為了使自動(dòng)駕駛汽車進(jìn)入下一個(gè)進(jìn)化階段，車輛必須更全面地了解它們必須安全通過的環(huán)境。

特別是，為了準(zhǔn)確安全地到達(dá)目的地，車輛需要了解可用的路線。目前的技術(shù)使用沿路放置的標(biāo)記來幫助引導(dǎo)車輛。

雖然這種方法對(duì)于許多預(yù)先確定和固定路徑的應(yīng)用很有用，但這種方法有局限性。車輛必須遵循規(guī)定的路線，如果存在諸如道路封閉之類的問題，則車輛使用替代路線規(guī)避問題的選擇有限。也許最重要的是，考慮到部署基于道路的傳感器的成本，車輛可以在其之間自主駕駛的目的地?cái)?shù)量有限。

車輛已經(jīng)有許多攝像頭和各種距離傳感器，例如基于LiDAR的傳感器。這些攝像頭主要為高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）提供有關(guān)車輛中定位和可能移動(dòng)的物體的信息。這使得ADAS可以執(zhí)行許多任務(wù)，例如，當(dāng)駕駛員倒車時(shí)，如果有人或另一輛車在車輛后面，則提醒駕駛員。

然而，車輛上的攝像頭無法提供汽車能夠?qū)崟r(shí)自主駕駛所需的所有信息。然而，通過訪問準(zhǔn)備好的環(huán)境3D地圖，車輛可以簡化路線處理，支持自適應(yīng)路線，并通過更好地評(píng)估其他車輛的運(yùn)動(dòng)來提高安全性。例如，ADAS可以感知即將到來的十字路口，無論它是否交通繁忙，并更好地預(yù)測其他車輛如何改變車道或轉(zhuǎn)彎，同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)處理資源的影響最小。

構(gòu)建 3D 地圖的挑戰(zhàn)

3D地圖對(duì)自動(dòng)駕駛汽車有用的原因之一是，它減輕了車輛實(shí)時(shí)構(gòu)建自己的地圖的需要。構(gòu)建 3D 地圖是極其計(jì)算密集型的，使用預(yù)構(gòu)建的 3D 地圖可有效地將這項(xiàng)任務(wù)從自動(dòng)駕駛汽車上卸下。當(dāng)3D地圖可用時(shí)，車輛可以專注于識(shí)別和跟蹤環(huán)境中的對(duì)象，而不必首先確定環(huán)境的范圍，以便識(shí)別環(huán)境中的對(duì)象。

構(gòu)建3D地圖需要地圖車輛穿過該區(qū)域，以繪制和捕獲對(duì)自動(dòng)駕駛汽車至關(guān)重要的數(shù)據(jù)。然后，原始視頻數(shù)據(jù)將被處理成ADAS更容易使用的格式。

設(shè)計(jì)一個(gè)能夠捕獲構(gòu)建 3D 地圖所需數(shù)據(jù)的系統(tǒng)面臨許多挑戰(zhàn)：

需要實(shí)時(shí)視頻捕獲。當(dāng)今市場上最快的 PoE 攝像機(jī)需要 10GigE 接口來存儲(chǔ)視頻而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

必須同時(shí)拍攝多臺(tái)攝像機(jī)。 為3D測繪收集數(shù)據(jù)的車輛必須從多個(gè)角度收集視頻，以捕獲區(qū)域的準(zhǔn)確表示。

需要高性能計(jì)算平臺(tái)。除了捕獲和存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)外，該系統(tǒng)還必須完成許多任務(wù)，包括3D映射模型設(shè)置和SLAM處理。

車內(nèi)空間有限。整個(gè)3D地圖捕獲系統(tǒng)必須能夠安裝在車輛內(nèi)。

必須優(yōu)化電源。3D測繪系統(tǒng)必須針對(duì)車載操作進(jìn)行優(yōu)化。這包括保持較低的功率要求，以及保護(hù)系統(tǒng)免受車輛點(diǎn)火處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)發(fā)生的電涌等事件的影響。

惡劣的工作環(huán)境需要堅(jiān)固耐用的實(shí)施。汽車是一個(gè)惡劣的操作環(huán)境。溫度、振動(dòng)和突然啟動(dòng)/停止等因素可能導(dǎo)致接口和電路板意外斷開，從而中斷處理。

系統(tǒng)必須易于設(shè)置。易于設(shè)置對(duì)于簡化車輛操作、最大限度地減少人為錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)以及確?？煽康臄?shù)據(jù)采集至關(guān)重要。

3D 制圖：案例研究

一家日本軟件初創(chuàng)公司與Vecow接洽，以構(gòu)建一個(gè)3D地圖系統(tǒng)，以支持廣泛的自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)用，包括自動(dòng)駕駛汽車、乘用車ADAS、高爾夫球車、AMR、AGV和無人機(jī)。Vecow 與這家軟件公司合作構(gòu)建了一個(gè)定制的實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)將提供他們克服與 3D 地圖捕獲相關(guān)的挑戰(zhàn)所需的功能。結(jié)果是 ECX-2400 聚乙二醇 + 雙核電圖 PE-7004MX。

ECX-2400 PEG構(gòu)建在工作站級(jí) 10 上千代英特爾?至強(qiáng)?/酷睿? i9-10900E 處理器 （CML） 人工智能計(jì)算系統(tǒng)，采用英偉達(dá)?特斯拉?/夸德羅?/GeForce? 顯卡。i9-10900E 采用英特爾 W480E 芯片組和 10 核 CPU，支持高性能計(jì)算和多個(gè) 5G/Wi-Fi 6/4G/3G/LTE/GPRS/UMTS 接口，用于高速無線數(shù)據(jù)傳輸。10 核處理器可輕松處理 20 個(gè)計(jì)算線程，支持在 3D 映射模型設(shè)置和 SLAM 處理的同時(shí)從多個(gè)源實(shí)時(shí)捕獲實(shí)時(shí)視頻。

PE-7004MX為 ECX-2400 PEG 與英特爾? X550-AT2 4 端口 X 編碼 M12 10GigE IEEE 802.3at PoE+ 擴(kuò)展卡和 PCI Express x8 提供了強(qiáng)大的接口功能。它還提供高達(dá) 25.5W 的功率輸出（每個(gè)端口 48V DC），具有 PoE+ 開/關(guān)控制。多個(gè) 10G USB 接口可用于將數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)剿膫€(gè)可正面訪問的可鎖定 SSD 托盤，支持 RAID 0、1、5 和 10，以實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)保護(hù)。兩個(gè) PE-7004MX 可以串聯(lián)使用，以增加可用的 PoE+ 端口數(shù)量，以支持具有多達(dá) 8 個(gè)同步視頻源的映射系統(tǒng)。

ECX-2400 PEG 和 PE-7004MX 共同簡化了視頻捕獲，只需較少的系統(tǒng)設(shè)置工作即可提高性能可靠性，而無需額外的電源連接。此外，該系統(tǒng)還具有靈活的定制擴(kuò)展功能，以滿足不同的項(xiàng)目要求，包括雙 PCIe x16 擴(kuò)展插槽、雙 M.2 插槽和用于定制功能的雙 Mini PCIe。

為了適應(yīng)車輛的空間限制，該系統(tǒng)提供了市場上八個(gè)X編碼M12 10GigE PoE端口的最緊湊的解決方案。這是通過Vecow工程專家的定制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。在相同的設(shè)計(jì)中，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)得非常堅(jiān)固，以確保在車輛惡劣操作環(huán)境中的可靠性。每臺(tái) PE-7004MX 均具有堅(jiān)固耐用的 X 編碼 M12 連接、用于雙 10G PoE+ 卡的轉(zhuǎn)接卡、帶自定義 I/O 的計(jì)算機(jī)機(jī)箱以及針對(duì)雙 PCIe 擴(kuò)展卡的優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)。此外，所有組件的額定工作溫度范圍均為擴(kuò)展溫度（-25 至 60°C）。

最后，構(gòu)建了整個(gè)系統(tǒng)，以優(yōu)化車載計(jì)算的功耗。ECX-2400 PEG 提供直流 12V 至 50V 寬范圍電源輸入，帶 80V 浪涌保護(hù)。它還提供軟件點(diǎn)火控制，以確保車輛內(nèi)的可靠系統(tǒng)運(yùn)行。

ECX-2400 PEG 和 PE-7004MX 等解決方案對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)的進(jìn)步至關(guān)重要。借助堅(jiān)固耐用的實(shí)時(shí)AI計(jì)算系統(tǒng)來實(shí)時(shí)構(gòu)建3D地圖，OEM將能夠通過將自動(dòng)駕駛汽車從基于道路的標(biāo)記中解放出來并使他們能夠安全可靠地行駛到世界各地的所有道路上來擴(kuò)展自動(dòng)駕駛汽車的功能。

審核編輯：郭婷