克服自动驾驶汽车3D制图的挑战

　　为了使自动驾驶汽车进入下一个进化阶段，车辆必须更全面地了解它们必须安全通过的环境。

　　特别是，为了准确安全地到达目的地，车辆需要了解可用的路线。目前的技术使用沿路放置的标记来帮助引导车辆。

　　虽然这种方法对于许多预先确定和固定路径的应用很有用，但这种方法有局限性。车辆必须遵循规定的路线，如果存在诸如道路封闭之类的问题，则车辆使用替代路线规避问题的选择有限。也许最重要的是，考虑到部署基于道路的传感器的成本，车辆可以在其之间自主驾驶的目的地数量有限。

　　车辆已经有许多摄像头和各种距离传感器，例如基于LiDAR的传感器。这些摄像头主要为高级驾驶员辅助系统（ADAS）提供有关车辆中定位和可能移动的物体的信息。这使得ADAS可以执行许多任务，例如，当驾驶员倒车时，如果有人或另一辆车在车辆后面，则提醒驾驶员。

　　然而，车辆上的摄像头无法提供汽车能够实时自主驾驶所需的所有信息。然而，通过访问准备好的环境3D地图，车辆可以简化路线处理，支持自适应路线，并通过更好地评估其他车辆的运动来提高安全性。例如，ADAS可以感知即将到来的十字路口，无论它是否交通繁忙，并更好地预测其他车辆如何改变车道或转弯，同时对实时处理资源的影响最小。

　　构建 3D 地图的挑战

　　3D地图对自动驾驶汽车有用的原因之一是，它减轻了车辆实时构建自己的地图的需要。构建 3D 地图是极其计算密集型的，使用预构建的 3D 地图可有效地将这项任务从自动驾驶汽车上卸下。当3D地图可用时，车辆可以专注于识别和跟踪环境中的对象，而不必首先确定环境的范围，以便识别环境中的对象。

　　构建3D地图需要地图车辆穿过该区域，以绘制和捕获对自动驾驶汽车至关重要的数据。然后，原始视频数据将被处理成ADAS更容易使用的格式。

　　设计一个能够捕获构建 3D 地图所需数据的系统面临许多挑战：

　　需要实时视频捕获。当今市场上最快的 PoE 摄像机需要 10GigE 接口来存储视频而不会丢失数据。

　　必须同时拍摄多台摄像机。 为3D测绘收集数据的车辆必须从多个角度收集视频，以捕获区域的准确表示。

　　需要高性能计算平台。除了捕获和存储视频数据外，该系统还必须完成许多任务，包括3D映射模型设置和SLAM处理。

　　车内空间有限。整个3D地图捕获系统必须能够安装在车辆内。

　　必须优化电源。3D测绘系统必须针对车载操作进行优化。这包括保持较低的功率要求，以及保护系统免受车辆点火处于活动状态时发生的电涌等事件的影响。

　　恶劣的工作环境需要坚固耐用的实施。汽车是一个恶劣的操作环境。温度、振动和突然启动/停止等因素可能导致接口和电路板意外断开，从而中断处理。

　　系统必须易于设置。易于设置对于简化车辆操作、最大限度地减少人为错误的机会以及确保可靠的数据采集至关重要。

　　3D 制图：案例研究

　　一家日本软件初创公司与Vecow接洽，以构建一个3D地图系统，以支持广泛的自动驾驶汽车应用，包括自动驾驶汽车、乘用车ADAS、高尔夫球车、AMR、AGV和无人机。Vecow 与这家软件公司合作构建了一个定制的实时计算系统，该系统将提供他们克服与 3D 地图捕获相关的挑战所需的功能。结果是 ECX-2400 聚乙二醇 + 双核电图 PE-7004MX。

　　ECX-2400 PEG构建在工作站级 10 上千代英特尔®至强®/酷睿™ i9-10900E 处理器 （CML） 人工智能计算系统，采用英伟达®特斯拉®/夸德罗®/GeForce® 显卡。i9-10900E 采用英特尔 W480E 芯片组和 10 核 CPU，支持高性能计算和多个 5G/Wi-Fi 6/4G/3G/LTE/GPRS/UMTS 接口，用于高速无线数据传输。10 核处理器可轻松处理 20 个计算线程，支持在 3D 映射模型设置和 SLAM 处理的同时从多个源实时捕获实时视频。

　　PE-7004MX为 ECX-2400 PEG 与英特尔® X550-AT2 4 端口 X 编码 M12 10GigE IEEE 802.3at PoE+ 扩展卡和 PCI Express x8 提供了强大的接口功能。它还提供高达 25.5W 的功率输出（每个端口 48V DC），具有 PoE+ 开/关控制。多个 10G USB 接口可用于将数据高速传输到四个可正面访问的可锁定 SSD 托盘，支持 RAID 0、1、5 和 10，以实现智能数据保护。两个 PE-7004MX 可以串联使用，以增加可用的 PoE+ 端口数量，以支持具有多达 8 个同步视频源的映射系统。

　　ECX-2400 PEG 和 PE-7004MX 共同简化了视频捕获，只需较少的系统设置工作即可提高性能可靠性，而无需额外的电源连接。此外，该系统还具有灵活的定制扩展功能，以满足不同的项目要求，包括双 PCIe x16 扩展插槽、双 M.2 插槽和用于定制功能的双 Mini PCIe。

　　为了适应车辆的空间限制，该系统提供了市场上八个X编码M12 10GigE PoE端口的最紧凑的解决方案。这是通过Vecow工程专家的定制设计实现的。在相同的设计中，该系统被设计得非常坚固，以确保在车辆恶劣操作环境中的可靠性。每台 PE-7004MX 均具有坚固耐用的 X 编码 M12 连接、用于双 10G PoE+ 卡的转接卡、带自定义 I/O 的计算机机箱以及针对双 PCIe 扩展卡的优化机械设计。此外，所有组件的额定工作温度范围均为扩展温度（-25 至 60°C）。

　　最后，构建了整个系统，以优化车载计算的功耗。ECX-2400 PEG 提供直流 12V 至 50V 宽范围电源输入，带 80V 浪涌保护。它还提供软件点火控制，以确保车辆内的可靠系统运行。

　　ECX-2400 PEG 和 PE-7004MX 等解决方案对于自动驾驶汽车技术的进步至关重要。借助坚固耐用的实时AI计算系统来实时构建3D地图，OEM将能够通过将自动驾驶汽车从基于道路的标记中解放出来并使他们能够安全可靠地行驶到世界各地的所有道路上来扩展自动驾驶汽车的功能。

　　审核编辑：郭婷