas nos mesmos. No entanto, dada a
diversidade dos sistemas, cada um deles acaba por fornecer uma solução de hardware e
software muito particular, inviabilizando por muitas vezes a reutilização da arquitetura
em sistemas que sejam diferentes do original.
Nesta linha, esta dissertação aborda o projeto, desenvolvimento e validação de uma
arquitetura hierárquica de hardware e software para controle e supervisão de um carro
autônomo com características genéricas que permitam a extensão da mesma para outros
tipos de veículos autônomos terrestres. A arquitetura proposta possui três n´níveis denominados Nível de Controle, Nível de Processamento e Nível Usuário. Esta foi baseada
no estudo de arquiteturas desenvolvidas em vários trabalhos disponíveis na literatura,
visando a obtenção de uma solução de compromisso que, de um lado ofereça um sistema
capaz de atender as demandas exigidas por um carro autônomo, e por outro, que ofereça
um modelo de fácil acesso para envio de comandos e recepção de informações por um
usuário final.
A solução encontrada foi implementada no carro autônomo da UFMG. A validação se
deu por testes realizados nos três níveis por meio de um controle de velocidade, localização
do veículo e envio de comandos remotos ao veículo. Os resultados mostraram a robustez,
estabilidade e viabilidade da solução proposta, levando a conclusão de que a mesma atende
de forma satisfatória os requisitos exigidos para a implementação em um veículo autônomo
e ao mesmo tempo fornece uma interface amigável.
Abstract
Autonomous vehicles are vehicles able to perform tasks or missions, on land, in the air
or water, with no human intervention. These vehicles have numerous applications such as
outer space exploration, geographic mapping or even passenger and freight transportation.
Researches with autonomous vehicles have been in focus for the last years, mainly due
to the technological advances in this area. However, because of the variety of systems, each
one brings a very particular solution of hardware and software, making the application in
different systems most of times impracticable.
With this background, this dissertation covers the project, the development and the
validation of a hierarchical architecture of hardware and software for control and supervision of an autonomous car with generic characteristics aiming the application in various
terrestrial autonomous vehicles. The proposed architecture has three levels named Control Level, Processing Level and User Level. This proposal was developed based on the
study of architectures from several studies available in the literature. The solution targets
a compromise between fulfilling all the demands of an autonomous car and offering an
easy access model for the transmission of commands and reception of information by an
end user.
The chosen solution was implemented in the autonomous car of the UFMG. The validation was performed with tests in the three levels by using a speed control, a vehicle
localization system and remote transmission of commands to the vehicle. The results
testify the robustness, stability and feasibility of the proposed solution, concluding that
it complies satisfactorily with the demanded requirements for implementation in an autonomous car, providing yet a user friendly interface.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Veículos autômatos, Arquitetura em sistemas, Mapeamentos geográficos