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

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

雖然對(duì)于許多路由是預(yù)先確定和固定的應(yīng)用程序很有用，但這種方法具有局限性。車(chē)輛必須遵循規(guī)定的路線，如果存在道路封閉等問(wèn)題，車(chē)輛通過(guò)替代路線規(guī)避問(wèn)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(chē)輛可以自主行駛的目的地?cái)?shù)量有限。

車(chē)輛已經(jīng)擁有許多攝像頭和各種距離傳感器，例如基于激光雷達(dá)的傳感器。這些攝像頭主要為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）提供有關(guān)位于車(chē)輛周?chē)⒖赡茉谲?chē)輛周?chē)苿?dòng)的物體的信息。這使得ADAS可以執(zhí)行許多任務(wù)，例如在駕駛員倒車(chē)時(shí)，如果有人或另一輛車(chē)在車(chē)輛后面，則提醒駕駛員。

然而，車(chē)輛上的攝像頭無(wú)法提供汽車(chē)實(shí)時(shí)自動(dòng)駕駛所需的所有信息。但是，通過(guò)訪問(wèn)準(zhǔn)備好的環(huán)境 3D 地圖，車(chē)輛可以簡(jiǎn)化路線處理，支持自適應(yīng)路由，并通過(guò)更好地評(píng)估其他車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)來(lái)提高安全性。例如，ADAS可以感知即將到來(lái)的十字路口，無(wú)論它是否交通繁忙，并更好地預(yù)測(cè)其他車(chē)輛如何改變車(chē)道或轉(zhuǎn)彎，而對(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(chē)有用的原因之一是因?yàn)樗鼫p輕了車(chē)輛實(shí)時(shí)構(gòu)建自己的地圖的需求。構(gòu)建 3D 地圖是極其計(jì)算密集型的，使用預(yù)先構(gòu)建的 3D 地圖可以有效地將這項(xiàng)任務(wù)從自動(dòng)駕駛汽車(chē)中卸載出來(lái)。當(dāng) 3D 地圖可用時(shí)，車(chē)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)境范圍，以便隨后識(shí)別環(huán)境中的對(duì)象。

構(gòu)建 3D 地圖需要地圖車(chē)輛穿過(guò)該區(qū)域，以繪制和捕獲對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)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)存在許多挑戰(zhàn)：

需要實(shí)時(shí)視頻捕獲。當(dāng)今市場(chǎng)上最快的PoE攝像機(jī)需要一個(gè)10GigE接口來(lái)存儲(chǔ)視頻而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

必須同時(shí)拍攝多個(gè)攝像機(jī)。為3D測(cè)繪收集數(shù)據(jù)的車(chē)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，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(chē)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(chē)輛中。

必須優(yōu)化電源。3D測(cè)繪系統(tǒng)必須針對(duì)車(chē)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(chē)輛點(diǎn)火激活時(shí)發(fā)生的電涌等事件的影響。

惡劣的操作環(huán)境需要堅(jiān)固的實(shí)施。汽車(chē)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(kāi)連接，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(jiǎn)化車(chē)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 映射：案例研究

一家日本軟件初創(chuàng)公司與Vecow接洽，希望構(gòu)建一個(gè)3D地圖系統(tǒng)，以支持廣泛的自動(dòng)駕駛汽車(chē)應(yīng)用，包括自動(dòng)駕駛汽車(chē)、乘用車(chē)ADAS、高爾夫球車(chē)、AMR、AGV和無(wú)人機(jī)。Vecow 與該軟件公司合作構(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 PEG + 雙 PE-7004MX。

ECX-2400 PEG基于 10 級(jí)工作站構(gòu)建千新一代英特爾?至強(qiáng)?/酷睿? i9-10900E 處理器 （CML） AI 計(jì)算系統(tǒng)，配備 NVIDIA? Tesla?/Quadro?/GeForce? 顯卡。i9-10900E 使用帶有 10 核 CPU 的英特爾 W480E 芯片組，以支持高性能計(jì)算和多個(gè) 5G/Wi-Fi 6/4G/3G/LTE/GPRS/UMTS 接口，以實(shí)現(xiàn)高速無(wú)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)來(lái)源實(shí)時(shí)捕獲視頻。

PE-7004MX通過(guò)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 為 ECX-2400 PEG 提供強(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(kāi)/關(guān)控制。多個(gè) 10G USB 接口可用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿膫€(gè)支持 RAID 0、1、5 和 10 的前置可鎖定 SSD 托盤(pán)，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(jiǎn)化了視頻捕獲，只需減少系統(tǒng)設(shè)置工作量即可提高性能可靠性，而無(wú)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)目需求，包括雙 PCIe x16 擴(kuò)展插槽、雙 M.2 插槽和用于定制功能的雙迷你 PCIe。

為了適應(yīng)車(chē)輛的空間限制，該系統(tǒng)提供了市場(chǎng)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(guò)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)下，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)得非常堅(jiān)固，以確保在車(chē)輛惡劣的操作環(huán)境中的可靠性。每個(gè) PE-7004MX 都具有堅(jiān)固的 X 編碼 M12 連接、用于雙 10G PoE+ 卡的轉(zhuǎn)接卡、帶定制 I/O 的計(jì)算機(jī)機(jī)箱以及用于雙 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（-25 至 60°C）。

最后，構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)以優(yōu)化車(chē)載計(jì)算的功耗。ECX-2400 PEG 提供直流 12V 至 50V 寬范圍電源輸入，具有 80V 浪涌保護(hù)。它還提供軟件點(diǎn)火控制，以確保車(chē)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(chē)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)實(shí)時(shí)構(gòu)建3D地圖，OEM將能夠擴(kuò)展自動(dòng)駕駛汽車(chē)的功能，將其從基于道路的標(biāo)記中解放出來(lái)，并使其能夠安全可靠地行駛在世界各地的所有道路上。

審核編輯：郭婷