Metodología de integración de nuevos dispositivos para sistemas basados en el can aplicada a interfaces de usuario de vehículos

Resumen

Las nuevas tendencias y el incremento de dispositivos embarcados han añadido nuevas características a la tarea de conducción, generando la necesidad de adaptar el vehículo al nuevo contexto. Debido a que el funcionamiento de los sistemas embarcados es independiente del vehículo y de la situación de conducción, su utilización genera distracción y repercute negativamente en la seguridad vial. Para solucionar este problema, en la línea del vehículo conectado, una de las tendencias principales en automoción tiene como objetivo integrar todos estos sistemas en un HMI (Human Machine Interface) unificado. Este HMI interactua con el conductor dependiendo de su carga de trabajo y de la situación de conducción. Sin embargo, las arquitecturas de automoción no están adaptadas para acoger nuevos sistemas que no están previstos desde su diseño y su integración implica diversos problemas. Por un lado, la interfaz de los vehículos está limitada para añadir nuevas funcionalidades. Por el otro lado, para integrar nuevos sistemas, es necesario transmitir nuevos mensajes entre los dispositivos y la centralita del HMI y el CAN (Controller Area Network), que es el bus más utilizado en automoción, no está especialmente pensado para incluir nuevos mensajes. Para solucionar estos problemas, en esta tesis se presenta una metodología para integrar dispositivos en el HMI principal del vehículo y que está compuesta por tres partes: la plataforma de integración, la arquitectura del simulador y el CAN. En primer lugar, se analizan las arquitecturas que se utilizan para integrar dispositivos y se diseña una plataforma de integración orientada a unificar todos los sistemas embarcados. Esta plataforma permite controlar la interacción entre el vehículo y el conductor en base a la situación de conducción, reduciendo así el riesgo de distracción. En el siguiente apartado, se explica cómo se ha adaptado la arquitectura del simulador para permitir la implementación parcial de la plataforma. Con la nueva arquitectura se facilita la integración de nuevos sistemas de conducción y se permite su estudio en un entorno realista de conducción. A continuación, la investigación se centra en las comunicaciones y, concretamente, en el bus CAN. Primero, se presenta una metodología de análisis del bus orientada a la inclusión de nuevos mensajes. Esta metodología se compone de tres partes: una estimación teórica del peor tiempo de respuesta de todos los mensajes, un método de medida del peor tiempo de respuesta real y la definición de un parámetro adicional para evaluar el ancho de banda disponible para incluir nuevos mensajes, la Robustez. Una vez analizado el bus, se estudian y se proponen dos métodos para mejorar los dos principales problemas del CAN, que son el ancho de banda limitado en comparación con otros buses de comunicación y la falta de determinismo. La propuesta realizada está basada en el empaquetamiento de señales y en la asignación de offsets. Finalmente, para demostrar la implementación de las metodologías presentadas, se muestran dos casos prácticos: por un lado, la integración del dispositivo manos libres en el HMI principal del vehículo y, por el otro lado, la optimización del bus del simulador, de cara a mejorar sus prestaciones desde el punto de vista de carga del bus y de tiempo de respuesta de los mensajes.