Kravspecifikation Autonom Bandvagn

Transkript

1 Kravspecifikation Autonom Bandvagn Version.0 Redaktör: Jon Bjärkefur Datum: 8 september 2009 Status Granskad Karl Granström Godkänd Jonas Callmer Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se

2 Projektidentitet Hemsida: Beställare: Kund: Kursansvarig: Handledare: Handledare: Handledare: kommer senare Jonas Callmer, Linköpings Universitet Telefon: , Pelle Carlbom, SAAB Bofors Dynamics Telefon: , David Törnqvist, Linköpings Universitet Telefon: , tornquist@isy.liu.se Karl Granström, Linköpings Universitet Telefon: , karl@isy.liu.se Torbjörn Crona, SAAB Bofors Dynamics Telefon: , torbjorn.crona@saabgroup.com Johan Bejeryd, SAAB Bofors Dynamics johan.bejeryd@saabgroup.com Gruppdeltagare Namn Ansvar Telefon (@student.liu.se) Erik Hagfalk (EH) Projektledare (PL) eriha936 Johan Norberg (JN) Dokumentansvarig (DOK) johno227 Jon Bjärkefur (JB) Navigationsansvarig (NAV) jonbj98 Ola Tybrandt (OT) Testansvarig (TEST) olaty66 Erik Eriksson Ianke Sensoransvarig (SA) erier955 (EEI) Orhan Gafurovic (OG) Estimeringsansvarig (EST) orhga72 Johan Särnbrink (JS) Modellansvarig (MOD) johsa779 André Emilsson (AE) ARM-ansvarig (ARM) andem364

3 Dokumenthistorik Version Datum Ändringar Signatur Granskare Första utkastet med krav på delsystemen. JB Alla Ekonomiska krav, leveranskrav, JB Alla dokumentationskrav Korrigerad efter respons från JB AE handledare Korrigerad efter ytterligare respons JB Alla från handledare Korrigerad efter respons från EEI EH beställaren Dokument godkänt. EEI EH Kurskod: TSRT0 Redaktörens

4 Innehåll Inledning. Parter Syfte och Mål Användning Bakgrundsinformation Definitioner Översikt av systemet 2 2. Grov beskrivning av produkten Produktkomponenter Beroenden till andra system Ingående delsystem Avgränsningar Delsystem - Masterenheten L 3 4 Delsystem 2 - Scoutenheten 4 4. Generella krav på Scoutenheten Navigationsenhet L Framdrivningsenheten ARM Prestandakrav 5 6 Ekonomiska krav 6 7 Leverans- och delleveranskrav 6 8 Krav på dokumentation 7

5 Autonom Bandvagn Inledning Saab Bofors Dynamics vill ta fram en bandvagn som ska kunna kartlägga olika miljöer autonomt. Projektet inleddes våren 2009 med framtagning av specifikationer, kontrollprogram, nätverkskommunikation, navigationstekniker med mera. Projektgruppens uppgift är främst att ordna framdrivningen av bandvagnen. Både manuell och autonom drift ska vara möjlig. Projektet bygger vidare på arbetet utfört av projektgruppen O hara s under våren Detta dokument innehåller de krav som ställs på produkten vid leverans. Varje krav har en rad i en tabell. Kraven inleds med ett genom dokumentet löpande kravnummer. Den andra kolumnen anger om kravet är original eller reviderat. Kolumn tre innehåller beskrivningen av kravet och den sista kolumnen innehåller kravets prioritet enligt följande definition: Prioritet : Krav som måste vara uppfyllt vid leverans. Prioritet 2: Krav som om möjligt uppfylls. Prioritet 3: Krav som bara uppfylls i mån av tid och intresse. Krav X Förändring Kravtext för krav nr X Prioritet. Parter Kunden är Pelle Carlbom på SAAB Bofors Dynamics. Beställare är Jonas Callmer på avdelningen för reglerteknik vid Linköpings Universitet. Handledare på Saab Bofors Dynamics är Torbjörn Crona och Johan Bejeryd. Handledare på avdelningen för reglerteknik är Karl Granström. Projektgruppen består av 8 studenter från Y och D-linjen..2 Syfte och Mål Syftet med projektet är att utveckla framdrivningen av en mobil bandvagn. Manuell och autonom drift ska vara möjlig..3 Användning Produkten ska användas för flera olika ändamål. Ett exempel är autonom kartering av trädgårdsföreningen i Linköping..4 Bakgrundsinformation Projektet har startats upp efter ett initiativ av Torbjörn Crona och Pelle Carlbom på Saab Bofors Dynamics. Projektgruppen bygger vidare på befintligt arbete och sedan kommer fler projektgrupper att fortsätta arbetet. Slutmålet med projektet är en mobil autonom bandvagn med kringutrustning som skall kunna förflytta sig i en utomhusmiljö med sensorer som GPS, kamera och hjulodometrar..5 Definitioner Följande förkortningar används i dokumentet. Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se

6 Autonom Bandvagn 2 L - Masterenhet (Laptop ). L2 - Navigationsenhet (Laptop 2). ARM - Framdrivningsenhet (Advanced RISC Machine). GPS - Global Positioning System. Systemet bestämmer bandvagnens globala position. SLAM - Simultaneous Localisation And Mapping. En teknik för samtidig lokalisering och kartering med mobila autonoma farkoster. 2 Översikt av systemet I figur ses en översiktlig bild över hur systemet är uppbyggt. Scout-konceptet är uppbyggt av två huvudsystem, masterenheten och scoutenheten. Masterenheten används för att kontrollera och övervaka scoutenheten. Figur : Översiktlig systemskiss över systemet. 2. Grov beskrivning av produkten Det första huvudsystemet är en laptop som används för att styra bandvagnen (scoutenheten). Denna kallas masterenheten. Det andra huvudsystemet är själva bandvagnen. Dessa två huvudsystem kommunicerar med varandra via ett trådlöst nätverk. Scoutenheten är uppbyggd av två delsystem, navigationsenheten L2 och framdrivningsenheten ARM. De Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se

7 Autonom Bandvagn 3 sensorer som ingår är en GPS som är kopplad till L2-enheten och två odometrar som är kopplade till ARM-processorn. 2.2 Produktkomponenter I leveransen till kund ska enheter levereras som motsvarar de krav av prioritet som beskrivs i detta dokument. Dessutom ska det levereras en användarhandledning och dokumentation över produkten. I mån av tid ska även krav med prioritet 2 uppfyllas. 2.3 Beroenden till andra system GPS:en är beroende av satelliter. I övrigt är produkten relativt fristående och har inga direkta beroenden till andra system. 2.4 Ingående delsystem En operatör kommer att använda masterenheten för att kontrollera hela systemet. Masterenheten kommunicerar med navigationsenheten i scoutenheten. Navigationsenheten kommunicerar med framdrivningsenheten. Se figur. Masterenhet L Innehåller GUI för hantering av roboten och skickar styrkommandon till navigationsenheten L2 Navigationsenhet L2 Sköter beräkning av robotens position och beräknar hur roboten ska styras i autonomt läge. Framdrivningsenhet ARM Tar in data från odometrar och styr motorerna. Scoutenheten bygger på en bandvagn av MMP30 som är utrustad med motorer, motordrivsteg och hjulodometrar. Detta beskrivs ytterligare i dokumentet systemskiss. 2.5 Avgränsningar Produkten kommer att begränsas till de komponenter som Saab Bofors Dynamics tillhandahållit, plus en GPS och den tid projektgruppen har att disponera på projektet. De komponenter som Saab Bofors Dynamics tillhandahållit är en bandvagn, en ARMprocessor, två odometrar och två bärbara datorer. Kraven i detta dokument specificerar avgränsningarna. 3 Delsystem - Masterenheten L Masterenheten består främst av ett grafiskt användargränssnitt där det är möjligt att mata in en brytpunktsbana. Denna brytpunktsbana kan sedan skickas till scoutenheten. Det ska även gå att styra scoutenheten manuellt från användargränssnittet. Föregående projektet har utvecklat en masterenhet och den kommer vi jobba vidare med. Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se

8 Autonom Bandvagn 4 Krav Original Användargränssnittet ska vara grafiskt. Krav 2 Original Gränssnittet ska kunna visa statusinformation och sensorinformation som fås från scoutenheten. Krav 3 Original Operatören ska kunna välja manuell eller autonom styrning. Krav 4 Original Operatören ska via gränssnittet kunna ge manuella kommandon innefattnade minst: Kör framåt Kör bakåt Rotera vänster Rotera höger Stanna Krav 5 Original Operatören ska kunna skicka en brytpunktsbana till scoutenheten. Krav 6 Original En brytpunktsbana ska kunna sparas ner till hårddisken och laddas in i programmet vid ett senare tillfälle. 3 4 Delsystem 2 - Scoutenheten Scoutenheten är en bandvagn av typ MMP30 som är uppdelad i två delsystem, navigationsenheten L2 och framdrivningsenheten ARM. Navigationsenheten består av en bärbar dator med operativsystemet Linux. Framdrivningsenheten består av en ARM-processor med anslutningar. 4. Generella krav på Scoutenheten Här anges generella krav som inte passar in under något av delsystemen i scoutenheten. Krav 7 Original Enhetens grund ska vara en bandvagn av typ MMP30. Krav 8 Original Enheten ska använda en bärbar dator med operativsystemet Linux. Krav 9 Original Enheten ska använda en ARM-processor. Krav 0 Original Enheten ska vara utrustad med en knapp för Av- På/Nödstopp. Krav Original All sensordata ska tidstämplas. Krav 2 Original Enheten ska kunna fjärrstyras från L. Krav 3 Original Enheten ska autonomt kunna åka runt en fördefinierad brytpunktsbana. Krav 4 Original Enheten ska utrustas med en GPS. 2 Krav 5 Original Enheten ska med hjälp av GPS kunna köra runt en bana 2 specificerad av GPS-koordinater. Krav 6 Original Enheten ska utrustas med en kamera. 3 Krav 7 Original Enheten ska navigera autonomt med hjälp av kameran och SLAM-teknik. 3 Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se

9 Autonom Bandvagn Navigationsenhet L2 Navigationsenheten beräknar önskad hastighet och vinkelhastighet givet en fördefinierad brytpunktsbana. Dessa styrsignaler sänds till ARM-enheten. Navigationsenheten kommunicerar med ARM-enheten och L. Krav 8 Original Ny kod ska integreras i befintlig kod. Krav 9 Original Enheten ska kunna skicka hastighetskommandon till ARMenheten. Krav 20 Original Enheten ska ta emot diagnosdata från ARM-enheten. Krav 2 Original Enheten ska ta emot kommandon från L och kontrolleras av dessa. Krav 22 Original Enheten ska skicka diagnosdata till L. Krav 23 Original Enheten ska stanna bandvagnen om kontakten med L bryts. Krav 24 Original Enheten ska läsa och behandla GPS-data från GPS. 2 Krav 25 Original Enheten ska läsa och behandla bild-data från en kamera Framdrivningsenheten ARM ARM-enheten tar emot styrkommandon från L2. Enheten utför motorreglering och till denna används styrkommandon och data från hjulodometrar. Krav 26 Original Enheten ska ta emot kommandon från L2. Krav 27 Original Enheten ska skicka diagnosdata till L2. Krav 28 Original Enheten ska ta emot och behandla data från två hjulodometrar. Krav 29 Original Två PID-regulatorer ska användas för motorregleringen. Krav 30 Original En utsignal ska ställas ut till motordrivsteget. Krav 3 Original Programmering ska ske i språket C. 5 Prestandakrav För att kunna kontrollera produktens kvalitet har projektgruppen kommit överens om följande prestandakrav. Dessa krav förutsätter att de odometrar vi har kan ge oss den noggrannhet som finns specificerad i odometrarnas datablad. Skulle de odometrar som vi tillhandahållits inte uppfylla specifikationerna kan vi inte garantera att kraven uppfylls. Krav 32 Original Utan GPS: Scout ska på asfalt kunna köra till en punkt 20 meter framåt och stanna inom en cirkel med radie meter från denna punkt. Krav 33 Original Utan GPS: Scout ska på asfalt kunna köra ett varv utefter en cirkel med radien 2 meter och aldrig köra mer än 0.5 meter från cirkelns rand. Krav 34 Original Utan GPS: Scout ska kunna utföra ovan nämnda cirkeltest och aldrig köra mer än 0.25 meter från cirkelns rand. Krav 35 Original Med GPS: Scout ska följa önskad position med en noggrannhet som efterliknar vad som är specificerat i GPS-ens datablad. 2 2 Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se

10 Autonom Bandvagn 6 6 Ekonomiska krav Följande ekonomiska krav finns på projektet: Krav 36 Original Handledningstid på Saab Bofors Dynamics: 50 timmar. Krav 37 Original Handledningstid på ISY: 30 timmar. 7 Leverans- och delleveranskrav Följande leveranser ska genomföras: Krav 38 Original BP2 ( ): Tre veckor efter första föreläsningen ska kravspecifikation, projektplan, tidsplan och systemskiss levereras. Krav 39 Original BP3 ( ): Designspecifikation och testplan ska levereras. Krav 40 Original BP5 ( ): All funktionalitet, testprotokoll och användarhandledning ska levereras. En presentation ska genomföras där det visas att kraven i kravspecifikationen är uppfyllda. Krav 4 Original BP6 ( ): Teknisk rapport, efterstudie med uppföljning av resultat och använd tid, posterpresentation, hemsida om projektet och en Youtube-film om projektet ska levereras. Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se

11 Autonom Bandvagn 7 8 Krav på dokumentation Följande dokumentation ska tas fram: Krav 42 Original Varje vecka (måndag eftermiddag) ska projektledaren sammanställa och lämna in en statusrapport till beställaren. Krav 43 Original Varje vecka (måndag eftermiddag) ska projektledaren rapportera in använd tid (per person och aktivitet) till beställaren. Krav 44 Original Hela systemet ska dokumenteras på ett sätt så att nästkommande grupp och Saab Bofors Dynamics enkelt kan fortsätta arbetet. Krav 45 Original Vid varje möte ska ett mötesprotokoll skrivas. Mötesprotokollet ska skickas till justerare och läggas upp på svn inom två dagar. Krav 46 Original Varje mötesprotokoll ska justeras. Justerat mötesprotokoll ska finnas på svn inom två dagar från att justeringspersonen mottagit mötesprotokollet. Krav 47 Original Dokument ska produceras enligt krav Kurskod: TSRT0 Redaktörens jonbj98@student.liu.se