ADAS数据记录解决方案
来源: | 作者:pmo9ca4dc | 发布时间: 2017-06-21 | 389 次浏览 | 分享到:

汽车工业目前正在大力开发自动驾驶技术,为了替代人类对环境的感知,使用具有高分辨率雷达和视频传感器的驾驶员辅助系统是必要的。由此产生了需要通过通信网络传输以及实时处理的大量数据,从而对数据记录仪的能力提出了前所未有的挑战。在选择合适的数据记录仪时,必须全方位考虑。


目前,雷达和视频传感器各自产生的数据量达到了100MByte/s,除此之外,附加的ECU内的融合数据大约为50MByte/s。一台配备有五个雷达传感器和两个视频系统的车辆(加上额外的其他测量值),在采集和存储期间,需要管理大约1GByte / s的海量数据。因此,一台测试车辆每小时将产生大约3.6TByte的数据,每天产生大约28.8TByte数据(图1)。乘以测试车辆的数量和使用天数,将产生海量的数据。此外,经验表明,随着技术的不断发展,记录需求将进一步增长。

图1:ADAS传感器

数据记录过程中的挑战

首先是ADAS传感器连接到记录仪的方式。对于每个数据传输达100 MByte /s的传感器,需要通过千兆位带宽的以太网连接到记录仪,这同样适用于ECU与记录仪的连接。

所选用的作为存储介质的硬盘,需要满足以下条件:

>>大的磁盘容量

>>适应汽车级温度范围

>>机械稳定性

>>高数据速率,每秒至少一千兆字节

>>低价格


所选硬盘同时满足所有要求比较困难,必要时需要妥协。根据项目需求,选择使用固态硬盘或传统硬盘。在某些情况或测试中,也不必满足诸如适应汽车级温度范围的要求。为了以1GByte/s的速率记录自动驾驶车辆一整天的数据,存储系统需要接近30 TByte的容量。这样的存储大小和所需的传输速率,目前只能使用RAID(磁盘阵列技术)实现,即通过在磁盘网络中耦合多个大而独立的硬盘。RAID允许并行磁盘访问,因此,可以叠加单个盘的性能,并且根据RAID的级别,还可选择通过冗余提供防止单个磁盘故障的保护。


为了充分利用存储硬件的资源,以下方面非常重要:

>>记录仪软件

>>配置软件和驱动程序

>>使用高性能以太网PHY

>>设置以太网消息长度

>>以及选择适当的RAID级别

另外,记录仪的CPU必须能够可靠地处理这些大数据流,要有足够的RAM来缓冲突发的增量数据。


实际中,由于测试范围和持续时间的不同,每次测试过程是不尽相同的。一种情况是,仅仅一天之后就将测量数据导入另一个系统;更多的情况是长期测试,可能持续整个星期。这里需要解决的问题是能否通过更换记录仪中的磁盘来转移数据,或者是否存在快速读出数据而不中断测试过程的方法。如果没有准备在白天备份数据,除了确定合适的磁盘大小之外,用户没有其他选择。


另外,还存在测试数据处理方式的问题,如果希望向传感器供应商提供来自其特定传感器的原始数据,则必须在单独的工作步骤中提取相应的数据,此时所有数据需要存储在单个测量文件中。


记录仪的能量管理系统负责在断电前保持系统正常工作,防止由于供电不足或电压下降而发生故障。另外,在通过WLAN读出和传送测量数据的停测期间,记录仪不得切换到睡眠模式。同时,车辆电池中必须存有足够的能量,以保证汽车的可靠启动。


即使是最好的记录仪硬件也依赖于优化的记录软件,它的主要任务是在磁盘系统上接收和写入测量数据。此外,软件向使用者提供诸如记录的开始和停止等功能,并允许定义触发条件。


数据通过多个以太网端口并行地到达记录仪,通常,这些用于自动驾驶和ADAS应用的数据,主要包括来自ECU的遵从XCP on Ethernet协议的信息、来自雷达和视频传感器的原始数据。在将数据有效地写入硬盘之前,记录软件的重要任务是各种数据源的时钟同步。尽可能最佳地利用CPU资源整理数据,在数据被存储之后,不需要进一步的处理。为此,需要一种测量数据格式,它允许不断地记录任何大小的数据量。


总之,硬件和软件的各个组件应谨慎选择。硬件和软件的完整解决方案要求两者必须完美匹配。

Vector的ADAS数据记录解决方案

Vector的记录仪平台基于工业PC设计,已经配备了大量的10G以及1G以太网端口。扩展单元提供最多8个RAID系统硬盘的空间,可以完全快速地更换。还有用于额外扩展的空间,例如不间断电源(UPS)。VX1000系列测量和标定硬件也可以用来采集传感器原始数据或ECU融合数据,并通过以太网端口将其传送到PC机中。


图2:ADAS数据记录仪

CANape是记录仪软件。CANape 15.0版本中包含新的“分布式高性能数据记录”功能,允许并行使用多个测量实例,从而可以充分利用计算机的多核架构(图3)。而且,实例不限于一个PC上,相反,用户可以容易地将它们分布在网络中的其他PC上,作为记录仪解决方案的一部分所使用的PC只需要通过以太网连接。CANape在多个PC上分配测量任务,并确保时间同步。通过触发测量,CANape还提供对所有测量实例过程的精确时间控制(图4)。用户在整个设置中,仅需要一个CANape license。

图3: ADAS数据记录方案,适用于ADAS开发中XCP on Ethernet、视频、雷达数据的高速采集


用户可以通过多种方式使用CANape作为记录软件,该系统不仅可以容易地由专业人员使用,而且可以由外行人使用。因此,致力于进一步开发其应用程序的工程师可以使用软件的全部功能。为了达到所需的测试公里数,没有开发或工具使用知识的人可以在白天或晚上的任何时间执行测试,CANape能够自动记录数据,不需要对车辆进行修改。由于系统采用标准化asam-mdf-4.1格式存储数据,测量数据可以直接由评估链中的其他工具使用。


图4: 通过CANape记录传感器和ECU数据、算法优化、真实和虚拟ECU数据激励

结论

通过使用具有一致性可扩展架构的记录仪解决方案,驾驶员辅助系统开发者获得几乎可以无限扩展的非常灵活的系统。目前用于存储雷达、视频和ECU数据的自动驾驶项目所需的500至700 MByte/s的数据速率仍然可以通过单个PC满足。通过VX1000硬件(可用于ECU和原始传感器数据)以及整个解决方案的可扩展性来满足需求的增加。


利用由软件和硬件工具以及嵌入式组件组成的综合解决方案,可以更快速和更可靠地实现自动驾驶对所有相关对象的环境感知。由于要对不同类型的传感器融合,采用现成的原型工具进行软件开发将非常有用。Vector公司的vADASdeveloper软件开发环境和Baselabs的Create算法库,在实际使用中已经证明此价值(图4)。除了验证和测试外,Vector还针对在多核、高性能平台上的密集型算法需求,提供技术支持服务,如在基于Hypervisor-/POSIX-概念的ECU架构定义阶段。此外,车辆中用于执行驾驶行为策略算法的计算机,需要更加灵活的底层操作系统。AUTOSAR的自适应平台能够满足未来ECU的此种需求。

图5: vADASdeveloper中的对象可视化,可适用于包含任何动态或静态场景的应用开发,如高速辅助、带盲点监测的变道辅助和自动泊车功能



本文转自Vector官网,由怿星科技编辑发布。

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