案例|如何搭建高階自動駕駛數(shù)據(jù)采集平臺

前言

目前自動駕駛技術(shù)處于高速發(fā)展的時期，L3逐漸進(jìn)入量產(chǎn)階段，L4/L5自動駕駛級尚處于開發(fā)和驗(yàn)證階段，需要大量的路試數(shù)據(jù)做算法訓(xùn)練和驗(yàn)證。為了滿足L4及以上算法訓(xùn)練和驗(yàn)證的需求，北匯信息提供路試數(shù)據(jù)采集設(shè)備并搭建數(shù)據(jù)采集平臺，給客戶提供一站式解決方案。典型客戶，比如一汽南京，已經(jīng)在高階自動駕駛技術(shù)開發(fā)中進(jìn)行應(yīng)用。

數(shù)據(jù)采集平臺可以為人工智能視覺攝像頭、激光雷達(dá)、高精度定位等感知算法開發(fā)提供源源不斷的數(shù)據(jù)，是自動駕駛算法開發(fā)及驗(yàn)證的必備工具。

1. 傳感器及采集設(shè)備選型

高階自動駕駛需要用到的傳感器主要有8MP前視雙目攝像頭、2MP環(huán)視攝像頭、2MP/8MP周視攝像頭、固態(tài)激光雷達(dá)、機(jī)械激光雷達(dá)、GPS/IMU/RTK、毫米波雷達(dá)等。典型的傳感器配置和安裝位置如下：

針對以上傳感器型號選擇對應(yīng)型號的采集設(shè)備和采集主機(jī)；需要重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲帶寬和攝像頭的解串器和傳輸協(xié)議以及采集主機(jī)處理器性能。另外，數(shù)采系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)的同時需要提供數(shù)據(jù)分流通道，將傳感器數(shù)據(jù)分流給控制器，在數(shù)據(jù)采集的同時不影響傳感器和控制器之間的通訊。采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)路由如下圖。多個激光雷達(dá)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)經(jīng)過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集主機(jī)，攝像頭數(shù)據(jù)通過GMSL傳輸給視頻分流卡、分流卡將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給ECU的同時傳輸?shù)街鳈C(jī)，由主機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)碼和存儲。毫米波雷達(dá)和智能攝像頭的目標(biāo)數(shù)據(jù)通過CAN/ETH總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集主機(jī)，組合慣導(dǎo)數(shù)據(jù)通過RS422/CAN/ETH傳輸?shù)綌?shù)采主機(jī)；主機(jī)上運(yùn)行采集軟件將所有傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集和存儲，并提供必要的顯示功能。

1. 傳感器安裝位置及視場校驗(yàn)

傳感器和采集設(shè)備選型完成后，根據(jù)采集平臺數(shù)模和傳感器數(shù)模對傳感器安裝位置和視場角進(jìn)行校驗(yàn)，從而使傳感器更好地發(fā)揮性能。實(shí)現(xiàn)對采集平臺360°范圍內(nèi)的視覺圖像信息、激光雷達(dá)點(diǎn)云信息采集，減少采集系統(tǒng)盲區(qū)。

圖.傳感器安裝位置和視場校驗(yàn)

1. 支架設(shè)計(jì)

為了保證傳感器的安裝位置和角度，需要設(shè)計(jì)傳感器支架；主要包括激光雷達(dá)支架、攝像頭支架、天線支架、后備箱設(shè)備支架等。同時，為了保證支架安裝時的位置和角度，還需要設(shè)計(jì)支架安裝用的定位工裝。

• 前視攝像頭支架
• 周視攝像頭支架
• 環(huán)視攝像頭支架
• 固態(tài)激光雷達(dá)支架
• 補(bǔ)盲雷達(dá)支架
• 后備箱設(shè)備支架

圖.傳感器和設(shè)備支架

1. 設(shè)備安裝和調(diào)試

支架設(shè)計(jì)并制作完成后，就可以開始進(jìn)行采集平臺電氣改裝；需要給各傳感器、采集主機(jī)和信號接口設(shè)備供電并獲取傳感器的輸出信息。需要計(jì)算整個系統(tǒng)的總功率，選擇合適的電源線束、保險盒、繼電器和系統(tǒng)開關(guān)以及電源管理設(shè)備。

• 采集系統(tǒng)電源改裝

電源系統(tǒng)需要加裝智能雙電池隔離器和副電池來保證電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另外還需要加裝繼電器、保險盒、開關(guān)按鈕等附件。

• 視頻信號線、激光雷達(dá)信號線、毫米波雷達(dá)信號線、慣導(dǎo)線束、CAN信號線束布置
• 傳感器及支架安裝
• 采集主機(jī)及顯示終端安裝
• 上電調(diào)試

圖.傳感器安裝和調(diào)試

1. 傳感器標(biāo)定

傳感器標(biāo)定是自動駕駛數(shù)據(jù)采集非常重要的部分，也是多傳感器融合的基礎(chǔ)，自動駕駛首先需要通過標(biāo)定來確定各傳感器之間的坐標(biāo)關(guān)系和各傳感器與整車坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

傳感器標(biāo)定主要分為單傳感器標(biāo)定和傳感器之間的標(biāo)定。單傳感器標(biāo)定主要包括攝像頭標(biāo)定、激光雷達(dá)標(biāo)定和慣導(dǎo)標(biāo)定；傳感器之間的標(biāo)定主要包括攝像頭與攝像頭標(biāo)定、攝像頭與激光雷達(dá)標(biāo)定、激光雷達(dá)與激光雷達(dá)標(biāo)定。

圖.激光雷達(dá)標(biāo)定

圖.攝像頭標(biāo)定

1. 時間同步

由于每個傳感器都有自己的時間戳，為了保證各傳感器的時間同步，需要對傳感器和采集系統(tǒng)授時。整個系統(tǒng)由組合慣導(dǎo)獲取GPS時間，并對時間同步服務(wù)器授時；然后由時間同步服務(wù)器通過PTP網(wǎng)關(guān)給激光雷達(dá)和采集主機(jī)授時，使整個系統(tǒng)使用同一個時間源（GPS時間）；同時，時間同步服務(wù)器輸出trigger信號去觸發(fā)攝像頭，控制攝像頭的曝光時刻，從而實(shí)現(xiàn)所有傳感器的數(shù)據(jù)同步。

圖.時間同步

總結(jié)

北匯信息不僅提供完整的路試數(shù)據(jù)采集硬件和軟件，也可根據(jù)用戶需求提供專業(yè)化的工程服務(wù)，包括硬件定制化配置安裝，路試采集軟件工程調(diào)試開發(fā)，為用戶提供一站式解決方案，方便用戶進(jìn)行后續(xù)的自動駕駛算法驗(yàn)證。