隨著ADAS技術的快速發展，要想實現障礙物的準確識別、距離的高精度探測及危險的提前預警等功能，就需要安裝更多的傳感器，因此產生的數據量也越來越大。輔助駕駛功能的實現需要大量的數據來驗證和評價其可靠性，所以對實車采集到的數據進行回灌以實現對相應控制器的驗證就顯得尤為重要。
提高ADAS算法模型的準確度離不開真實路況的數據集，主要目的是用於模型的強化訓練以及對於特定場景的訓練，因此需要提供真實場景的數據采集設備以及圖像、激光雷達、毫米波雷達、總線等數據。在實現真實數據對控制器的驗證時，則需要使用數據回灌系統將我們記錄的真實數據播放至待測ECU，並待測ECU的行為進行檢測。
ADAS Logger可以與Vector多種網絡接口卡如CAN、以太網和對應LVDS攝像頭的LVDS板卡等進行連接，並通過PTP同步機制，將采集到的總線和視頻流數據同步回灌至對應ECU中。通過CANoe軟件，就可以實現將作為回灌主設備的ADAS Logger中記錄的數據進行同步回灌，同步機制在下文中會進行詳細介紹。
Vector設備不僅具備極強的總線采集、測試、仿真、標定能力，同時也具備對於ADAS域數據采集及數據回灌的能力。
問：Vector針對ADAS域數據回灌功能的設備有哪些？技術如何實現？
技術實現
Vector-VP75xx回灌工作站自帶Intel Core i7-9850Q處理器，64GByte RAM以及256Gbyte SSD（可擴展4TB/8TB/16TB SSD），寫入速率可達2GByte/s。共有三個1G Base-T接口，六個10G Base-T接口，以及兩個PCIe擴展插槽，搭配VN7572 PCIe擴展卡最多可支持16路CAN/CAN FD通道，可以支持絕大部分ADAS應用場景，可在-25℃到+60℃條件下使用。
接口介紹：
六個10G-RJ45以太網接口，符合IEEE 802.3的1G/10GBASE-T標準，采用Intel X550芯片。
三個1G-RJ45以太網接口，符合IEEE 802.3的100/1000BASE-T標準，采用Intel I210芯片。
WLAN-兩個RJ SMA母接口，用於連接WLAN天線，一個為主天線接口，另一個為輔助天線接口。
四個USB3.0和四個USB2.0接口允許將外部 USB 硬件連接到 VP75xx。
一個GPIO接口，可外接手動觸發器實現手動觸發。
POWER-支持12/24V的電源插口。一個DP接口用來外接顯示屏。
VP75XX
在ADAS域中，對於視頻回灌則需要特殊的板卡來實現。Vector-VX1161設備可實現對於原始視頻流數據的采集和回灌。
VX1161可支持常見的串行協議，如FPD-LINK III和GMSL2。搭配VX1161.51A板卡中TI954/TI953串行/解串器可實現對於FPD-LINK III視頻流的記錄和回放。搭配VX1161.51C板卡中MX9296A/MX9295A串行/解串器可實現對於GMSL2視頻流的記錄和回放。VX1161.51B板卡搭載瞭四路TI954解串器，VX1161.51D板卡搭載瞭四路MX9296A解串器，均可實現四路LVDS攝像機數據的同步記錄。根據客戶使用的攝像機串行器，也可以定制化開發其相對應的解串器進行適配。
VX1161作為模塊化設備，可根據需求搭配相應板卡。
VX1161.22B板卡上集成瞭6個以太網接口（RJ45），其中包括2個10 Gbps和4個1G/100Mbps以太網接口，其10G以太網接口可以高效接收來自回灌工作站的視頻流，1G/100Mbps以太網接口可以連接如XPODS、VX1000系列設備或其它以太網設備；並且該板卡支持PTP同步功能，可以實現多通道的時間同步，同時其他支持PTP的總線設備也可以在一個時間域內同步回放，確保同步傳感器和總線數據回放。另外，VX1161.41A板卡可配置6路CAN/CAN FD，可實現在VX1161上對於CAN/CAN FD數據的記錄和回灌。
VX1161
回灌原理
在回灌方案中將采用CANoe作為回灌的主控單元，實現對VX1161的控制，通過CAPL腳本調用API-DLL以及使用Replay模塊回灌相應總線和視頻流數據。Stream Provider主要功能為加載VP75xx設備中的MDF文件，並通過相應硬件實現數據回灌。VP75xx作為Stream Station，也就是回灌工作站，主要負責數據的存儲和讀取，多個MDF數據文件可通過多個Stream Provider並行處理。VX1161和VN5600設備作為數據回灌硬件，可以將API-DLL調取VP75xx中的總線和視頻流數據通過Ethernet、CAN接口和VX1161各個板卡的GMSL2或FPDLINKIII串行器回灌至對應控制器中。
Vector-視頻回灌概圖
對於總線和視頻流數據回灌的同步，CANoe可執行CAPL腳本獲取VN5600或VX1161板卡的PTP時鐘，並通過API-DLL調用Stream Provider打開本地的視頻回灌文件並讀取圖像的時間戳，通過相對時間換算每一幀圖像的播放時間。
VX1161.51板卡可以接收緩存圖像和播放時間，並比較PTP時間和預設的播放時間，按照播放時間將圖像發送至串行器進行回灌。這樣不僅可以保證所有圖像的第一幀啟動時間相同，還可以保證多通道視頻流文件每幀時間可以對齊，以及所有VX1161板卡都處在同一個PTP時間域內。而其它支持PTP的接口卡，如VN5600和VX1161可作為PTP Slave與PTP Master-Virtual Clock進行同步，其餘不支持PTP同步的接口卡可以通過SYNC接口連接至VN5600實現硬件同步，以保證總線數據與視頻流數據的同步性。
場景演示
該場景展示瞭對於激光雷達及兩路LVDS攝像機的數據采集以及將采集到的數據回灌至ADAS域控制器中的測試驗證。
其中關於數據采集的部分，將激光雷達和VX1161通過10GBase-T以太網接口與VP75xx進行連接，CAN控制器通過VX1161的CAN/CAN FD板卡連接，再將LVDS攝像機連接至VX1161的解串器板卡上，從而模擬ECU接收視頻流的過程。最終實現VP75xx對解串後原始視頻流、激光雷達以太網數據和CAN控制器數據的記錄。
對於數據回灌，通過CANoe可控制VP75xx中存儲的CAN數據回灌至CAN控制器中，同時將以太網和原始視頻流數據同步回灌至ADAS域控制器中。原始視頻流數據需要通過VX1161的串行器板卡，以模擬LVDS攝像機發送視頻流的過程，最終實現對LVDS視頻流和以太網數據的回灌。
下圖為使用CANoe軟件對於視頻流數據的數據回灌，並使用CANape作為回灌視頻流接收和分析軟件的示意。
視頻回灌發送界面（左）和視頻回灌接收界面（右）
對於VX1161串行器和解串器的調用，則需要進行相應配置。回灌模式需要將板卡對應串行器通道設置為TX Only並配置IP地址。采集模式需要將板卡對應解串器通道設置為RX Only並配置IP地址。
對於數據同步，在數據采集時，我們會將VP75xx設備的背板時間作為PTP Masterclock，VX1161作為PTP Slave與VP75xx進行PTP同步，這樣可以保證VX1161所記錄的視頻流和總線數據能夠與直接連接在VP75xx上的設備如激光雷達和其它Vector網絡接口卡所采集到的數據保持同步。
對於數據分析，我們有專業的數據分析軟件CANape+Option Driver Assistance。CANape作為一款專業的測量和標定軟件，不僅可以支持多通道和多總線數據的記錄，還有在線監測、數據分析的功能，還支持CASL編程語言和大量的數據分析函數，用戶可以使用函數庫或自定義函數對數據進行數據挖掘分析等處理。Option Driver Assistance作為CANape在ADAS領域上的拓展應用，它可以捕捉並顯示傳感器數據，並通過GFX將數據轉化為幾何圖形的形式疊加在真實場景中實現數據驗證；還可以支持靈活的場景標記，如天氣、日照、道路及交通環境等等，添加後的標記會隨著數據被一同記錄下來，在自動數據挖掘時可用於標記輸出。我們在之後也會推出對於數據采集和分析的相關介紹，請大傢敬請期待！
結語
ADAS攝像機和控制器的數據回灌在開發後期的驗證階段是必不可少的，這在很大程度上可以縮短ADAS控制器的開發周期並降低成本。如在實驗室階段進行的測試驗證，可以實現整車總線數據和視頻流數據的回灌和相應的自動駕駛算法模型訓練。
東信創智作為Vector官方合作夥伴，不僅可以提供完整的自動駕駛數據采集及回灌的硬件和軟件，還可以根據用戶需求提供專業化的工程服務，想要更多相關內容可以隨時聯系我們，或者將需求發送到郵箱[email protected]！
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