智能网联汽车数据采集 课件 模块9 系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践

智能网联汽车数据采集模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践9一、多源传感器采集技术工程实践二、数据采集与数据存储技术工程实践三、实时故障检测与诊断技术工程实践四、人机交互技术工程实践五、设备开机自启动技术工程实践六、系统集成和测试验证岗位任务十系统集成、调试及验证010203学习目标●能掌握智能网联汽车各个传感器的作用和工作原理。●能掌握智能网联汽车传感器故障诊断原理。●能掌握图形化界面操作流程。●能掌握智能网联汽车数据采集工作原理。知识目标NINE模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践●能将智能网联汽车所有传感器设备正确与采集控制器进行硬件连接。●能掌握如何采集智能网联汽车传感器数据。●能掌握如何对采集的数据进行存储。●能掌握数据采集过程中的故障诊断技术。技能目标●养成查阅资料、联系实际的习惯，增强学习和动手能力。●通过了解智能网联汽车各个传感器的工作原理，能娴熟地将传感器与采集控制器连接，进而更深层次地了解智能网联汽车数据采集，增强民族自信心。素质目标Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践一、多源传感器采集技术工程实践采集控制器主机支持多路CAN接口、串口、以太网接口等，作为传感器输入接口，采集高精度定位设备、摄像头、毫米波雷达、激光雷达等的同步数据。1．环境准备1）将毫米波雷达、高精度定位设备、激光雷达、摄像头等多种传感器跟采集控制器主机进行连接，参见前面各章节的硬件连接示意图。2）启动Ubuntu系统。3）配置激光雷达网络配置（参见激光雷达ROS环境下调试章节）。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践一、多源传感器采集技术工程实践2．ROS环境下操作步骤1）按Ctrl+Alt+T启动Teminator终端。2）配置环境变量。如果之前已经执行过如下配置，可省略这一步，这一步的目的就是把“source~/catkin_ws/devel/setup.bash”这条命令，添加到.bashrc文件中，这样每当重新启动一个shell窗口时，都会自动执行该source命令，从而把本课程所用到的功能包路径配置到ROS_PACKAGE_PATH环境变量中。echo"source~/catkin_ws/devel/setup.bash">>~/.bashrcsource~/.bashrcNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践一、多源传感器采集技术工程实践2．ROS环境下操作步骤2）配置环境变量。可通过如下命令查询是否配置成功：env|grepROS_PACKAGE_PATHNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践一、多源传感器采集技术工程实践2．ROS环境下操作步骤3）设置CAN设备节点，波特率设置为500kbit/s。sudoiplinksetcan0uptypecanbitrate500000sudoiplinksetcan1uptypecanbitrate500000sudoiplinksetcan2uptypecanbitrate500000sudoiplinksetcan3uptypecanbitrate500000Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践一、多源传感器采集技术工程实践2．ROS环境下操作步骤4）启动roscore。

Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践一、多源传感器采集技术工程实践2．ROS环境下操作步骤5）再开启一个窗口，启动摄像头launch启动文件。roslaunchusb_camusb_cam-test.launch6）新开启一个窗口，启动高精度定位设备的launch启动文件。roslaunchnmea_navsat_drivernmea_serial_driver_hzhz.launch7）新开启一个窗口，启动毫米波雷达node节点。rosrunradar_can_handleradar_can_handle_nodecan08）新开启一个窗口，启动智能视觉传感器node节点。rosrunsend_can_datasend_can_data_nodecan1。

Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践一、多源传感器采集技术工程实践2．ROS环境下操作步骤9）新开启一个窗口，启动激光雷达launch节点。roslaunchrslidar_sdkstart.hzhz.launchroslaunchpointcloud_to_laserscanpointcloud_scan.launch

Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践二、数据采集与数据存储技术工程实践rosbag主要用于记录、回放、分析rostopic中的数据。它可以将指定rostopic中的数据记录到.bag后缀的数据包中，便于对其中的数据进行离线分析和处理。1．rosbag常用命令（1）录制数据录制当前所有topic数据，存储到当前路径下：rosbagrecord–a只录制感兴趣的topic数据，存储到当前路径下：rosbagrecord/topic1/topic2Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践二、数据采集与数据存储技术工程实践1．rosbag常用命令（2）检查显示数据包中的信息：

rosbaginfo<bagfile>包含录制的起始时间、结束时间、时间长度、录制的话题名称、话题类型、topic消息数量等信息。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践二、数据采集与数据存储技术工程实践（3）回放回放bag包里面的所有topic：

rosbagplay<bagfile>修改消息回放频率：rosbagplay-r2<bagfile>其中，-r后面的值表示播放频率，2就是2倍速度播放bag包里面的topic。循环回放：rosbagplay-l<bagfile>其中，-l等效于--loop，循环播放的意思。仅播放感兴趣的topic：

rosbagplay<bagfile>--topic/topic1Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践二、数据采集与数据存储技术工程实践（4）其他常见rosbag命令Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践二、数据采集与数据存储技术工程实践2．ROS环境下操作步骤录制需要的topic：rosbagrecord/usb_cam/image_raw//rslidar_points/rslidar_laserscan/fix/can0/can1/can2/can3可以通过rosbaginfo进行查看数据包里的信息。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践三、实时故障检测与诊断技术工程实践为了实时检测各传感器的工作状态，保障数据采集的完整性与真实性，需要对各个设备进行故障检测与诊断。检测方法有很多，例如可以通过查看各个传感器的数据是否有更新（通过消息的时间戳进行判别），如果超过一定时间没有更新，则说明该传感器出现故障。查看各个传感器topic消息：Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践三、实时故障检测与诊断技术工程实践查看各个传感器topic消息：（1）激光雷达点云信息rostopicecho/rslidar_pointsNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践三、实时故障检测与诊断技术工程实践查看各个传感器topic消息：（2）激光雷达扫描信息rostopicecho/rslidar_laserscanNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践三、实时故障检测与诊断技术工程实践查看各个传感器topic消息：（3）CAN设备（以can0为例）rostopicecho/can0Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践三、实时故障检测与诊断技术工程实践查看各个传感器topic消息：（4）摄像头rostopicecho/usb_cam/image_raw/compressedNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践三、实时故障检测与诊断技术工程实践查看各个传感器topic消息：（5）高精度定位设备rostopicecho/fixNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践四、人机交互技术工程实践1．图形化界面为了将采集到的多源同步数据更直观地呈现给用户，采用rviz图形化工具进行集成显示。基于本课程实际需求，可视化显示激光雷达点云数据、CAN总线数据（例如毫米波雷达CAN数据、汽车CAN总线数据等）、图像数据以及里程信息等多种数据。分别将各个传感器的可视化界面添加到rviz界面中：1）启动rviz。2）添加摄像头显示界面，参见模块三，ROS环境下调试部分。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践四、人机交互技术工程实践1．图形化界面3）添加激光雷达显示界面，参见模块四，ROS环境下调试部分。4）通过“Panels”->“AddNewPanel”，在弹出的Panel类型框中分别添加CAN数据显示界面和里程信息显示界面。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践四、人机交互技术工程实践1．图形化界面整体rviz可视化界面如右图。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践四、人机交互技术工程实践2．声音提示语音合成技术，是人机对话的一部分，让机器能够说话，能够提供多种音色的选择，并提供调节语速、语调等功能。它是同时运用语言学和心理学的杰出之作，把文字智能地转化为自然语音流。在其特有智能语音控制器作用下，文本输出的语音音律流畅，使得听者在听取信息时感觉自然，毫无机器语音输出的冷漠与生涩感。eSpeak是一款简洁的开源软件语音合成系统，适用于Linux和Windows，支持英语和其他多种语言。eSpeak使用共振峰合成方法，使得语言文件非常小。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践四、人机交互技术工程实践2．声音提示eSpeak的安装：sudoapt-getinstallespeak常用命令（1）播放英文$espeak"helloworld"（2）播放中文（中文需要安装相应的语音包）espeak-vzh“你好”（3）播放文件espeak-ffilename（4）将英文字符串转成音频文件espeak-wfilename.wav"helloworld"（5）还有一些其他的选项可用（可以查看帮助）espeak-hNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：1．/etc/rc．localrc.local是Ubuntu系统开机后自动执行的脚本，默认没有任何指令，可以在该脚本中添加用户自己的启动脚本，最后以exit0结束，就可以实现开机自动执行用户程序。#!/bin/sh-e##rc.local##Thisscriptisexecutedattheendofeachmultiuserrunlevel.#Makesurethatthescriptwill"exit0"onsuccessoranyother#valueonerror.##Inordertoenableordisablethisscriptjustchangetheexecution#bits.##Bydefaultthisscriptdoesnothing./home/hzhz/test.sh&exit0Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：2．/etc/init.dinit.d目录中存放的是一系列的系统服务的管理脚本，可以通过service命令执行这些服务脚本，例如servicentpstart，可启动/etc/init.d/ntp服务脚本。1）新建脚本。在/etc/init.d/目录下新建一个脚本，取名为test.sh，加粗部分是模板注释内容，需要保留，并进行适当修改，然后在后面添加自己的启动命令即可。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：2．/etc/init.dinit.d目录中存放的是一系列的系统服务的管理脚本，可以通过service命令执行这些服务脚本，例如servicentpstart，可启动/etc/init.d/ntp服务脚本。2）设置文件可执行权限。chmod+xtest.sh3）将脚本添加到启动脚本。update-rc.dtest.shdefaults99(将脚本移除开机脚本，update-rc.d-ftest.shremove)Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：2．/etc/init.dinit.d目录中存放的是一系列的系统服务的管理脚本，可以通过service命令执行这些服务脚本，例如servicentpstart，可启动/etc/init.d/ntp服务脚本。4）运行脚本。servicetest.shstart5）查看开机启动项。systemd-analyzeblameNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：3．Systemdsystemd是Linux系统工具，用来启动守护进程的，目前已经成为大多数Linux发行版的标准配置工具。1）查看是否启用systemd系统工具。system–version如果返回如下内容表明启动：systemd229+PAM+AUDIT+SELINUX+IMA+APPARMOR+SMACK+SYSVINIT+UTMP+LIBCRYPTSETUP+GCRYPT+GNUTLS+ACL+XZ-LZ4+SECCOMP+BLKID+ELFUTILS+KMOD-IDNNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：3．Systemd2）添加配置文件。Linux是一个复杂的系统，开机自启动涉及的依赖、运行级别、运行环境等问题都需要用户去指定，这样系统在启动的时候才能正确无误地运行用户的软件，所以需要一个配置文件，以.service为后缀的。加入用户的可执行程序为/home/hzhz/test.sh，则需要给test.sh添加一个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并且将文件放置在/usr/lib/systemd/system或者/etc/systemd/system目录下。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：3．Systemd3）设置开机自启动。sudosystemctlenabletest.serviceNine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践五、设备开机自启动技术工程实践为了让程序能够在系统开机的时候自动启动，有如下4种方式：4．图形化设置在搜索框中输入startup，选择StartupApplications。单击Add按钮，在弹出的对话框中填入要启动的用户程序，最后单击对话框中的Add完成添加。Nine模块九：系统集成、系统调试、系统测试验证工程实践六、系统集成和测试验证为了方便实现多源传感器的数据采集与存储工作，本课程已经将所有程序集成到data_collection_start可执行程序，只需要执行一条命令即可，具体步骤如下。1）确认所有传感器与采集主机硬件连接正常，开启采集主机，进入Ubuntu系统。2）按住Ctrl+Alt+T开启终端窗口。3）在终端窗口输入data_collection_start命令并回车，启动数据采集主程序。