設(shè)計(jì)仿真 | VTD傳感器仿真與RDMA技術(shù)的應(yīng)用
隨著車輛智能化程度不斷提升,車載傳感設(shè)備也從最初的1R1V逐步發(fā)展到5R10V,甚至出現(xiàn)當(dāng)下主流的多毫米波(6)、多超聲波(12)、多相機(jī)(10+)以及多激光雷達(dá)(1~3)的綜合傳感系統(tǒng)。同時(shí),這也對(duì)智能駕駛仿真測(cè)試軟件及系統(tǒng)在多類型、多數(shù)量傳感器仿真過(guò)程中的模型真實(shí)可靠性、運(yùn)行實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡脱舆t性、高帶寬性以及系統(tǒng)可靠性上提出了更加嚴(yán)苛的要求。

在傳感器模型的真實(shí)性與可靠性方面,VTD軟件通過(guò)對(duì)于傳感器建模方法論與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)迭代,在相機(jī)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等傳感器的物理模型搭建方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在相機(jī)模型方面,可實(shí)現(xiàn)對(duì)于鏡頭畸變、相機(jī)動(dòng)態(tài)曝光、動(dòng)態(tài)白平衡、動(dòng)態(tài)焦距調(diào)整、運(yùn)動(dòng)模糊、RAW數(shù)據(jù)仿真、ISP逆變換等特性的模擬。在激光雷達(dá)方面,支持傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)以及MEMS的固態(tài)(半固態(tài))激光雷達(dá)仿真,同時(shí)在雷達(dá)回波模式設(shè)置、鬼影模擬、邊緣膨脹、運(yùn)動(dòng)畸變等特性均可實(shí)現(xiàn)模擬。
在應(yīng)對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題上,VTD除了支持常規(guī)TCP/IP傳輸外,還支持共享內(nèi)存SHM的讀寫機(jī)制,極大的提升了數(shù)據(jù)讀寫速率。在傳輸硬件配合的方面,??怂箍倒I(yè)軟件VTD與NI達(dá)成深度合作,雙方基于RDMA技術(shù)的應(yīng)用在多傳感器仿真領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)展。RDMA(Remote Direct Memory Access),全稱遠(yuǎn)端內(nèi)存直接訪問(wèn)技術(shù),相對(duì)于傳統(tǒng)的TCP/IP通信具有以下特點(diǎn):
CPU Bypass
數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,僅僅使用操作系統(tǒng)建立通道,后續(xù)應(yīng)用程序可繞過(guò)CPU直接進(jìn)行消息傳遞。可有效降低CPU負(fù)載,尤其是在多傳感器仿真使用環(huán)境中可有效提升仿真性能,最大限度發(fā)揮CPU自身性能。
內(nèi)核Bypass
IO數(shù)據(jù)流程可繞過(guò)內(nèi)核,在用戶層完成數(shù)據(jù)準(zhǔn)備后即可直接通知硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā),避免系統(tǒng)調(diào)用和上下文切換所帶來(lái)的時(shí)間和資源開(kāi)銷。
零拷貝
減少數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)區(qū)域之間的頻繁拷貝,無(wú)論本地還是遠(yuǎn)端進(jìn)程均可實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)備虛擬內(nèi)存的直接訪問(wèn),無(wú)需復(fù)制到網(wǎng)絡(luò)層,從而有效降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t以及由于拷貝工作帶來(lái)的CPU消耗。
高帶寬
相較于傳統(tǒng)在工作站上使用的萬(wàn)兆網(wǎng)口,RDMA網(wǎng)卡可實(shí)現(xiàn)100~200Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。對(duì)于當(dāng)前高分辨率(4k)相機(jī)、多線固態(tài)激光雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸來(lái)說(shuō)RDMA網(wǎng)卡提供了傳統(tǒng)以太網(wǎng)接口無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

目前海克斯康與NI率先在HIL測(cè)試領(lǐng)域引入了RDMA技術(shù)方案,通過(guò)共享內(nèi)存直接讀取的方法實(shí)現(xiàn)了基于RDMA技術(shù)的激光雷達(dá)以及相機(jī)傳感器Raw data數(shù)據(jù)的獲取與傳輸,同時(shí)引入Ecu對(duì)于相機(jī)回控的機(jī)制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于VTD攝像頭傳感器的故障注入模擬、曝光、白平衡參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整等特性;相較于傳統(tǒng)方案,RDMA的應(yīng)用可有效降低仿真工作站cpu在數(shù)據(jù)傳輸工作上的消耗,提升仿真運(yùn)行性能以及數(shù)據(jù)傳輸效率。在系統(tǒng)布局上,可有效優(yōu)化仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu),適應(yīng)更加廣泛的測(cè)試系統(tǒng)需求。
隨著對(duì)于RDMA技術(shù)研究的深入以及VTD IPC技術(shù)的應(yīng)用,未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)直接通過(guò)顯存獲取圖像數(shù)據(jù),并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接傳輸,進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)傳輸鏈路中的環(huán)節(jié)。同時(shí),在VTD云仿真的應(yīng)用中將有助于突破感知數(shù)據(jù)傳輸瓶頸,為后續(xù)將感知模塊引入云仿真平臺(tái)提供了有效的數(shù)據(jù)傳輸保證。
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