Transporto priemonės simuliatorius su J1939 CAN palaikymu

Apžvalga

Transporto priemonės simuliatorius ( gva-vehicle-sim ) yra išsami GVA (bendrosios transporto priemonės architektūros) platformos testavimo ir kūrimo priemonė. Ji užtikrina realistišką transporto priemonės dinamikos modeliavimą su integruotu J1939 CAN magistralės pranešimų generavimu , leidžiančiu atlikti techninius bandymus be fizinės transporto priemonės aparatinės įrangos.

J1939 modeliavimo pranašumai pranešimų generavimui

🎯 Kūrimo ir testavimo privalumai

1. Aparatinės įrangos nepriklausomas kūrimas

   • Kurti ir testuoti GVA programas be fizinės CAN įrangos
   • Nereikia brangių transporto priemonės valdymo blokų ar bandymų stendų
   • Lygiagretus kūrimas keliose komandose

2. Realistiškas transporto priemonės elgesys

   • Generuoja autentiškus J1939 parametrų grupių numerius (PGN) ir įtariamų parametrų numerius (SPN)
   • Imituoja realią transporto priemonės dinamiką (greitį, apsukas, pavarų perjungimą, stabdymą)
   • Pateikia laiko sinchronizuotus jutiklių duomenis

3. Sąnaudų mažinimas

   • Pašalina fizinių bandymų transporto priemonių poreikį ankstyvosiose kūrimo stadijose
   • Virtuali CAN sąsaja ( vcan0 ) leidžia testuoti bet kurioje „Linux“ darbo stotyje.
   • Sumažina fizinės įrangos nusidėvėjimą

4. Greitas prototipų kūrimas

   • Momentinio grįžtamojo ryšio ciklas algoritmų kūrimui
   • Paprastas scenarijų kūrimas ir atkūrimas
   • Konfigūruojami pranešimų dažniai ir duomenų modeliai

5. Integracinis testavimas

   • J1939 šliuzo funkcionalumo patvirtinimas
   • Duomenų srauto iš CAN į DDS temas bandymas
   • Patikrinkite HMI reagavimą į transporto priemonės parametrus

6. Atkartojami tyrimai

   • Deterministinis transporto priemonės elgesys
   • Pakartotinai testuojami scenarijai
   • Nuoseklus regresinio testavimo bazinis taškas

📊 J1939 pranešimų palaikymas

✅ Visiškai palaikomi PGN (įdiegti transporto priemonės simuliatoriuje)

Transporto priemonės simuliatorius aktyviai generuoja šiuos J1939 pranešimus per CAN ir skelbia juos DDS sistemoje per šliuzą:

Išsamus SPN sąrašas (visi palaikomi parametrai)

Iš viso: aktyviai imituojami 15 PGN, 33 SPN

🔲 Nepalaikomi PGN (dar neįdiegti)

Šiuo metu transporto priemonės simuliatorius negeneruoja šių J1939 pranešimų. Tai galimi būsimi patobulinimai:

Kodėl jie nėra įgyvendinami

Iš viso: 22 nepalaikomi PGN

🛠️ Techninės savybės

• „OpenDRIVE“ kelių tinklo palaikymas : sekite tikrovišką kelio geometriją
• Automatinės pavarų dėžės modeliavimas : pavarų perjungimas pagal greitį ir droselį
• Fizikos dėsniais paremta dinamika : greitėjimas, stabdymas, vairavimas su realiais apribojimais
• DDS integracija : tiesioginis publikavimas J1939 automobilių PSM temose
• Qt6 GUI : vizualizacija realiuoju laiku ir rankinis valdymas

J1939 į DDS šliuzo architektūrą

Šioje sekos diagramoje pavaizduotas visas duomenų srautas iš J1939 CAN magistralės pranešimų per šliuzą DDS abonentams:

Sekos diagramos paaiškinimas

1. Pranešimų generavimo etapas

• Transporto priemonės simuliatorius apskaičiuoja realius transporto priemonės parametrus pagal vairuotojo įvestis ir fizikinius duomenis
• Koduoja parametrus į J1939 CAN kadrus su tinkama PGN/SPN struktūra
• Perduoda į virtualią CAN sąsają (vcan0)

2. CAN priėmimo fazė

• „SocketCanReader“ Qt gija nuolat skaito iš CAN sąsajos
• Patvirtina CAN kadro formatą (29 bitų išplėstinis ID)
• Skleidžia Qt signalą su neapdorotais kadro duomenimis

3. J1939 dekodavimo fazė

• J1939Decoder išgauna protokolo informaciją iš CAN ID:
  • PGN : Parametrų grupės numeris (nurodo pranešimo tipą)
  • Šaltinio adresas : ECU identifikatorius (0–253)
  • Prioritetas : pranešimo skubumas (0 = didžiausias, 7 = mažiausias)
• Dekoduoja duomenų apkrovą į atskirus SPN naudodamas konfigūraciją:
  • Bito padėtis ir ilgis
  • Mastelio koeficientas ir poslinkis
  • Inžineriniai vienetai

4. DDS publikavimo etapas

• Šliuzas pirmą kartą pasirodžius skelbia C_Parameter_Group_Definition (PGN metaduomenis)
• Kiekvienam pranešime esančiam SPN:
  • Sukuria C_Parameter pranešimą su reikšme ir būsena
  • Pridedamas laiko žyma ir šaltinio identifikavimas
  • Skelbiama DDS temoje
• Periodiniai būsenos atnaujinimai (1 Hz) skelbia šliuzo būklę

5. Vartojimo etapas

• GVA programos (HMI, LDMX) prenumeruoja J1939 DDS temas
• Gaukite parametrų atnaujinimus per DDS tarpinę programinę įrangą
• Atnaujinti vartotojo sąsajos elementus (spidometrą, tachometrą, pavarų ekraną)

Protokolo detalės

J1939 CAN ID struktūra (29 bitų)

 Bits 28-26: Priority (0-7)
Bit  25:    Reserved
Bit  24:    Data Page (DP)
Bits 23-16: PDU Format (PF)
Bits 15-8:  PDU Specific (PS) - group extension or destination
Bits 7-0:   Source Address (SA)

PGN = (DP << 16) | (PF << 8) | (PS if PF >= 240 else 0)

CAN rėmelio dekodavimo pavyzdys

 CAN ID: 0x18F00400
Binary: 00011000111100000000010000000000

Priority:  0x6 (bits 28-26) = 6 (normal priority)
Reserved:  0   (bit 25)
DP:        0   (bit 24)
PF:        0xF0 (bits 23-16) = 240 (broadcast)
PS:        0x04 (bits 15-8)  = 4 (group extension)
SA:        0x00 (bits 7-0)   = 0 (engine controller)

PGN = (0 << 16) | (240 << 8) | 4 = 61444 (EEC1 - Engine Controller 1)

Greitas paleidimas

1. Sukurkite transporto priemonės simuliatorių

 cd build
cmake ..
make gva-vehicle-sim

2. Nustatykite virtualų CAN

 sudo scripts/test/j1939/setup-vcan.sh

3. Paleiskite transporto priemonės simuliatorių

 # GUI mode with OpenDRIVE track
./build/bin/gva-vehicle-sim \
  --domain=0 \
  --opendrive=data/opendrive/ZalaZONE_full.xodr \
  --can-interface=vcan0

# Headless mode with J1939 only
./build/bin/gva-vehicle-sim \
  --domain=0 \
  --can-interface=vcan0 \
  --headless

4. Paleiskite J1939 šliuzą

 ./build/bin/gva-j1939-gateway \
  --domain=0 \
  --interface=vcan0 \
  --config=/etc/gva/j1939-config.json

5. Stebėjimas naudojant LDMX

 ./build/bin/ldmx
# Navigate to J1939 tab to see live parameters

Konfigūracija

Transporto priemonės simuliatoriaus konfigūracija

Sukurkite vehicle-sim-config.json :

 {
  "j1939": {
    "enabled": true,
    "sourceAddress": 0,
    "gatewayResourceId": 1000,
    "updateRateHz": 10
  },
  "vehicle": {
    "maxSpeed": 120.0,
    "maxRpm": 6000,
    "gearRatios": [3.5, 2.5, 1.8, 1.3, 1.0, 0.8],
    "engineIdleRpm": 800
  }
}

J1939 šliuzo konfigūracija

PGN/SPN apibrėžimus ir mastelio keitimo parametrus žr. faile /etc/gva/j1939-config.json .

Naudojimo atvejai

1. HMI kūrimas

• Sukurkite transporto priemonės prietaisų skydelį be fizinės transporto priemonės
• Prietaisų skydelio atvaizdavimo ir animacijų bandymas
• Patvirtinti įspėjimo / aliarmo slenksčius

2. Algoritmų testavimas

• Išbandykite ekovairavimo algoritmus su imituotomis degalų sąnaudomis
• Nuspėjamosios priežiūros logikos patvirtinimas
• Išbandykite autonominio vairavimo sprendimų priėmimą

3. Integracinis testavimas

• Patikrinkite duomenų srautą nuo galo iki galo: CAN → DDS → Taikomoji programa
• Šliuzo veikimo bandymas esant apkrovai
• Duomenų sinchronizavimo posistemėse patvirtinimas

4. Mokymai ir demonstravimas

• Saugi aplinka operatorių mokymui
• Klientų demonstracijos be transporto priemonės
• GVA architektūros edukacinė priemonė

Veikimo charakteristikos

Palyginimas: fizinis ir imitacinis

Trikčių šalinimas

Dažnos problemos

CAN sąsaja nerasta

 # Verify vcan0 exists
ip link show vcan0

# Recreate if needed
sudo scripts/test/j1939/setup-vcan.sh

Nėra DDS pranešimų

 # Check gateway is running
pgrep -a gva-j1939-gateway

# Verify domain ID matches
./build/bin/gva-j1939-gateway --domain=0
./build/bin/gva-vehicle-sim --domain=0

Šliuzas nedekoduoja pranešimų

 # Check CAN frames are being sent
candump vcan0

# Verify configuration file
cat /etc/gva/j1939-config.json

Paprašykite demonstracijos šiandien.