克服自动驾驶汽车3D测绘的挑战

　　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。目前的技术使用沿道路放置的标记来帮助引导车辆。

　　虽然对于许多路由是预先确定和固定的应用程序很有用，但这种方法具有局限性。车辆必须遵循规定的路线，如果存在道路封闭等问题，车辆通过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，车辆可以自主行驶的目的地数量有限。

　　车辆已经拥有许多摄像头和各种距离传感器，例如基于激光雷达的传感器。这些摄像头主要为高级驾驶辅助系统（ADAS）提供有关位于车辆周围并可能在车辆周围移动的物体的信息。这使得ADAS可以执行许多任务，例如在驾驶员倒车时，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实时自动驾驶所需的所有信息。但是，通过访问准备好的环境 3D 地图，车辆可以简化路线处理，支持自适应路由，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，而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因为它减轻了车辆实时构建自己的地图的需求。构建 3D 地图是极其计算密集型的，使用预先构建的 3D 地图可以有效地将这项任务从自动驾驶汽车中卸载出来。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范围，以便随后识别环境中的对象。

　　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存在许多挑战：

　　需要实时视频捕获。当今市场上最快的PoE摄像机需要一个10GigE接口来存储视频而不会丢失数据。

　　必须同时拍摄多个摄像机。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，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中。

　　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激活时发生的电涌等事件的影响。

　　恶劣的操作环境需要坚固的实施。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连接，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 映射：案例研究

　　一家日本软件初创公司与Vecow接洽，希望构建一个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 与该软件公司合作构建了一个定制的实时计算系统，该系统将提供克服与 3D 地图捕获相关的挑战所需的功能。结果是 ECX-2400 PEG + 双 PE-7004MX。

　　ECX-2400 PEG基于 10 级工作站构建千新一代英特尔®至强®/酷睿™ i9-10900E 处理器 （CML） AI 计算系统，配备 NVIDIA® Tesla®/Quadro®/GeForce® 显卡。i9-10900E 使用带有 10 核 CPU 的英特尔 W480E 芯片组，以支持高性能计算和多个 5G/Wi-Fi 6/4G/3G/LTE/GPRS/UMTS 接口，以实现高速无线数据传输。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 处理的同时从多个来源实时捕获视频。

　　PE-7004MX通过英特尔® X550-AT2 4 端口 X 编码 M12 10GigE IEEE 802.3at PoE+ 扩展卡和 PCI Express x8 为 ECX-2400 PEG 提供强大的接口功能。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 接口可用于高速数据传输到四个支持 RAID 0、1、5 和 10 的前置可锁定 SSD 托盘，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，只需减少系统设置工作量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，以满足不同的项目需求，包括双 PCIe x16 扩展插槽、双 M.2 插槽和用于定制功能的双迷你 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。在相同的设计下，该系统设计得非常坚固，以确保在车辆恶劣的操作环境中的可靠性。每个 PE-7004MX 都具有坚固的 X 编码 M12 连接、用于双 10G PoE+ 卡的转接卡、带定制 I/O 的计算机机箱以及用于双 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（-25 至 60°C）。

　　最后，构建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，具有 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计算系统实时构建3D地图，OEM将能够扩展自动驾驶汽车的功能，将其从基于道路的标记中解放出来，并使其能够安全可靠地行驶在世界各地的所有道路上。

　　审核编辑：郭婷