ADAS視頻采集和注入解決方案 | CANoe+DYNA4+VX1161.51

先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS，Advanced Driver Assistance Systems）是指通過各種感知傳感器、高精地圖、規(guī)控算法以及數(shù)據(jù)處理等技術(shù)提供駕駛輔助功能。ADAS系統(tǒng)可以提高車輛的安全性和舒適性。

攝像頭是停車、防撞、車道保持、交通標(biāo)志識(shí)別、前燈輔助、車內(nèi)和駕駛員監(jiān)控等不可或缺的一部分。攝像頭種類、數(shù)量和功能的不斷增加使得在真實(shí)車輛中測(cè)試各種條件下的算法訓(xùn)練變得越來越困難。視頻注入是ADAS系統(tǒng)測(cè)試中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，可以是真實(shí)數(shù)據(jù)的回灌，也可以是復(fù)雜的極限工況下的虛擬視頻場(chǎng)景的注入。在真實(shí)工況有限的情況下，可以通過實(shí)驗(yàn)室虛擬視頻場(chǎng)景對(duì)算法進(jìn)行迭代，然后借助大量的真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)再進(jìn)行回灌，從而修正算法。虛擬場(chǎng)景的注入是對(duì)真實(shí)場(chǎng)景中Corner Case的有效補(bǔ)充。虛擬場(chǎng)景雖然不能完全取代真實(shí)場(chǎng)景，但可以實(shí)現(xiàn)所有能夠設(shè)想出來的場(chǎng)景案列對(duì)算法進(jìn)行訓(xùn)練，從而可以實(shí)現(xiàn)最大化場(chǎng)景的測(cè)試。

Vector針對(duì)行業(yè)需求，推出一整套視頻采集和注入解決方案，其工作原理如下：

該系統(tǒng)具有高速率、通道豐富、同步精度高、可擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，支持更高級(jí)別智能駕駛控制器的數(shù)據(jù)采集和回灌，通過PTP進(jìn)行時(shí)間同步，同步精度可以達(dá)到納秒級(jí)。

該方案包括CANoe、DYNA4和VX1161.51板卡。CANoe是集仿真、分析、測(cè)試于一體的綜合性平臺(tái)，其最新版本中提供ADAS相關(guān)的窗口，方便ADAS測(cè)試以及觀測(cè)傳感器相關(guān)的變量。同時(shí)無縫集成DYNA4車輛模型并進(jìn)行聯(lián)合仿真，通過總線接口與ECU總線信號(hào)進(jìn)行交互。

DYNA4是一款被充分驗(yàn)證的乘用車和商用車（包括傳統(tǒng)油車和新能源車所需的各種部件系統(tǒng)）的虛擬車輛仿真環(huán)境，其物理模型包括車輛動(dòng)力學(xué)、動(dòng)力系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、ADAS傳感器和交通環(huán)境。通過DYNA4進(jìn)行虛擬仿真測(cè)試有助于安全高效地進(jìn)行功能開發(fā)和驗(yàn)證。DYNA4具有道路、基礎(chǔ)設(shè)施及交通等環(huán)境的3D模擬功能，為整車虛擬仿真、駕駛輔助和無人駕駛提供重要的仿真環(huán)境平臺(tái)。

DYNA4具有以下出色特點(diǎn)：

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出色的3D可視化

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用戶可擴(kuò)展的多樣化對(duì)象庫，包含標(biāo)志、車輛、自行車、行人、動(dòng)物等元素

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支持開放式OpenDRIVE道路網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的駕駛仿真

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支持OpenScenario場(chǎng)景的導(dǎo)入導(dǎo)出

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支持創(chuàng)建具有規(guī)定行為的仿真場(chǎng)景，例如NCAP

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支持隨機(jī)性場(chǎng)景，例如在交通擁擠的公路上駕駛

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支持?jǐn)z像頭、激光雷達(dá)、雷達(dá)和超聲波傳感器的決策層目標(biāo)列表和感知層信號(hào)仿真

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環(huán)境感知：車道檢測(cè)、交通標(biāo)志識(shí)別、目標(biāo)檢測(cè)、同步定位以及地圖（SLAM）等

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舒適性功能：自適應(yīng)巡航控制（ACC）、交通堵塞輔助、輔助泊車等

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安全系統(tǒng)：預(yù)碰撞、前碰撞警告（FCW）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、車道保持輔助、盲點(diǎn)監(jiān)控等

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聯(lián)網(wǎng)協(xié)同駕駛（V2X）

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支持MIL、SIL到HIL以及CI/CT測(cè)試

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支持FMU、ROS和ADTF

VX1161.51板卡是專門為視頻注入設(shè)計(jì)的板卡，支持兩種ECU接口：一種是GMSL，另一種是FPDLink3。

根據(jù)接口類型以及使用場(chǎng)景，該板卡分為四種不同的變型：

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VX1161.51A：FPD_Link3、2xTI954/TI953

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VX1161.51C: GMSL2 、2xMX9296A/MX9295

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VX1161.51B: FPD_Link3、4xTI954

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VX1161.51D: GMSL2、4xMX9296A

其前面板如下所示：

本文以VX1161.51A為例對(duì)其使用場(chǎng)景和配置做簡(jiǎn)單描述。VX1161.51A 2xTAP TI954/TI953是一款用于FPD-LINK III數(shù)據(jù)流的雙通道卡，兩個(gè)通道均包含一個(gè)Texas Instruments DS90UB954解串器和一個(gè)Texas Instruments DS90UB953串行器。

VX1161.51A可用于以下場(chǎng)景：

Video RX/TAP（視頻接收/記錄）

Video TX（視頻傳輸/回放）

如果通道配置為TAP模式（在VXconfig中配置為TAP_RX + TAP_TX），攝像頭通過FPD-LINK III接口發(fā)送數(shù)據(jù)流到VX1161.51A，由DS90UB954 TAP解串器接收。然后將數(shù)據(jù)流發(fā)送至DS90UB953 TAP串行器，最后發(fā)送給ECU。此外，數(shù)據(jù)流可發(fā)往記錄數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。如下圖所示：

如果通道配置為TX模式（在VXconfig中僅配置為TX_only），即為視頻回放或者回灌模式，路試的實(shí)際數(shù)據(jù)或者來自DYNA4虛擬視頻的數(shù)據(jù)流通過DS90UB953串行器輸出到ECU。然后對(duì)ECU內(nèi)部的算法進(jìn)行訓(xùn)練，也可以實(shí)際場(chǎng)景數(shù)據(jù)加上虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)相結(jié)合對(duì)算法進(jìn)行訓(xùn)練。其連接方式如下圖所示：

根據(jù)以上連接方式，實(shí)際運(yùn)行如下：

其運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

通過以上實(shí)例可知，該方案能夠很好地滿足不同客戶的需求：既支持實(shí)際視頻數(shù)據(jù)的回放，也支持虛擬視頻的注入，還支持兩種數(shù)據(jù)的疊加。