研華無人駕駛解決方案
應(yīng)用行業(yè)：無人駕駛
應(yīng)用產(chǎn)品：EKI-5729PI交換機(jī)，BB-SL306路由器，MIC-75G22工控機(jī)
項(xiàng)目背景
小時(shí)候那些曾經(jīng)只出現(xiàn)在科幻電影中的情景，隨著科技進(jìn)步，紛紛實(shí)現(xiàn)在我們的生活中。無人駕駛車就是一個(gè)較明顯的例子，特斯拉**了電動(dòng)車的風(fēng)潮，進(jìn)而邁向自動(dòng)駕駛。相信不久的將來，我們將迎來無人駕駛的時(shí)代。
今年或許是無人駕駛技術(shù)蓬勃發(fā)展的一年，現(xiàn)在世界上許多車廠，互聯(lián)網(wǎng)公司以及AI人工智能運(yùn)算公司，紛紛大力投入無人駕駛車的研發(fā)，為的就是搶先一步對手，在無人駕駛領(lǐng)域**良好地位。但一臺(tái)無人駕駛車的組成，非常復(fù)雜，不但需要有多個(gè)傳感器和攝像頭連接，*需要有穩(wěn)定且高運(yùn)算能力的平臺(tái)，并搭配上特定的復(fù)雜運(yùn)算軟件，才能夠讓車輛進(jìn)行無人自動(dòng)駕駛。
面臨挑戰(zhàn)
國內(nèi)某互聯(lián)網(wǎng)*公司，投入的人力與物力在無人駕駛解決方案。要求車輛在無任何人工干預(yù)的情況下，完成避障、轉(zhuǎn)彎、自動(dòng)接駁等自動(dòng)駕駛動(dòng)作。車輛基于高精地圖和智能感知，可以實(shí)時(shí)感知到的環(huán)境信息、高精地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對于路徑的較優(yōu)規(guī)劃，預(yù)測車輛、行人的行為和意圖，做出合適路況的行車決策，從而控制無人車正常行駛。為此，他們找上研華，希望我們能針對整個(gè)無人車方案，提供相對應(yīng)的解決方案。
由于無人駕駛車行駛過程中，主要靠著分布在車輛周圍的攝像頭來進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)采集，再透過車上的控制計(jì)算機(jī)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)*公司自行開發(fā)的分析軟件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過分析后，一方面將行駛控制指令輸出給到控制器，進(jìn)行車輛行進(jìn)控制，一方面則是將路線數(shù)據(jù)輸出至車內(nèi)顯示器上，提供乘客指引，另外，車輛上隨行人員則透過手持平板，隨時(shí)掌控車輛狀態(tài)。除此之外，數(shù)據(jù)除了在車輛上保存外，也要定時(shí)的將車輛狀態(tài)透過4G上傳至遠(yuǎn)程系統(tǒng)，而管理團(tuán)隊(duì)也要隨時(shí)透過4G，使用OTA技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)升級與調(diào)整。
深入了解整個(gè)應(yīng)用后，客戶提出了幾項(xiàng)需求。由于無人駕駛車輛上可使用的空間非常有限，因此在選擇產(chǎn)品上，必須朝向小尺寸無風(fēng)扇的選擇，同時(shí)，無人車實(shí)際運(yùn)行過程中需要實(shí)時(shí)**處理的現(xiàn)場攝像采回來的數(shù)據(jù)，所以在平臺(tái)的選擇上必須要求能支持具有強(qiáng)大并行計(jì)算能力的GPU 卡片。而數(shù)據(jù)上傳的部分，除了需要使用4G上傳之外，對于數(shù)據(jù)安全防護(hù)，客戶也提出了要求，需要支持多路與防火墻；另外，車輛隨車人員使用手持平板來監(jiān)測車輛的所有運(yùn)行狀態(tài)，因此需要有WIFI AP設(shè)備，來提供WIFI連接。綜合整個(gè)需求，我們大致上可以歸納出下列幾點(diǎn)：
小尺寸無風(fēng)扇工控機(jī),能支持GPU顯卡
良好的抗震與抗電磁干擾
支持4G通訊的路由器，能支持與防火墻
8網(wǎng)口工業(yè)級POE以太網(wǎng)交換機(jī)
WIFI AP設(shè)備
方案設(shè)計(jì)
無人車是用電池做為能源驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)，續(xù)航能力是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，為此研華為客戶**MIC系列產(chǎn)品。低功耗設(shè)計(jì)支持DC 24V電壓輸入, 較高支持i7-7700t 35W 主頻 2.90GHz處理器， PassMark 9342分,為客戶提供**運(yùn)算，搭配GPU1080Ti 功耗可控制在500W左右。
無人車控制器主要提供三大功能： 物體識(shí)別、**定位、深度學(xué)習(xí)聯(lián)動(dòng)CAN BUS控制車輛行駛。
1、物體識(shí)別：我們?yōu)榭蛻?*兩種方案，車輛上裝有多個(gè)IP CAM收集環(huán)境情況。
a) 使用研華MIC配合自主研發(fā)的PoE/USB3.0 PCIE BUS*可鎖固式圖像采集卡，提供穩(wěn)定的圖像采集單元，確保在連接IP CAM采集過程中安全可靠不掉幀。另外研華也提供帶隔離的通訊卡，方便客戶接入激光雷達(dá)進(jìn)行測距與障礙物偵測 從而避免復(fù)雜電磁環(huán)境對雷達(dá)造成判定影響；
b) 使用EKI-5729PI 工業(yè)級8網(wǎng)口POE以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行串聯(lián)，除了能提供穩(wěn)定，抗電磁干擾的網(wǎng)絡(luò)傳輸之外，*能直接透過網(wǎng)口提供電源給攝像頭，既能有效解決攝像頭供電問題，*能解決在狹小的車輛空間上的布線問題。
2、**定位：車輛行駛除了要有視覺識(shí)物外，還要有一個(gè)中長期路線規(guī)劃，研華BB-SL306系列工業(yè)級4G路由器 接通連接高精地圖，給客戶提供安全路線行駛保障。BB-SL306路由器，除了能支持與軟件防火墻外，*能支持軟件SDK二次開發(fā)，透過與防火墻，提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩Ｕ希槍ξ磥磉h(yuǎn)程OTA技術(shù)使用時(shí)，*能透過4G，準(zhǔn)確地將每一輛在路上運(yùn)行的無人車輛，直接進(jìn)行調(diào)適，升級或*新。此外，考慮客戶車上仍有WiFI AP的需求，我們這次建議客戶使用的是BB-SL30610110-SWH型號(hào)，除了4G傳輸功能外，也能支持WIFI AP/Client的功能，如此一來，針對無人駕駛車上空間有限的問題得到解決，讓客戶在無人駕駛車初期研發(fā)階段，達(dá)到一個(gè)非常高的便利性。
3、深度學(xué)習(xí)聯(lián)動(dòng)CAN BUS：客戶通過向機(jī)器提供行業(yè)數(shù)據(jù)，通過機(jī)器GTX-1080Ti進(jìn)行深度學(xué)習(xí), 聯(lián)動(dòng)研華自主研發(fā)CAN BUS總線卡，來控制車輛前進(jìn)，后退，剎車與油門，實(shí)現(xiàn)智能無人駕駛
除此之外無人車每天產(chǎn)生數(shù)據(jù)（*百GB）前期無人車研發(fā)或上路階段，數(shù)據(jù)均需要被有效監(jiān)管，研華MIC系統(tǒng)產(chǎn)品支持軟Raid且至多5個(gè)存儲(chǔ), 其中2個(gè)支持熱插拔，方便客人**讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析與存檔。
結(jié)論
在方案導(dǎo)入的初期，由于車輛空間狹小，電磁干擾問題嚴(yán)重，而客戶研發(fā)團(tuán)隊(duì)與實(shí)際測試場地，相隔1000公里以上，無法有效針對整個(gè)無人駕駛車問題進(jìn)行分析與定位，甚至是優(yōu)化整個(gè)方案。而研華藉由著綿密的服務(wù)團(tuán)隊(duì)與技術(shù)支持，透過多地的同步支持，與客戶反復(fù)的調(diào)整與方案改進(jìn)，較后經(jīng)過實(shí)際安裝與測試后，現(xiàn)在搭配研華整體方案的無人駕駛車，已經(jīng)正式推出試運(yùn)行，分別在幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)域展開實(shí)際上路測試。
也許，在不久的將來，在我們生活的城市中，都有機(jī)會(huì)看到搭載研華整體方案的無人駕駛車，為我們服務(wù)！
自2015年實(shí)現(xiàn)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）聯(lián)網(wǎng)以來，我國ETC聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已是目前全球里程較長、站點(diǎn)較多、客戶規(guī)模和交易增長較*的高速公路智能化收費(fèi)系統(tǒng)。ETC作為高速公路智能交通技術(shù)的體現(xiàn)，是各地加*推進(jìn)的的應(yīng)用目標(biāo)。
供電電壓波動(dòng)大、易停電：現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，對電量的需求量也日益增大，一些比較偏僻的地區(qū)*出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，電壓不穩(wěn)。造成工控系統(tǒng)經(jīng)常重新啟動(dòng)，系統(tǒng)重要的日志文件*丟失而導(dǎo)致無法正常啟動(dòng)。因此工控機(jī)工作環(huán)境電源的穩(wěn)定關(guān)系到工控機(jī)工作正常與否。需要采用穩(wěn)壓電源和UPS不間斷電源進(jìn)行保護(hù)，具體設(shè)備選型，要依負(fù)載功率大小、需保持工作時(shí)間多少來定。
嵌入式工控機(jī)與普通工控機(jī)的區(qū)別
*，嵌入式工控機(jī)在整個(gè)測控系統(tǒng)中所處的位置，往往在前端，嵌入式工控機(jī)向上的連接往往是普通工控機(jī)，普通工控機(jī)的運(yùn)算能力、軟件資源、數(shù)據(jù)庫支持等方面都是嵌入式工控機(jī)難以企及的;
其次，在大型系統(tǒng)構(gòu)建中，普通工控機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力、網(wǎng)絡(luò)通訊能力也是嵌入式工控機(jī)難以替代的;
還有，在可視化設(shè)計(jì)、流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、科學(xué)計(jì)算、原型仿真設(shè)計(jì)、在環(huán)仿真等領(lǐng)域，普通工控機(jī)具有先天的優(yōu)勢。
嵌入式工控機(jī)是特地為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)想的機(jī)構(gòu)緊湊的計(jì)較機(jī)，是一種加固的加強(qiáng)型工業(yè)計(jì)較機(jī)，它能夠作為一個(gè)工業(yè)節(jié)制器在工業(yè)中靠得住運(yùn)轉(zhuǎn)。常見的嵌入式工控機(jī)有盒式工控機(jī)、無電扇工控機(jī)等。嵌入式工控機(jī)的機(jī)能靠得住、無電扇布局、體積玲瓏、價(jià)錢低廉，而在工控機(jī)使用中日趨普遍。特別是在近幾年，跟著嵌入式手藝的成長，嵌入式工控機(jī)也是成長敏捷，很*使用到了各個(gè)范疇，并**越來越主要的。
那么與通俗工控機(jī)比擬，嵌入式工控機(jī)區(qū)別在哪里？劣勢在哪里呢？
一、嵌入式工控機(jī)在產(chǎn)物機(jī)能方面的長處
1、產(chǎn)物功能適配性好，與被測被控對象功能幾乎婚配，具有必然的擴(kuò)展性但不以擴(kuò)展為次要目標(biāo)，因此產(chǎn)物性價(jià)比很高;
2、安裝小型化是次要表現(xiàn)之一，表現(xiàn)為緊湊型設(shè)想，布局設(shè)想沒有尺度可參考，要充實(shí)考慮對外接口及安裝空間合理操縱;
3、靠得住性要求高，在電能滿足靠得住性設(shè)想根本上，要細(xì)心考慮散熱設(shè)想、電磁兼容設(shè)想、防塵防水設(shè)想、抗震動(dòng)設(shè)想等靠得住性設(shè)想內(nèi)容;
4、*低功耗無電扇設(shè)想為支流。因?yàn)榘惭b小型化后，散熱能力無限，且嵌入式系統(tǒng)MTBF（平均無毛病工作時(shí)間）要求也很高，出格在**類使用，*低功耗無電扇設(shè)想成為必需。
二、嵌入式工控機(jī)與通俗工控機(jī)的區(qū)別
起首，嵌入式工控機(jī)在整個(gè)測控系統(tǒng)中所處的，往往在前端，嵌入式工控機(jī)向上的毗連往往是通俗工控機(jī)，通俗工控機(jī)的運(yùn)算能力、軟件資本、數(shù)據(jù)庫支撐等方面都是嵌入式工控機(jī)難以企及的；
其次，在大型系統(tǒng)建立中，通俗工控機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力、收集通信能力也是嵌入式工控機(jī)難以替代的；
還有，在可視化設(shè)想、流程嵌入式工控機(jī)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、科學(xué)計(jì)較、原型仿真設(shè)想、在環(huán)仿真等范疇，通俗工控機(jī)具有先天的劣勢。
別的國外**：首要有德國控創(chuàng)（收買了ICS）、西門子、阿波羅等，商品報(bào)價(jià)很高，但機(jī)型很少，效勞不是很到位，首要在一些對報(bào)價(jià)不靈敏的職業(yè)，有少數(shù)但固定的客戶。
