本文作者:  上海懌星電子科技有限公司姚維康

懌星與NI（恩艾）公司聯(lián)合打造的L4自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)回灌系統(tǒng)，在支持多種數(shù)據(jù)同步回灌、實(shí)時(shí)模擬故障、高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，具有視頻鏈路擴(kuò)展性高、PXI機(jī)箱同步精度高等特點(diǎn)，能夠?yàn)橛脩籼峁└?、更精、更?shí)時(shí)的自動(dòng)駕駛道路測(cè)試方案。

背景及挑戰(zhàn)

據(jù)行業(yè)專家和統(tǒng)計(jì)學(xué)預(yù)估，自動(dòng)駕駛汽車需至少進(jìn)行110億英里的里程測(cè)試，消耗大約500年的駕駛時(shí)間，才能證明自動(dòng)駕駛車輛的故障率低于人類駕駛員的故障率進(jìn)而落地應(yīng)用。實(shí)車道路測(cè)試是最可靠、最準(zhǔn)確的測(cè)試方法，但由于時(shí)間和金錢成本過高，無法滿足技術(shù)研究快速發(fā)展的需求。此外，自動(dòng)駕駛道路測(cè)試在交通法規(guī)、極端場(chǎng)景、全球產(chǎn)業(yè)鏈等方面面臨較多的局限性。

智駕數(shù)據(jù)回灌系統(tǒng)，將實(shí)車道路場(chǎng)景和數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)室回放，對(duì)智能駕駛控制器的感知算法和融合算法進(jìn)行耐久和壓力測(cè)試。

L4智駕回灌的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)，體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

a. 數(shù)據(jù)量級(jí)達(dá)幾十甚至上百Gbps（高達(dá)數(shù)10路的800萬/30FPS的高清攝像頭、環(huán)視魚眼攝像頭、多路的激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)、車載總線數(shù)據(jù)和車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)）

b. 圖像幀和數(shù)據(jù)幀回灌同步精度高達(dá)亞毫秒級(jí)別，才能保證域控制器正確接收數(shù)據(jù)和做出響應(yīng) 

c. 視頻還原度高，不丟幀、不卡頓、高清實(shí)時(shí)還原

d. GPS和PPS信號(hào)同步優(yōu)化問題，同時(shí)工作，互不干擾，穩(wěn)定授時(shí)（精準(zhǔn)秒脈沖），同時(shí)支持反向授時(shí)

解決方案

懌星基于NI（恩艾）公司的測(cè)試平臺(tái)，給客戶提供一整套數(shù)據(jù)回灌系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由測(cè)試管理平臺(tái)和測(cè)試機(jī)柜（集成測(cè)試硬件和軟件）組成。

測(cè)試管理平臺(tái) 

a.SolarManager是一款懌星自研的 B/S 架構(gòu)測(cè)試管理平臺(tái)軟件

b. 支持 Web 端遠(yuǎn)程執(zhí)行測(cè)試用例，遠(yuǎn)程查看測(cè)試結(jié)果

c. 支持對(duì)人員、車型、樣件、測(cè)試機(jī)柜、用例、計(jì)劃、報(bào)告、缺陷的管理

d. 支持同時(shí)調(diào)用多個(gè)測(cè)試服務(wù)器上不同的測(cè)試服務(wù)

e. 支持多種統(tǒng)計(jì)視圖，測(cè)試數(shù)據(jù)可視化

f. 支持特定測(cè)試執(zhí)行軟件的測(cè)試用例一鍵導(dǎo)入

g. 支持測(cè)試用例參數(shù)配置

h. 支持異地協(xié)同辦公

i. 支持定制化對(duì)接第三方平臺(tái)（郵件、釘釘、JIRA 等）

j. 支持資產(chǎn)管理

測(cè)試機(jī)柜

PXI回灌系統(tǒng)：

PXI機(jī)箱，采用NI PXIe-1095，18槽，高達(dá)24 GB/s PXI機(jī)箱，每個(gè)插槽中都配備了高帶寬背板和高達(dá)82W的電源和冷卻功能

CPU主板，采用PXIe-8881，3.9GHz8核PXI控制器 ，PXIe-8881是一款面向PXI Express系統(tǒng)的Intel Xeon 8核嵌入式控制器；

視頻注入板卡，采用PXIe-1487，8路輸出PXI FlexRIO GMSL?接口模塊；

CAN總線板卡，采用PXIe-8510，是一款硬件可選的控制器局域網(wǎng)(CAN)和/或本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)接口，用于使用NI-XNET驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)應(yīng)用程序；

車載以太網(wǎng)板卡，采用PXIe-8523，是一款100/1000base-T1非屏蔽雙絞線(UTP)汽車以太網(wǎng)接口，用于結(jié)合NI-XNET驅(qū)動(dòng)開發(fā)應(yīng)用程序；

串口板卡，采用PXIe-8430/8，是一款高性能接口，可與RS232設(shè)備進(jìn)行高速通信。它具有高性能DMA傳輸、多線程和多處理器支持；

RDMA網(wǎng)卡，采用PXIe-8285，是一款用于PXI Express的高性能25千兆位遠(yuǎn)程直接存儲(chǔ)器訪問（RDMA）接口；

時(shí)鐘同步板卡，采用PXI-6683，定時(shí)和同步模塊使用GPS、IEEE 1588和IRIGB來同步PXI和PXI Express系統(tǒng)，以執(zhí)行同步事件；

總線故障注入模塊：懌星自研總線故障注入模塊，支持CAN/LIN/ETH故障仿真；支持電源短路、接地短路、信號(hào)短路、信號(hào)斷路仿真；

服務(wù)器電腦：組裝式高性能服務(wù)器電腦，用于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，參數(shù)配置、用戶界面等；

回灌測(cè)試軟件：

環(huán)境配置（通道類型、IP地址、視頻處理方式選取、Camera的分辨率、像素格式等）

故障注入界面操作和配置

加載和處理數(shù)據(jù)，控制回灌過程的播放、停止及時(shí)鐘偏移

回灌系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，用于調(diào)試、監(jiān)控及結(jié)果顯示

方案優(yōu)勢(shì)

視頻鏈路擴(kuò)展性高：視頻鏈路有較高的擴(kuò)展性，能兼容絕大部分串行芯片，同時(shí)支持GMSL和FPD-link；如果客戶更換樣件，只需進(jìn)行相關(guān)適配，無需更換視頻板卡即可使用

實(shí)時(shí)傳輸速率高：PXI機(jī)箱基于PCIe3.0標(biāo)準(zhǔn)，支持高帶寬數(shù)據(jù)傳輸，且基于RDMA鏈路傳輸視頻數(shù)據(jù)，傳輸速率高，易擴(kuò)展，保證實(shí)時(shí)性

同步精度級(jí)別高：PXI機(jī)箱自身同步精度高，同步精度ns級(jí)別，PXI機(jī)箱包含專用的10 MHz系統(tǒng)參考時(shí)鐘、能夠滿足高級(jí)定時(shí)和同步的需求。還可以使用基于絕對(duì)時(shí)間的同步方法，其中包括GPS、IEEE 1588或IRIG在內(nèi)的多種時(shí)鐘源

支持多種數(shù)據(jù)同步回灌、支持實(shí)時(shí)模擬故障

客戶案例

本次客戶案例分享來自滴滴自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)回灌系統(tǒng)項(xiàng)目。

客戶需求：

回灌系統(tǒng)需能夠解析數(shù)百臺(tái)測(cè)試車路采記錄的壓縮數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)解析和組包還原并模擬自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的傳感器和總線原始信號(hào)，注入自動(dòng)駕駛域控制器模擬在實(shí)際駕駛環(huán)境的信號(hào)輸入，使自動(dòng)駕駛域控制器可以在實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架中運(yùn)行，從而復(fù)現(xiàn)在自動(dòng)駕駛道路測(cè)試中的問題。

a. 多路高清攝像頭、魚眼攝像頭、紅外攝像頭視頻數(shù)據(jù)注入

b. 多路激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以太網(wǎng)100base-T1/1000base-T1數(shù)據(jù)注入

c. 多路CAN/CANFD總線數(shù)據(jù)注入

d. GPS串口數(shù)據(jù)注入

e. PPS秒脈沖同步信號(hào)注入

f. 實(shí)現(xiàn)多路視頻、以太網(wǎng)、CAN總線數(shù)據(jù)高精度時(shí)間同步（同步精度達(dá)亞毫米級(jí)）

g. 視頻故障注入模擬（丟幀、重復(fù)幀、馬賽克、信噪比等）

h. 以太網(wǎng)故障模擬（丟幀、重復(fù)幀、時(shí)間戳跳變等）

i. 總線故障注入（CAN/ETH對(duì)電源短路、對(duì)地短路、信號(hào)間短路和斷路）

交付方案

a. 采用第2章節(jié)標(biāo)準(zhǔn)方案交付2套數(shù)據(jù)回灌系統(tǒng)，方案細(xì)節(jié)不再贅述

b. 客戶對(duì)NI的硬件平臺(tái)和懌星工程師的專業(yè)性給予肯定和高度表揚(yáng)

總結(jié)

L4自動(dòng)駕駛域控制器，攝像頭和雷達(dá)數(shù)量比較多，數(shù)據(jù)量比較大，該智駕數(shù)據(jù)回灌項(xiàng)目是NI和懌星合作的第一個(gè)L4的數(shù)據(jù)回灌項(xiàng)目。在項(xiàng)目開發(fā)過程中，雙方遇到了很多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，在雙方工程師不斷努力和突破下，將各個(gè)難題都逐個(gè)擊破，為后續(xù)的高階智駕控制器的回灌和仿真HIL項(xiàng)目打下良好的基礎(chǔ)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，也進(jìn)一步加強(qiáng)和深化了雙方的合作。

若您對(duì)以上創(chuàng)新項(xiàng)目感興趣，歡迎掃描下方二維碼與NI中國創(chuàng)新發(fā)展中心聯(lián)系。

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公司介紹：

上海懌星電子科技有限公司自2014年成立起，專注智能汽車軟件研發(fā)10余載，服務(wù)汽車行業(yè)客戶超過500家，在汽車以太網(wǎng)和3DHMI技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)領(lǐng)先業(yè)務(wù)范圍覆蓋汽車軟件研發(fā)的整個(gè)生命周期，為車廠提供嵌入式軟件產(chǎn)品、開發(fā)和測(cè)試工具鏈、軟件開發(fā)服務(wù)以及測(cè)試驗(yàn)證服務(wù)，總部位于上海，在北京、桂林、重慶等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有員工250+人，研發(fā)人員占比超70%。