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研华无人驾驶解决方案
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项目背景

小时候那些曾经只出现在科幻电影中的情景,随着科技进步,纷纷实现在我们的生活中。无人驾驶车就是一个最明显的例子,特斯拉引领了电动车的风潮,进而迈向自动驾驶。相信不久的将来,我们将迎来无人驾驶的时代。

今年或许是无人驾驶技术蓬勃发展的一年,现在世界上许多知名车厂,互联网公司以及AI人工智能运算公司,纷纷大力投入无人驾驶车的研发,为的就是抢先一步对手,在无人驾驶领域取得领先地位。但一台无人驾驶车的组成,非常复杂,不但需要有多个传感器和摄像头连接,更需要有稳定且高运算能力的平台,并搭配上特定的复杂运算软件,才能够让车辆进行无人自动驾驶。

面临挑战

国内某知名互联网龙头公司,投入大量的人力与物力在无人驾驶解决方案。要求车辆在无任何人工干预的情况下,完成避障、转弯、自动接驳等自动驾驶动作。车辆基于高精地图和智能感知,可以实时感知到的环境信息、高精地图数据,实现对于路径的最优规划,预测车辆、行人的行为和意图,做出合适路况的行车决策,从而控制无人车正常行驶。为此,他们找上研华,希望我们能针对整个无人车方案,提供相对应的解决方案。

由于无人驾驶车行驶过程中,主要靠着分布在车辆周围的摄像头来进行环境数据采集,再透过车上的控制计算机,结合物联网龙头公司自行开发的分析软件进行计算,经过分析后,一方面将行驶控制指令输出给到控制器,进行车辆行进控制,一方面则是将路线数据输出至车内显示器上,提供乘客指引,另外,车辆上随行人员则透过手持平板,随时掌控车辆状态。除此之外,数据除了在车辆上保存外,也要定时的将车辆状态透过4G上传至远程系统,而管理团队也要随时透过4G,使用OTA技术来进行系统升级与调整。

深入了解整个应用后,客户提出了几项需求。由于无人驾驶车辆上可使用的空间非常有限,因此在选择产品上,必须朝向小尺寸无风扇的选择,同时,无人车实际运行过程中需要实时快速处理大量的现场摄像采回来的数据,所以在平台的选择上必须要求能支持具有强大并行计算能力的GPU 卡片。而数据上传的部分,除了需要使用4G上传之外,对于数据安全防护,客户也提出了要求,需要支持多路VPN与防火墙;另外,车辆随车人员使用手持平板来监测车辆的所有运行状态,因此需要有WIFI AP设备,来提供WIFI连接。综合整个需求,我们大致上可以归纳出下列几点:

  1. 小尺寸无风扇工控机,能支持GPU显卡
  2. 良好的抗震与抗电磁干扰
  3. 支持4G通讯的路由器,能支持VPN与防火墙
  4. 8网口工业级POE以太网交换机
  5. WIFI AP设备

系统架构图

方案设计

无人车是用电池做为能源驱动汽车前进,续航能力是一个关键指标,为此研华为客户推荐MIC系列产品。低功耗设计支持DC 24V电压输入, 最高支持i7-7700t 35W 主频 2.90GHz处理器, PassMark  9342分,为客户提供高效快速运算,搭配GPU1080Ti 功耗可控制在500W左右。

无人车控制器主要提供三大功能: 物体识别、精准定位、深度学习联动CAN BUS控制车辆行驶。

1、物体识别:我们为客户推荐两种方案,车辆上装有多个IP CAM收集环境情况。
a)    使用研华MIC配合自主研发的PoE/USB3.0 PCIE BUS专用可锁固式图像采集卡,提供稳定的图像采集单元,确保在连接IP CAM采集过程中安全可靠不掉帧。另外研华也提供带隔离的通讯卡,方便客户接入激光雷达进行测距与障碍物侦测 从而避免复杂电磁环境对雷达造成判定影响;
b)    使用EKI-5729PI 工业级8网口POE以太网交换机进行串联,除了能提供稳定,抗电磁干扰的网络传输之外,更能直接透过网口提供电源给摄像头,既能有效解决摄像头供电问题,更能解决在狭小的车辆空间上的布线问题。

2、精准定位:车辆行驶除了要有视觉识物外,还要有一个中长期路线规划,研华BB-SL306系列工业级4G路由器 接通连接高精地图,给客户提供安全路线行驶保障。BB-SL306路由器,除了能支持VPN与软件防火墙外,更能支持软件SDK二次开发,透过VPN与防火墙,提供了数据传输的安全保障,针对未来远程OTA技术使用时,更能透过4G,准确地将每一辆在路上运行的无人车辆,直接进行调适,升级或更新。此外,考虑客户车上仍有WiFI AP的需求,我们这次建议客户使用的是BB-SL30610110-SWH型号,除了4G传输功能外,也能支持WIFI AP/Client的功能,如此一来,针对无人驾驶车上空间有限的问题得到解决,让客户在无人驾驶车初期研发阶段,达到一个非常高的便利性。

3、深度学习联动CAN BUS:客户通过向机器提供行业数据,通过机器GTX-1080Ti进行深度学习, 联动研华自主研发CAN BUS总线卡,来控制车辆前进,后退,刹车与油门,实现智能无人驾驶

除此之外无人车每天产生大量数据(超百GB)前期无人车研发或上路阶段,数据均需要被有效监管,研华MIC系统产品支持软Raid且至多5个存储, 其中2个支持热插拔,方便客人快速读取数据进行相关分析与存档。

结论

在方案导入的初期,由于车辆空间狭小,电磁干扰问题严重,而客户研发团队与实际测试场地,相隔1000公里以上,无法有效针对整个无人驾驶车问题进行分析与定位,甚至是优化整个方案。而研华藉由着全国绵密的服务团队与技术支持,透过多地的同步支持,与客户反复的调整与方案改进,最后经过实际安装与测试后,现在搭配研华整体方案的无人驾驶车,已经正式推出试运行,分别在全国几个试验区域展开实际上路测试。

也许,在不久的将来,在我们生活的城市中,都有机会看到搭载研华整体方案的无人驾驶车,为我们服务!