一、前言

隨著汽車輔助駕駛技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車上使用的傳感器和控制器也越來(lái)越多。許多新車型都已經(jīng)搭載了5個(gè)毫米波雷達(dá)、10個(gè)以上的自動(dòng)駕駛攝像頭、1個(gè)車內(nèi)駕駛員檢測(cè)攝像頭、5個(gè)激光雷達(dá)等傳感器，這些傳感器的數(shù)據(jù)量無(wú)疑是巨大的。那么在多傳感器數(shù)據(jù)融合和算法驗(yàn)證的過(guò)程中，如何才能做到多傳感器數(shù)據(jù)的同步記錄以及算法的快速驗(yàn)證呢？

Vector作為全球可靠的汽車電子研發(fā)伙伴，在CANape的基礎(chǔ)上提供了多傳感器數(shù)據(jù)的同步記錄以及算法的快速驗(yàn)證的功能— Option Driver Assistance，助力于汽車輔助駕駛技術(shù)的研發(fā)與測(cè)試。

二、功能特點(diǎn)

1、多傳感數(shù)據(jù)高速同步記錄技術(shù)—DHPR

在駕駛輔助系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛車輛的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要盡可能多的將原始傳感器數(shù)據(jù)同步記錄下來(lái)，用于數(shù)據(jù)回注來(lái)測(cè)試新的軟件版本。但是雷達(dá)和視頻傳感器的數(shù)據(jù)量是特別大的，一臺(tái)記錄儀通常達(dá)不到如此大的數(shù)據(jù)帶寬要求，需要多臺(tái)記錄儀進(jìn)行級(jí)聯(lián)來(lái)滿足數(shù)據(jù)帶寬。Option Driver Assistance提供了DHPR ( Distributed High Performance Recorder)技術(shù)來(lái)解決多臺(tái)記錄儀之間的數(shù)據(jù)時(shí)間同步、觸發(fā)同步等問(wèn)題。

多臺(tái)記錄主機(jī)由CANape通過(guò)TCP/IP控制。整個(gè)數(shù)據(jù)記錄任務(wù)可以很容易地分布在多臺(tái)記錄主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)的同步記錄、同步觸發(fā)。

圖一 DHPR示意圖

2、ADAS傳感器的驗(yàn)證和可視化功能

此功能是 Option Driver Assistance的核心功能，可以將傳感器檢測(cè)到的目標(biāo)對(duì)象以圖形符號(hào)(如矩形、多邊形)顯示在不同的顯示窗口中。且此功能無(wú)論是在測(cè)量過(guò)程中，還是在離線數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中都可以使用。

可以將與傳感器同步記錄的參考攝像頭的視頻作為驗(yàn)證傳感器數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，對(duì)參考攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，并將傳感器坐標(biāo)軸和參考攝像頭坐標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。傳感器輸出的目標(biāo)物坐標(biāo)，就可以顯示在參考圖像的相應(yīng)位置上，以此來(lái)快速驗(yàn)證傳感器的輸出目標(biāo)。如果需要多視角查看傳感器輸出的目標(biāo)物，傳感器對(duì)象也可以在一個(gè)三維的，自由配置的場(chǎng)景窗口（scene window）中顯示。

這種傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際情況之間的直接比較可以讓您快速、可靠地驗(yàn)證傳感器數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

圖二 目標(biāo)物疊加顯示

三、運(yùn)用

1、基于測(cè)量信號(hào)創(chuàng)建目標(biāo)對(duì)象

傳感器一般通過(guò)幾個(gè)信號(hào)來(lái)描述對(duì)象，例如坐標(biāo)、大小和類型等。根據(jù)傳感器的不同，這些信息以不同的方式進(jìn)入CANape軟件；如通過(guò)CAN、FlexRay、以太網(wǎng)、串口等總線發(fā)送基于信號(hào)的對(duì)象描述、或者基于特定協(xié)議傳輸進(jìn)入CANape，在CANape中對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行解析后都可以使用。

CANape中的信號(hào)—對(duì)象適配器提供了方便的接口。信號(hào)可以在測(cè)量過(guò)程中分配給在線的對(duì)象，也可以從測(cè)量數(shù)據(jù)中分配給離線對(duì)象。創(chuàng)建的測(cè)量對(duì)象能以結(jié)構(gòu)體的形式保存在測(cè)量文件中，在離線分析時(shí)可直接使用。

圖三 創(chuàng)建目標(biāo)對(duì)象

2、給目標(biāo)對(duì)象選擇顯示元素、窗口并關(guān)聯(lián)參數(shù)

將目標(biāo)對(duì)象和顯示元素之間的映射是在GFX編輯器中配置的。

在GFX編輯器有許多預(yù)定義的顯示對(duì)象，如點(diǎn)云、十字符、正方形、三角形、多邊形、曲線、位圖、CAD模型等。并且每個(gè)目標(biāo)對(duì)象都可以被分配一個(gè)合適的坐標(biāo)系統(tǒng)，比如地理坐標(biāo)、笛卡爾坐標(biāo)、像素坐標(biāo)。

圖四 GFX編輯器

3、效果展示和評(píng)估

數(shù)據(jù)對(duì)象表示為圖形元素并疊加在其他信息上

▲在視頻、場(chǎng)景或地圖窗口中同步顯示圖形元素和評(píng)估對(duì)象信息

▲在測(cè)量或數(shù)據(jù)分析期間，可以通過(guò)ADAS Explorer窗口中控制各個(gè)窗口中單獨(dú)激活或禁用對(duì)象，以優(yōu)化顯示效果

▲文本和參數(shù)值（如距離和速度信息）可以作為附加信息繪制在固定或可變像素位置

▲可以為目標(biāo)對(duì)象顯示額外的文本和數(shù)字信息，如編號(hào)和傳感器標(biāo)識(shí)

▲場(chǎng)景窗口提供任意縮放和旋轉(zhuǎn)功能，方便進(jìn)行評(píng)估

▲可以調(diào)整所有目標(biāo)對(duì)象參數(shù)(大小，顏色，文本/數(shù)字字段等)，方便進(jìn)行標(biāo)記

▲激光雷達(dá)傳感器(如Velodyne、Ibeo和Quanergy)的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)場(chǎng)景窗口可視化，在場(chǎng)景窗口中三維顯示接收到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)

▲可以在展示窗口中點(diǎn)擊單個(gè)圖形顯示元素，從而獲取它的原始數(shù)據(jù)

圖五 效果展示

4、攝像頭標(biāo)定

只有在視頻圖像中疊加顯示目標(biāo)對(duì)象時(shí)才需要進(jìn)行攝像頭標(biāo)定。為了將目標(biāo)對(duì)象數(shù)據(jù)作為圖形元素顯示在視頻窗口中，需要在空間坐標(biāo)和像素位置之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。只要系統(tǒng)配置(相機(jī)或鏡頭類型)不變，標(biāo)定過(guò)程只需要一次。

攝像頭標(biāo)定分為內(nèi)參標(biāo)定和外參標(biāo)定兩大部分。均在CANape軟件提供的Camera Calibration Tool中完成；內(nèi)參標(biāo)定需要用到黑白棋盤(pán)格和測(cè)距儀，將棋盤(pán)格的參數(shù)填入標(biāo)定工具并在攝像頭視野3到5米范圍內(nèi)進(jìn)行多次識(shí)別。

外參標(biāo)定是將參考相機(jī)的坐標(biāo)和傳感器的坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一，并使用測(cè)試對(duì)象驗(yàn)證標(biāo)定效果。

圖六 內(nèi)參標(biāo)定

圖七 外參標(biāo)定

四、總結(jié)

Option Driver Assistance是CANape的一個(gè)擴(kuò)展模塊。有兩大功能，一是提供DHPR分布式高性能記錄功能，通過(guò)TCP/IP的控制方式，實(shí)現(xiàn)了多傳感器、多記錄主機(jī)之間的同步記錄和觸發(fā)問(wèn)題；二是提供ADAS傳感器的驗(yàn)證和可視化功能，可在多窗口中疊加顯示傳感器輸出的目標(biāo)信息