智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)采集 課件 模塊9 系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐

智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)采集模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐9一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐二、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲技術(shù)工程實踐三、實時故障檢測與診斷技術(shù)工程實踐四、人機交互技術(shù)工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐六、系統(tǒng)集成和測試驗證崗位任務(wù)十系統(tǒng)集成、調(diào)試及驗證010203學(xué)習(xí)目標(biāo)●能掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車各個傳感器的作用和工作原理?！衲苷莆罩悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車傳感器故障診斷原理?！衲苷莆請D形化界面操作流程。●能掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)采集工作原理。知識目標(biāo)NINE模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐●能將智能網(wǎng)聯(lián)汽車所有傳感器設(shè)備正確與采集控制器進行硬件連接?！衲苷莆杖绾尾杉悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車傳感器數(shù)據(jù)?！衲苷莆杖绾螌Σ杉臄?shù)據(jù)進行存儲?！衲苷莆諗?shù)據(jù)采集過程中的故障診斷技術(shù)。技能目標(biāo)●養(yǎng)成查閱資料、聯(lián)系實際的習(xí)慣，增強學(xué)習(xí)和動手能力?！裢ㄟ^了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車各個傳感器的工作原理，能嫻熟地將傳感器與采集控制器連接，進而更深層次地了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)采集，增強民族自信心。素質(zhì)目標(biāo)Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐采集控制器主機支持多路CAN接口、串口、以太網(wǎng)接口等，作為傳感器輸入接口，采集高精度定位設(shè)備、攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等的同步數(shù)據(jù)。1．環(huán)境準(zhǔn)備1）將毫米波雷達、高精度定位設(shè)備、激光雷達、攝像頭等多種傳感器跟采集控制器主機進行連接，參見前面各章節(jié)的硬件連接示意圖。2）啟動Ubuntu系統(tǒng)。3）配置激光雷達網(wǎng)絡(luò)配置（參見激光雷達ROS環(huán)境下調(diào)試章節(jié)）。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐2．ROS環(huán)境下操作步驟1）按Ctrl+Alt+T啟動Teminator終端。2）配置環(huán)境變量。如果之前已經(jīng)執(zhí)行過如下配置，可省略這一步，這一步的目的就是把“source~/catkin_ws/devel/setup.bash”這條命令，添加到.bashrc文件中，這樣每當(dāng)重新啟動一個shell窗口時，都會自動執(zhí)行該source命令，從而把本課程所用到的功能包路徑配置到ROS_PACKAGE_PATH環(huán)境變量中。echo"source~/catkin_ws/devel/setup.bash">>~/.bashrcsource~/.bashrcNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐2．ROS環(huán)境下操作步驟2）配置環(huán)境變量?？赏ㄟ^如下命令查詢是否配置成功：env|grepROS_PACKAGE_PATHNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐2．ROS環(huán)境下操作步驟3）設(shè)置CAN設(shè)備節(jié)點，波特率設(shè)置為500kbit/s。sudoiplinksetcan0uptypecanbitrate500000sudoiplinksetcan1uptypecanbitrate500000sudoiplinksetcan2uptypecanbitrate500000sudoiplinksetcan3uptypecanbitrate500000Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐2．ROS環(huán)境下操作步驟4）啟動roscore。

Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐2．ROS環(huán)境下操作步驟5）再開啟一個窗口，啟動攝像頭launch啟動文件。roslaunchusb_camusb_cam-test.launch6）新開啟一個窗口，啟動高精度定位設(shè)備的launch啟動文件。roslaunchnmea_navsat_drivernmea_serial_driver_hzhz.launch7）新開啟一個窗口，啟動毫米波雷達node節(jié)點。rosrunradar_can_handleradar_can_handle_nodecan08）新開啟一個窗口，啟動智能視覺傳感器node節(jié)點。rosrunsend_can_datasend_can_data_nodecan1。

Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐一、多源傳感器采集技術(shù)工程實踐2．ROS環(huán)境下操作步驟9）新開啟一個窗口，啟動激光雷達launch節(jié)點。roslaunchrslidar_sdkstart.hzhz.launchroslaunchpointcloud_to_laserscanpointcloud_scan.launch

Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐二、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲技術(shù)工程實踐rosbag主要用于記錄、回放、分析rostopic中的數(shù)據(jù)。它可以將指定rostopic中的數(shù)據(jù)記錄到.bag后綴的數(shù)據(jù)包中，便于對其中的數(shù)據(jù)進行離線分析和處理。1．rosbag常用命令（1）錄制數(shù)據(jù)錄制當(dāng)前所有topic數(shù)據(jù)，存儲到當(dāng)前路徑下：rosbagrecord–a只錄制感興趣的topic數(shù)據(jù)，存儲到當(dāng)前路徑下：rosbagrecord/topic1/topic2Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐二、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲技術(shù)工程實踐1．rosbag常用命令（2）檢查顯示數(shù)據(jù)包中的信息：

rosbaginfo<bagfile>包含錄制的起始時間、結(jié)束時間、時間長度、錄制的話題名稱、話題類型、topic消息數(shù)量等信息。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐二、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲技術(shù)工程實踐（3）回放回放bag包里面的所有topic：

rosbagplay<bagfile>修改消息回放頻率：rosbagplay-r2<bagfile>其中，-r后面的值表示播放頻率，2就是2倍速度播放bag包里面的topic。循環(huán)回放：rosbagplay-l<bagfile>其中，-l等效于--loop，循環(huán)播放的意思。僅播放感興趣的topic：

rosbagplay<bagfile>--topic/topic1Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐二、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲技術(shù)工程實踐（4）其他常見rosbag命令Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐二、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲技術(shù)工程實踐2．ROS環(huán)境下操作步驟錄制需要的topic：rosbagrecord/usb_cam/image_raw//rslidar_points/rslidar_laserscan/fix/can0/can1/can2/can3可以通過rosbaginfo進行查看數(shù)據(jù)包里的信息。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐三、實時故障檢測與診斷技術(shù)工程實踐為了實時檢測各傳感器的工作狀態(tài)，保障數(shù)據(jù)采集的完整性與真實性，需要對各個設(shè)備進行故障檢測與診斷。檢測方法有很多，例如可以通過查看各個傳感器的數(shù)據(jù)是否有更新（通過消息的時間戳進行判別），如果超過一定時間沒有更新，則說明該傳感器出現(xiàn)故障。查看各個傳感器topic消息：Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐三、實時故障檢測與診斷技術(shù)工程實踐查看各個傳感器topic消息：（1）激光雷達點云信息rostopicecho/rslidar_pointsNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐三、實時故障檢測與診斷技術(shù)工程實踐查看各個傳感器topic消息：（2）激光雷達掃描信息rostopicecho/rslidar_laserscanNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐三、實時故障檢測與診斷技術(shù)工程實踐查看各個傳感器topic消息：（3）CAN設(shè)備（以can0為例）rostopicecho/can0Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐三、實時故障檢測與診斷技術(shù)工程實踐查看各個傳感器topic消息：（4）攝像頭rostopicecho/usb_cam/image_raw/compressedNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐三、實時故障檢測與診斷技術(shù)工程實踐查看各個傳感器topic消息：（5）高精度定位設(shè)備rostopicecho/fixNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐四、人機交互技術(shù)工程實踐1．圖形化界面為了將采集到的多源同步數(shù)據(jù)更直觀地呈現(xiàn)給用戶，采用rviz圖形化工具進行集成顯示?；诒菊n程實際需求，可視化顯示激光雷達點云數(shù)據(jù)、CAN總線數(shù)據(jù)（例如毫米波雷達CAN數(shù)據(jù)、汽車CAN總線數(shù)據(jù)等）、圖像數(shù)據(jù)以及里程信息等多種數(shù)據(jù)。分別將各個傳感器的可視化界面添加到rviz界面中：1）啟動rviz。2）添加攝像頭顯示界面，參見模塊三，ROS環(huán)境下調(diào)試部分。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐四、人機交互技術(shù)工程實踐1．圖形化界面3）添加激光雷達顯示界面，參見模塊四，ROS環(huán)境下調(diào)試部分。4）通過“Panels”->“AddNewPanel”，在彈出的Panel類型框中分別添加CAN數(shù)據(jù)顯示界面和里程信息顯示界面。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐四、人機交互技術(shù)工程實踐1．圖形化界面整體rviz可視化界面如右圖。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐四、人機交互技術(shù)工程實踐2．聲音提示語音合成技術(shù)，是人機對話的一部分，讓機器能夠說話，能夠提供多種音色的選擇，并提供調(diào)節(jié)語速、語調(diào)等功能。它是同時運用語言學(xué)和心理學(xué)的杰出之作，把文字智能地轉(zhuǎn)化為自然語音流。在其特有智能語音控制器作用下，文本輸出的語音音律流暢，使得聽者在聽取信息時感覺自然，毫無機器語音輸出的冷漠與生澀感。eSpeak是一款簡潔的開源軟件語音合成系統(tǒng)，適用于Linux和Windows，支持英語和其他多種語言。eSpeak使用共振峰合成方法，使得語言文件非常小。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐四、人機交互技術(shù)工程實踐2．聲音提示eSpeak的安裝：sudoapt-getinstallespeak常用命令（1）播放英文$espeak"helloworld"（2）播放中文（中文需要安裝相應(yīng)的語音包）espeak-vzh“你好”（3）播放文件espeak-ffilename（4）將英文字符串轉(zhuǎn)成音頻文件espeak-wfilename.wav"helloworld"（5）還有一些其他的選項可用（可以查看幫助）espeak-hNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：1．/etc/rc．localrc.local是Ubuntu系統(tǒng)開機后自動執(zhí)行的腳本，默認(rèn)沒有任何指令，可以在該腳本中添加用戶自己的啟動腳本，最后以exit0結(jié)束，就可以實現(xiàn)開機自動執(zhí)行用戶程序。#!/bin/sh-e##rc.local##Thisscriptisexecutedattheendofeachmultiuserrunlevel.#Makesurethatthescriptwill"exit0"onsuccessoranyother#valueonerror.##Inordertoenableordisablethisscriptjustchangetheexecution#bits.##Bydefaultthisscriptdoesnothing./home/hzhz/test.sh&exit0Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：2．/etc/init.dinit.d目錄中存放的是一系列的系統(tǒng)服務(wù)的管理腳本，可以通過service命令執(zhí)行這些服務(wù)腳本，例如servicentpstart，可啟動/etc/init.d/ntp服務(wù)腳本。1）新建腳本。在/etc/init.d/目錄下新建一個腳本，取名為test.sh，加粗部分是模板注釋內(nèi)容，需要保留，并進行適當(dāng)修改，然后在后面添加自己的啟動命令即可。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：2．/etc/init.dinit.d目錄中存放的是一系列的系統(tǒng)服務(wù)的管理腳本，可以通過service命令執(zhí)行這些服務(wù)腳本，例如servicentpstart，可啟動/etc/init.d/ntp服務(wù)腳本。2）設(shè)置文件可執(zhí)行權(quán)限。chmod+xtest.sh3）將腳本添加到啟動腳本。update-rc.dtest.shdefaults99(將腳本移除開機腳本，update-rc.d-ftest.shremove)Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：2．/etc/init.dinit.d目錄中存放的是一系列的系統(tǒng)服務(wù)的管理腳本，可以通過service命令執(zhí)行這些服務(wù)腳本，例如servicentpstart，可啟動/etc/init.d/ntp服務(wù)腳本。4）運行腳本。servicetest.shstart5）查看開機啟動項。systemd-analyzeblameNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：3．Systemdsystemd是Linux系統(tǒng)工具，用來啟動守護進程的，目前已經(jīng)成為大多數(shù)Linux發(fā)行版的標(biāo)準(zhǔn)配置工具。1）查看是否啟用systemd系統(tǒng)工具。system–version如果返回如下內(nèi)容表明啟動：systemd229+PAM+AUDIT+SELINUX+IMA+APPARMOR+SMACK+SYSVINIT+UTMP+LIBCRYPTSETUP+GCRYPT+GNUTLS+ACL+XZ-LZ4+SECCOMP+BLKID+ELFUTILS+KMOD-IDNNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：3．Systemd2）添加配置文件。Linux是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，開機自啟動涉及的依賴、運行級別、運行環(huán)境等問題都需要用戶去指定，這樣系統(tǒng)在啟動的時候才能正確無誤地運行用戶的軟件，所以需要一個配置文件，以.service為后綴的。加入用戶的可執(zhí)行程序為/home/hzhz/test.sh，則需要給test.sh添加一個test.service的配置文件。[Unit]Description=Documentation=After=network.targetWants=Requires=[Service]ExecStart=/home/hzhz/test.shExecStop=ExecReload=/home/hzhz/test.shType=simple[Install]WantedBy=multi-user.target并且將文件放置在/usr/lib/systemd/system或者/etc/systemd/system目錄下。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：3．Systemd3）設(shè)置開機自啟動。sudosystemctlenabletest.serviceNine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐五、設(shè)備開機自啟動技術(shù)工程實踐為了讓程序能夠在系統(tǒng)開機的時候自動啟動，有如下4種方式：4．圖形化設(shè)置在搜索框中輸入startup，選擇StartupApplications。單擊Add按鈕，在彈出的對話框中填入要啟動的用戶程序，最后單擊對話框中的Add完成添加。Nine模塊九：系統(tǒng)集成、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)測試驗證工程實踐六、系統(tǒng)集成和測試驗證為了方便實現(xiàn)多源傳感器的數(shù)據(jù)采集與存儲工作，本課程已經(jīng)將所有程序集成到data_collection_start可執(zhí)行程序，只需要執(zhí)行一條命令即可，具體步驟如下。1）確認(rèn)所有傳感器與采集主機硬件連接正常，開啟采集主機，進入Ubuntu系統(tǒng)。2）按住Ctrl+Alt+T開啟終端窗口。3）在終端窗口輸入data_collection_start命令并回車，啟動數(shù)據(jù)采集主程序。