Satu artikel untuk menyemak reka bentuk penyelesaian penyegerakan masa sistem ultra-komprehensif untuk sistem pemanduan autonomi

Sistem pemanduan autonomi generasi seterusnya perlu menggunakan pelbagai penderia seperti radar laser berbilang, radar gelombang berbilang milimeter dan berbilang kamera berlaku kelewatan daripada mengumpul data untuk memproses dan menghantarnya kepada pengawal domain tempoh tidak stabil. Untuk meningkatkan prestasi pemanduan autonomi seperti gabungan sensor, perancangan keputusan dan kedudukan gabungan, pengawal domain lanjutan pemanduan autonomi HPC dan penderia yang berkaitan perlu disegerakkan masa Proses sebenar adalah untuk mentakrifkan maklumat cap waktu penderia dengan jelas data input (termasuk masa) Pengecapan masa dan keperluan ketepatan), dan juga perlu mentakrifkan keseluruhan pelan penyegerakan masa dan keperluan ketepatan penyegerakan.

1 Gambaran Keseluruhan

Untuk menerangkan prinsip penyegerakan jam dengan jelas, kita perlu terlebih dahulu menerangkan dua jenis penyegerakan jam: jam data dan jam pengurusan.

Pertama sekali, masa UTC yang disediakan oleh gabungan sistem navigasi inersia digunakan untuk memasa pelayan penyegerakan masa melalui PPS+GPRMC. Pelayan penyegerakan masa menyediakan maklumat masa yang sepadan kepada pelbagai hos pengumpulan data sensor melalui protokol PTP dan gerbang pusat. HPC perlu melaksanakan proses penyegerakan masa antara SOC dalaman dan MCU.

Masa satah data antara SOC dan MCU HPC disegerakkan melalui masa protokol gPTP, dengan SOC sebagai induk; 🎜>

Masa pesawat pengurusan antara SOC dan MCU HPC disegerakkan melalui protokol peribadi HPC SOC ialah induk dan disegerakkan melalui pautan Ethernet.

Semasa proses penyegerakan antara SOC dan MCU, jam pengurusan dan jam data akan disegerakkan jam pengurusan menggunakan protokol peribadi Juga melalui Ethernet, ketepatannya ialah 10ms. Masa pengurusan dalaman dan masa satah data perlu diselaraskan HPC mesti memastikan kesinambungan jam data dan tidak membenarkan lompatan yang tidak normal. Kerana lompatan yang tidak normal boleh menyebabkan salah komunikasi dan salah tafsir data yang serius.

Setiap kali pengawal domain mula sejuk, pengawal domain akan cuba berkomunikasi dengan nod yang menyediakan jam induk untuk tempoh masa tertentu (masa ini boleh ditentukur mengikut keperluan mengikut kepada situasi sebenar) untuk Melakukan penyegerakan awal. Jika penyegerakan berjaya, jam data akan menggunakan masa pengurusan semasa untuk menyegerakkan masa mutlak yang diperolehi pemacu yang sepadan boleh dimulakan dengannya dan memanggil perisian aplikasi yang sepadan untuk pengiraan. Jika penyegerakan tidak berjaya, pengawal domain akan terus mencuba untuk menyegerakkan.

2 Proses penyegerakan HPC dan VDC

Keseluruhan kategori penyegerakan terutamanya termasuk pengawal domain pusat dan get laluan, pelbagai penderia dan penyegerakan penggerak antara. Masa mutlak HPC biasanya menyediakan sumber masa bersatu untuk semua pengawal dalam kenderaan melalui gerbang pusat CGW, dan mengeluarkan cap masa penyegerakan keseluruhan kepada semua pengawal yang berkaitan (seperti pengawal domain badan PDC, pengawal domain kenderaan VDC, Pengawal Domain kokpit CSC , dsb.). Dalam seni bina sistem pemanduan autonomi generasi akan datang, pengawal domain kenderaan VDC bukan sahaja mengambil alih fungsi mengawal operasi penggerak kenderaan, tetapi juga berfungsi sebagai gerbang pusat CGW, membawa interaksi maklumat dan protokol antara HPC dan pengawal domain lain. Fungsi transformasi.

Rajah berikut menunjukkan hubungan sambungan antara pengawal pemanduan autonomi HPC dan pengawal domain yang berkaitan.

Seperti yang dinyatakan di atas, VDC boleh berfungsi sebagai gerbang pusat, jadi proses penyegerakan antara pengawal berpusat HPC memfokuskan pada hubungan antara HPC dan Proses Penyegerakan VDC. Fungsi penyegerakan dan komunikasi antara pengawal domain boleh direalisasikan melalui pemindahan maklumat VDC. Setiap pengawal terutamanya disambungkan terus melalui Ethernet, menggunakan protokol gPTP berasaskan Ethernet. Proses penyegerakan antara HPC dan VDC perlu mempertimbangkan masa mutlak input GNSS yang disambungkan terus ke HPC sebagai jam utama, dan ralat masa adalah agak kecil (biasanya dalam 10ms). Memandangkan ketepatan analisis awan data besar pemanduan pintar, dan ketepatan protokol gPTP biasanya diperlukan dalam lingkungan 250 mikrosaat, kitaran tetap HPC dan VDC boleh disegerakkan menggunakan gandaan integer ketepatan (seperti 125 milisaat).

3 Proses penyegerakan nod rangkaian tempatan HPC

Proses penyegerakan nod rangkaian tempatan HPC merujuk kepada proses penyegerakan antaranya dan penderia. Dalam rangkaian dalaman peribadi pemanduan autonomi, pengawal domain digunakan sebagai nod induk, dan masa tamat data yang sepadan digunakan sebagai sumber masa. HPC menyediakan sumber masa bersatu kepada penderia (lidar, radar gelombang milimeter, kamera pemanduan, kamera pandangan sekeliling, navigasi inersia gabungan, dsb.) melalui intranet tempatan. Semasa proses, lidar dan navigasi inersia gabungan disambungkan melalui Ethernet (1PPS dikhaskan), radar gelombang milimeter dan kotak ultrasonik PDC disambungkan melalui CANFD/Ethernet, dan kamera (termasuk kamera pemanduan/pandangan sekeliling) disambungkan melalui GSML/LVDS. Jenis borang sambungan rangkaian yang berbeza ini digunakan sebagai nod hamba untuk penyegerakan masa dengan get laluan.

Ia terutamanya termasuk tiga penderia utama seperti berikut:

Penderia visual

​Dibezakan oleh kamera untuk kawalan pemanduan dan kawalan tempat letak kereta.

Kamera pemanduan terutamanya termasuk kamera pandangan hadapan, kamera pandangan sisi dan kamera pandangan belakang terutamanya merujuk kepada kamera pandangan sekeliling yang menggunakan penyelesaian terpusat biasanya tidak lagi bersepadu Ia adalah mesin, tetapi penderia mudah, dan input adalah imej asal.

HPC dan kamera menghantar data melalui kabel data video seperti GSML atau LVDS HPC menggunakan jam datanya (iaitu masa sistem, bukan masa mutlak) sebagai sumber masa untuk menghantar isyarat pencetus dengan kerap. . Isyarat Pencetus diberikan kepada kamera, dan kamera melaraskan masa pendedahan berdasarkan isyarat pencetus masa nyata. Memandangkan cap masa yang sepadan tidak boleh dirakam terus dalam satu kamera, pencetus penyegerakan berbilang kamera digunakan untuk penyegerakan dan masa apabila isyarat pencetus dalam pengawal domain direkodkan digunakan sebagai cap masa awal imej.

Kamera dicap masa pada setiap masa semasa pengimejan (dikira seperti berikut), dan ketepatan masa diperlukan dalam 10ms.

Pusat pengimejan masa tengah = Ttrigger (masa pencetus) + 1/2*Teksposur (masa pendedahan); formula adalah Tetap.

Memandangkan detik pencetus berada pada penghujung pendedahan keseluruhan imej bingkai, untuk meningkatkan ketepatan cap masa, tempoh pendedahan perlu diberi pampasan untuk mendapatkan pendedahan Momen titik akhir baris tengah untuk mewakili keseluruhan imej bingkai Momen tengah pendedahan biasanya formula berikut digunakan untuk pampasan masa.

Tcompensate (masa pampasan) = panjang setiap baris × jumlah bilangan baris/2

 Masa rakaman pengawal domain termasuk yang berikut 5 kali: Masa perantaraan pengimejan kamera, masa apabila imej memasuki modul persepsi, masa apabila hasil persepsi imej memasuki modul gabungan, masa apabila hasil gabungan persepsi dihantar, dan masa apabila modul hiliran menerima ia.

Lidar

​

Pada masa ini, radar laser separa pepejal digunakan terutamanya.

HPC dan lidar biasanya berdasarkan protokol gPTP Ethernet yang digabungkan dengan sambungan terus Gigabit Ethernet HPC ialah Master nod induk, dan lidar ialah Slave nod hamba. Sumber masa penyegerakan HPC menggunakan masa mutlak (iaitu masa sistem) sebagai jam data, dan keperluan ketepatan penyegerakan masa masih dalam 250 mikrosaat. HPC dan lidar menggunakan gandaan integer bagi ketepatan masa penyegerakan (contohnya, ia boleh menjadi 125 milisaat atau 250 milisaat) untuk penyegerakan Lidar perlu mengemas kini masa dalam masa nyata mengikut proses penyegerakan ini. Di samping itu, lidar perlu memancarkan masa setiap titik dalam setiap bingkai awan titik sebagai keperluan masa untuk sensor untuk cap masa (keperluan ketepatan adalah dalam 1ms).

Begitu juga, pengawal domain perlu merekodkan saat awan titik laser dihantar berdasarkan masa pulangan lidar (iaitu, saat lidar boleh merakam setiap titik apabila menerima isyarat yang dipantulkan); cap masa pengawal domain (Biasanya lidar sudah mempunyai maklumat masa yang sepadan pada masa ini, dan HPC tidak perlu mengecop cap masa modul pengesanan laser (secara amnya, pembekal lidar akan memproses maklumat awan titik asal, jika ia adalah a); penyelesaian berpusat, ia akan diproses oleh SOC dalam HPC bertanggungjawab untuk penderiaan awan titik hujung hadapan, dan SOC proprietari melakukan penderiaan dan gabungan hujung belakang dihantar dengan cap masa ke modul hiliran untuk penerimaan; dan cap waktu terakhir perlu dicop pada masa ini. Untuk penderiaan awan titik laser, jam data pengawal domain digunakan terutamanya untuk reka bentuk algoritma pengesanan (algoritma sedemikian boleh berada pada kereta atau awan), manakala masa mutlak terutamanya melibatkan waktu tempatan dan digunakan terutamanya untuk rakaman data dan perkhidmatan penyimpanan.

Radar gelombang milimeter

​Terutamanya merujuk kepada radar gelombang milimeter hadapan dan radar gelombang milimeter sudut.

Biasanya radar gelombang milimeter hadapan menyegerakkan maklumat sahaja, manakala kumpulan radar gelombang milimeter sudut itu sendiri akan mempunyai radar utama untuk menyegerakkan lagi semua maklumatnya. Secara umumnya, untuk pemacu autonomi generasi sebelumnya, data input radar gelombang milimeter biasanya menggunakan data peringkat sasaran Walau bagaimanapun, selepas pengawal domain generasi seterusnya menggunakan penyelesaian terpusat, apabila menaik taraf radar gelombang milimeter 3D kepada radar gelombang milimeter 4D, ia akan. diproses secara langsung. Seruan untuk awan titik radar gelombang milimeter semakin kuat. Dalam proses ini, radar gelombang milimeter tidak lagi mempunyai unit pengkomputeran, tetapi hanya memasukkan data awan titik.

Walau bagaimanapun, kerana pemprosesan isyarat gelombang mikro radar gelombang milimeter masih sangat sukar, untuk sistem pemanduan autonomi generasi akan datang, banyak OEM masih menggunakan data peringkat sasaran untuk sambungan terus dan penyegerakan masa. Keperluan ketepatan biasanya lebih luas daripada lidar, biasanya dalam 1ms. Masa antara apabila radar gelombang milimeter awan titik dihantar dan apabila ia menerima gema ditandakan sebagai cap masa dan ketepatan diperlukan dalam 1ms.

Pada masa yang sama, HPC dan radar gelombang milimeter disegerakkan dengan menetapkan selang tempoh 1-2 saat Dalam tempoh masa ini, radar gelombang milimeter mengemas kini masa yang sepadan secara sebenar masa. Begitu juga, pengawal domain menyokong cap masa rakaman yang mengandungi lima detik berikut berdasarkan masa pulangan radar gelombang milimeter:

Cap masa penjanaan titik pantulan gema, input gema ke cap Waktu pengawal domain (sudah tentu , untuk rekod data peringkat sasaran, radar gelombang milimeternya sudah membawa maklumat cap masa, dan Huawei tidak lagi mengecap masa itu keluaran maklumat sasaran oleh radar gelombang milimeter ditapis oleh pengelompokan titik pantulan asal, untuk mendapatkan lebih tepat); cap masa, biasanya adalah perlu untuk mendapatkan cap masa masa apabila titik pantulan asal dijana, seperti yang ditunjukkan dalam bahagian merah dalam rajah di bawah.

Hasil penderiaan dihantar ke SOC/MCU khusus dan digabungkan dengan penderia lain dengan cap masa. Begitu juga, masa data pengawal domain (atau waktu tempatan) digunakan untuk operasi reka bentuk algoritma, manakala masa mutlak digunakan untuk operasi rakaman dan penyimpanan data.

HPC perlu menambah cap masa yang sepadan dengan momen masuk kamera pintar dan paket radar, dan cap masa data ke dalam modul penderiaan pada setiap masa, dan menggunakannya sebagai sandaran dengan Pengesahan radar gelombang milimeter, terutamanya radar sudut, memerlukan maklumat penyegerakan masa untuk menentukan sama ada radar sudut boleh melancarkan sasaran.

Gabungan navigasi inersia/sistem navigasi inersia bebas

Dalam generasi autonomi akan datang sistem pemanduan , OEM yang berbeza mempunyai jenis navigasi inersia yang berbeza, yang biasanya dibahagikan kepada dua jenis: navigasi inersia gabungan dan navigasi inersia bebas mengikut keupayaan penyelidikan sendiri mereka. Memandangkan gabungan navigasi inersia mempunyai algoritma gabungan inersia satelit terbina dalam, berdasarkan situasi aplikasi sebenar, di sini kami hanya menerangkan sambungan terus navigasi inersia gabungan yang lebih mudah. HPC berfungsi sebagai Master nod induk dan sistem navigasi inersia gabungan berfungsi sebagai nod hamba Ia disambungkan terus ke sistem navigasi inersia gabungan melalui 100M Ethernet.

Antaranya, Ethernet masih berdasarkan protokol gPTP. Sumber masa penyegerakan HPC masih menggunakan jam data (iaitu masa sistem, bukan masa mutlak) untuk penyegerakan. Keperluan ketepatan penyegerakan masa yang diperlukan: dalam masa 250 mikrosaat, tempoh penyegerakan ialah gandaan integer daripada keperluan ketepatan penyegerakan (seperti 1 milisaat atau 125 milisaat). Dalam tempoh ini, gabungan navigasi inersia mengecap masa pensampelan IMU terkini berdasarkan maklumat RTK dan IMU. Ketepatannya terhad kepada 1ms.

Selain itu, tiga detik pensampelan IMU, memasuki HPC dan memasuki modul gabungan bahagian belakang akan ditanda masa.

4 Proses penyegerakan masa nod rangkaian luaran HPC

Selain penyegerakan masa nod rangkaian dalaman, untuk sistem pemanduan autonomi generasi seterusnya , terdapat sejumlah besar interaksi maklumat luaran antaranya dan penggerak yang berkaitan (seperti sistem kawalan brek bersepadu EPBi, sistem stereng elektronik EPS, dan sistem kawalan kuasa VCU). Merujuk kepada kaedah kawalan berpusat berperingkat, port kawalan kenderaan jenis ini biasanya disambungkan dan dikawal serentak melalui pengawal kenderaan VDC. Seperti yang dinyatakan di atas, VDC sebenarnya boleh dianggap sebagai gerbang pusat Selain memajukan maklumat kepada pelbagai pengawal domain, ia juga bertanggungjawab untuk mentakrifkan dan menghantar keseluruhan cap waktu penyegerakan. Kerana untuk keseluruhan sistem kenderaan, keseluruhan masa mutlak diperoleh daripada GNSS/GPS yang disambungkan kepada pengawal domain HPC sistem pemanduan autonomi.

Sistem yang berkaitan biasanya melaksanakan kawalan penyegerakan masa bebas melalui port kawalan domain kenderaan (VDC), jadi biasanya tiada sambungan tuan-hamba langsung antara HPC dan ESP, EPS dan VCU . Untuk jenis perhubungan penyegerakan masa antara nod, cap masa masing-masing dihantar terus kepada pengawal VDC semasa pelaksanaan arahan, dan penjajaran masa dilakukan semasa pelaksanaan.

5 Proses penyegerakan masa dalam proses kawalan redundansi keselamatan HPC

Untuk keseluruhan sistem pemanduan autonomi, proses penyegerakan masa masih kekal Kawalan kegagalan yang sepadan logik perlu difikirkan. Dengan mengambil kira fungsi berbeza yang dibawa oleh SOC cip AI dan cip logik MCU yang terkandung di dalamnya. Biasanya terdapat beberapa tahap kemerosotan fungsi pada masa yang berbeza apabila kedua-duanya gagal. Jenis degradasi fungsi ini dipanggil degradasi fungsi separa. Semasa kemerosotan fungsi separa, jika sebahagian daripada SOC gagal, MCU menyegerakkan dengan sensor melalui masa penyelenggaraan pengayun kristal. Dalam tempoh ini, maklumat data sasaran kamera yang diluluskan oleh Radar dan SOC lain masih boleh diterima, dan cap masa output kekal stabil. Oleh itu, boleh dikatakan bahawa selepas penurunan taraf fungsi separa, sistem masih akan menggunakan cap masa asal untuk tindak balas dalam tempoh masa yang singkat, dan MCU masih boleh mengekalkan kestabilan data masa asal (proses penyegerakan masa boleh dijalankan keluar dengan merujuk kepada jam dalaman dalam MCU), menyokong operasi fungsi. Oleh kerana ralat adalah sangat kecil dalam tempoh masa yang singkat, risiko untuk tidak menyegerakkan masa dalam tempoh ini juga sangat kecil.

Sudah tentu, jika keseluruhan HPC gagal, pengawal sandaran lain diperlukan (ia boleh menjadi versi HPC berprofil rendah lain, atau boleh menjadi kamera pintar tambahan (Kamera Pintar) tambahan untuk kawalan keselamatan. Semasa proses ini, hubungan penyegerakan masa antara pengawal sandaran dan penderia yang sepadan perlu diwujudkan semula.

Mod kegagalan lain ialah kemerosotan fungsi yang disebabkan oleh kegagalan kuasa. Perlu diingatkan di sini bahawa terdapat dua mod tidur untuk pengawal domain: tidur nyenyak dan tidur ringan. Mod tidur ini terutamanya berkaitan sama ada untuk memotong bekalan kuasa keseluruhan. Jika pengawal berada dalam tidur nyenyak, jam data secara langsung menggunakan jam pengurusan yang disimpan pada pemadaman terakhir tanpa pemasaan semula. Jika pengawal berada dalam tidur ringan, jam pengurusan pemadaman ini digunakan terus untuk pemasaan. Berbanding dengan tidur nyenyak, hasil jam penyegerakan tidur ringan adalah lebih tepat. Sudah tentu, tidak kira betapa dalam atau ringannya tidur, jam pengawal sentiasa tidak sah dalam tempoh ini, dan semua perisian tidak boleh berjalan seperti biasa. Sudah tentu, keseluruhan masa penukaran daripada tidur ringan kepada tidur nyenyak boleh disesuaikan (seperti 12 jam).

6 Ringkasan

Artikel ini menerangkan secara terperinci prinsip penyegerakan masa bagi setiap unit kawalan sistem pemanduan autonomi generasi akan datang, dan menerangkan proses penyegerakan Setiap modul mengemukakan keperluan ketepatan, yang melibatkan penyegerakan nod rangkaian tempatan dan penyegerakan nod rangkaian global. Antaranya, penyegerakan nod rangkaian tempatan terutamanya bertujuan untuk hubungan penyegerakan antara penderia dan kawalan domain di dalam sistem pemanduan autonomi. Penyegerakan nod rangkaian global terutamanya bertujuan untuk hubungan penyegerakan masa antara sistem pemanduan autonomi dan sistem berkaitan luaran (seperti mengawal brek, stereng, kuasa, pintu, lampu, pintu masuk, dll.).

Untuk ketepatan pengiraan keseluruhan, penyegerakan nod rangkaian tempatan adalah penting, kerana terdapat banyak unit penderia yang terlibat, dan setiap satu perlu mempunyai cap masa yang sepadan mengikut situasi sebenar, dan akhirnya pengawal domain akan melaksanakan ringkasan segerak. Untuk penyegerakan nod rangkaian global, maklumat masa boleh ditukar hanya dengan merujuk kepada interaksi maklumat antara setiap pengawal sub-domain dan HPC. Perlu diingatkan di sini bahawa masa mutlak keseluruhan sistem berasal dari sistem GNSS, yang biasanya boleh disambungkan dan dimasukkan oleh HPC atau CSC.

Atas ialah kandungan terperinci Satu artikel untuk menyemak reka bentuk penyelesaian penyegerakan masa sistem ultra-komprehensif untuk sistem pemanduan autonomi. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!