Autonomous system architecture and control algorithms for a formula student driverless prototype

Abstract

[ES] El presente trabajo propone la arquitectura del sistema autónomo para un coche driverless cumpliendo con las especificaciones de la competición Formula Student. El proyecto abarca por completo el proceso de diseño, desde la definición de requisitos hasta la validación a través de simulaciones, cubriendo la selección de algoritmos, su desarrollo e implementación. El sistema está concebido para controlar un coche de la modalidad Formula Student Driverless. El software será desarrollado en C++ encima de Robot Operating System (ROS) ejecutado en distribución Ubuntu. Procesará y adquirirá la información proveniente de los sensores, aplicando filtros y correcciones, y estimará el entorno y la posición relativa del vehículo en él. Después de predecir su posición, los algoritmos de control transmitirán a los actuadores las acciones de control necesarias para que el prototipo cubra la trayectoria deseada. Con los objetivos a largo plazo presentes, cada parte del sistema se ha considerado de forma aislada e independiente durante todo el proceso de desarrollo, resultando así en una base robusta y fácilmente escalable.

[EN] This project proposes the system architecture of a driverless car complying with Formula Student specifications. The project defines the whole design process requirement definition to the validation via simulation covering the algorithm selection, development, and implementation. The system is intended to govern a formula student driverless car. The software will be implemented in C++ on top of Robot Operating System (ROS) running on Ubuntu distribution. It will process and acquire the information provided by the sensors, applying filters and corrections and it will estimate the environment and vehicle pose. After simulating its position in advance, the control algorithms will return to the actuators the required control action manoeuvre for the prototype to follow the desired trajectory. With long term objectives in mind, each part of the system has been considered as isolated and independent during the entire development process, thus generating easily scalable and robust foundations as a result.