Hochpräzise Technologie für den Rennsport
Formula Student ist ein Wettbewerb, bei dem technisches Können und Innovation im Fokus stehen. Unser Team, DHBW Engineering Stuttgart, entwickelt jedes Jahr neue Lösungen, um in diesem anspruchsvollen Umfeld an der Spitze mitzuspielen. In der aktuellen Saison haben wir den OMS Race Sensor von Sensoric Solutions in unser Fahrzeug integriert, um unsere Datenqualität und Fahrzeugsteuerung auf ein neues Niveau zu heben.
Präzise Daten für optimale Fahrzeugkontrolle
Unser Fahrzeug ist mit einem hochentwickelten Kontrollsystem ausgestattet, das auf Echtzeit-Daten angewiesen ist, um eine optimale Drehmomentverteilung und Traktionskontrolle zu gewährleisten. Dabei war die bislang genutzte optische Messtechnik eines anderen Herstellers an ihre Grenzen gestoßen – insbesondere bei schnellen Geschwindigkeitswechseln und bei der Messung des Schräglaufwinkels (β). Durch die Integration des OMS Race Sensors konnten wir diese Einschränkungen überwinden und signifikante Verbesserungen erzielen.
Einbau und Integration
Der OMS Race Sensor wurde problemlos an unserem Fahrzeug installiert. Dank der beiliegenden DBC-Datei war die Anbindung an den CAN-Bus einfach und effektiv. Da wir aufgrund der vorherigen Erfahrungen bereits eine eigene DBC-Datei vorbereitet hatten, war es für uns besonders spannend, die Ergebnisse mit der offiziellen DBC zu vergleichen – beide funktionierten reibungslos.
Ein besonderer Vorteil des OMS Sensors ist seine Abtastfrequenz von 1 kHz, die exakt mit der Frequenz unseres internen erweiterten Kalman-Filters (EKF) übereinstimmt. Dadurch konnten wir die Messdaten ohne zusätzliche Interpolation verarbeiten, was zu einer spürbaren Verbesserung der Datenqualität führte.
Leistungsfähigkeit in verschiedenen Betriebsmodi
Der OMS Race Sensor bietet drei Betriebsmodi:
- Rein optischer Modus: Liefert Messwerte, die vergleichbar mit dem bisherigen optischen Sensor sind, jedoch mit besserer Auflösung und höherer Dynamik.
- Optischer Prioritätsmodus: Kombiniert optische Messungen mit einer ersten IMU-basierenden Plausibilisierung.
- Optimale Sensorfusion: Nutzt die integrierte IMU für eine Fusion der Sensordaten, was zu nahezu rauschfreien Signalen führt.
Insbesondere der Modus der optimalen Sensorfusion zeigte deutliche Vorteile: Das Rauschen der Signale wurde minimiert, und schnelle Geschwindigkeitsänderungen konnten präzise erfasst werden. Diese Eigenschaften haben uns geholfen, die Performance unserer Regelung zu optimieren, ohne zusätzliche externe Filter einsetzen zu müssen.
Vergleich OMS Race mit bisheriger optischer Sensor-Technologie
Anpassungen an unser System
Die Einführung des OMS Sensors erforderte lediglich minimale Änderungen:
- Sensor-Plausibilisierung: Anpassung der Logik, um die neuen Rauschcharakteristiken zu berücksichtigen.
- EKF-Optimierung: Durch die hohe Datenqualität des OMS konnten wir die Gewichtung zugunsten des Sensors anpassen und die Gesamtleistung des Filters verbessern.
Praxiserfahrungen und Vorteile
Die Vorteile des OMS Race Sensors zeigten sich besonders in dynamischen Fahrsituationen und bei schnellen Untergrundwechseln. Während der bisherige optische Sensor eines anderen Herstellers hier gelegentlich Aussetzer hatte, lieferte der OMS Sensor durchgehend stabile und plausible Messdaten.
Zusätzlich profitierten wir von der verbesserten Dynamik und dem reduzierten Rauschen der Signale. Dies führte zu einer feineren Regelung der Traktion und Stabilität, wodurch wir das Fahrzeug präziser steuern konnten.
Fazit
Der OMS Race Sensor hat unsere Erwartungen übertroffen und sich als wertvolle Ergänzung für unser Fahrzeug erwiesen. Die Kombination aus einfacher Integration, hoher Abtastfrequenz und flexiblen Betriebsmodi macht ihn zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Teams, die auf präzise und dynamische Messdaten angewiesen sind. Im Vergleich zum bisherigen optischen Sensor bietet der OMS Sensor klare Vorteile, insbesondere bei genauen Geschwindigkeitsanforderungen und wechselnden Fahrbedingungen.
Autor: Benni Stauder, DHBW Engineering Stuttgart
