基于NI PXI系统的智驾测试方案
技术干货 2023.11.03

智能化是汽车工业发展的重要方向,目前,L2辅助驾驶在快速渗透,L2+高阶自动驾驶在加速落地。


自动驾驶的实现离不开算法,而算法的实现依托于数据。


各类传感器,如摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、惯导等,在汽车行进过程中,时刻产生着大量的数据,为自动驾驶算法的实现提供支撑。


数据对自动驾驶的实现至关重要,鉴于此,部分主机厂已建立自己的数据中心,基于数据中心开展算法开发、算法训练及测试等系列工作。


数据中心的建立及使用,离不开3类测试系统,即智驾数据采集系统、智驾数据回灌系统及智驾HIL闭环仿真系统。

基于NI PXI系统的智驾测试方案(图1)

图1:基于数据中心的ADAS/AD开发及测试示意图

NI(恩艾)公司作为世界知名的测试工具厂商,针对智驾数据测试场景有完整的工具链,已推出智驾数采、回灌及HIL闭环仿真的解决方案。NI公司的数据回灌系统,已在中国的市场占据大部分市场份额。


怿星作为NI在智驾测试领域的重要Partner,已基于NI的软硬件平台开展多个智驾相关的项目。


本文分别介绍智驾数据采集系统、智驾数据回灌系统及智驾HIL闭环仿真系统。


智驾数据采集系统


数采系统一般放置于车上,用于采集实车道路环境数据。


NI的数采设备主体是一个板卡机箱,机箱中集成CPU主板及相关板卡,系统示意图如下图2。

基于NI PXI系统的智驾测试方案(图2)

图2:数据采集系统架构示意图

数采系统中,主板CPU运行Windows系统及数采相关上位机软件,可外接显示器进行相关操作及监控。系统中可视需插入视频板卡、Ethernet板卡、CAN/LIN板卡、串口板卡等各类板卡,以满足不同数据的采集需求。


NI的数采系统有以下特点,可解决扩展性、同步性等相关需求:
  • PXI机箱提供了18个卡槽,可视需接插10+块通信板卡,满足高阶智驾车辆传感器数据及总线数据的采集需求

  • 板卡间实现了硬件时钟同步,可保证1us级同步精度

  • 系统实现了PTP时钟同步,可获取GPS时间并授时给各板卡,为各类数据打上精确时戳

  • 通过磁盘阵列卡可接插多块SSD固态硬盘,可满足压缩数据及非压缩数据的实时数采集需求

  • 视频板卡及Ethernet板卡均具备TAP功能,可实现在进行数采时不影响整车正常通信,可保证车辆正常行驶


智驾数据回灌系统


智能驾驶数据回灌系统,将采集的实车道路环境数据回注到智驾域控制器,以满足在实验室环境下还原实车道路环境,进而进行智驾算法开发及训练等工作的需求。


数据回灌系统主体由服务器电脑及板卡机箱组成,系统示意图如下图3。

基于NI PXI系统的智驾测试方案(图3)

图3:数据回灌系统架构示意图


在回灌系统中,服务器电脑是市面上外购的高性能服务器,该服务器是数据处理的主设备,需具备多张高性能显卡。服务器电脑获取待回放的数据后,对数据进行解压缩、视频编码格式转换等系列处理,之后通过Ethernet传给板卡机箱,机箱中的各板卡对数据进一步处理后,将数据注入给待测ECU。


回灌系统的板卡机箱与数采系统的板卡机箱实现了硬件通用。


NI的数据回灌系统有以下特点,可解决同步性、可靠性等相关需求:
  • PXI机箱提供了18个卡槽,可视需接插10+块通信板卡,满足高阶智驾车辆传感器数据及总线数据的回灌需求

  • 板卡间实现了硬件时钟同步,可保证1us级同步精度

  • 系统实现了PTP时钟同步,并可实现以下授时功能:

    (1)获取待测ECU的系统时间并据此时间改变待回注数据的时戳;

    (2)获取待回注数据的时戳并据此时间向待测ECU授时

  • 使用RDMA技术传输视频数据,保证传输的带宽及可靠性,并可通过增加RDMA网卡数量来扩展带宽

  • 可实现动态注入多类视频相关故障以进行故障模拟

  • 可实现集群化测试,即多台回灌设备并行协同运行以进行智驾算法相关的训练及测试等


智驾HIL闭环仿真系统


智能驾驶HIL仿真系统与数据回灌系统高度相似,但有两点明显区别:

(1)回灌系统的数据源是采集的实车道路环境数据,而HIL仿真系统,数据源则是通过场景仿真软件生成的数据;

(2)回灌系统是开环测试系统,仅负责将数据回注给待测ECU,而HIL仿真系统是闭环测试系统,可监听待测ECU的响应并据此控制动力学仿真模型的运行,实现闭环仿真。

HIL闭环仿真系统示意图如下图4。

基于NI PXI系统的智驾测试方案(图4)

图4:HIL仿真系统架构示意图


在HIL闭环仿真系统中,服务器电脑是市面上外购的高性能服务器,其运行场景仿真软件,生成各类传感器数据及总线数据,这些数据通过Ethernet传给板卡机箱,机箱中的各板卡对数据进一步处理后,将数据注入给待测ECU。在板卡机箱中,CPU主板上运行有动力学仿真软件,其接收待测ECU发出的报文,根据报文信息控制动力学模型的运行,从而实现闭环仿真。


HIL闭环仿真系统的板卡机箱与数采系统、回灌系统的板卡机箱实现了硬件通用。


NI的HIL闭环仿真系统有以下特点,可解决同步性、扩展性等相关需求:
  • PXI机箱提供了18个卡槽,可视需接插10+块通信板卡,满足高阶智驾车辆传感器数据及总线数据的通道需求

  • 板卡间实现了硬件时钟同步及PTP时钟同步,保证了系统的同步性能

  • 开放的平台,可集成业界各主流的仿真软件,如VTD、Prescan等

  • 场景仿真软件与动力学仿真软件分开运行,前者运行于图站上,后者运行于机箱的主板CPU的Linux RTOS上,互不干扰,保证了动力学模型运行的实时性

  • 可实现集群化测试,即多台HIL闭环仿真设备并行协同运行以进行智驾算法相关的训练及测试等


结语


随着L2+高阶自动驾驶的发展,数采系统、回灌系统及HIL闭环仿真系统在智驾的开发中发挥着越来越重要的作用。
NI提供的数据采集系统、数据回灌系统及HIL闭环仿真系统,均基于PXI平台,实现了硬件的高度复用,且已实现软硬件产品的标准化。
怿星基于NI的软硬件产品,可迅速集成开发出满足客户需求的智驾测试系统,助力客户开展智驾算法开发、测试及训练等相关的业务。
以上,就是今天要跟大家分享的全部内容了,欢迎大家进一步交流。