CN112527003B - 数据传输装置和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种数据传输装置和系统。数据传输装置包括第一传输单元和第二传输单元。第一传输单元包括多个传感器接口并且被配置为通过多个传感器接口从多个传感器接收传感器数据，传感器数据包括传感器状态数据和传感器感测数据，第二传输单元包括计算系统接口并且被配置为从第一传输单元接收传感器数据，并通过计算系统接口将传感器数据发送给计算系统。第一传输单元还包括对传感器感测数据进行第一处理的第一处理模块和对传感器状态数据进行分析的第一分析模块；第二传输单元还包括对传感器感测数据进行第二处理的第二处理模块。第一传输单元是SOC，SOC包括PL部分和PS部分，SOC的PL部分包括第一处理模块，SOC的PS部分包括第一分析模块。

Description

数据传输装置和系统

技术领域

本公开涉及自动驾驶技术，特别涉及在传感器和计算系统之间传输数据的数据传输装置和系统。

背景技术

随着自动驾驶技术的发展，自动驾驶车辆在物流货运、载客等领域已经有所应用。自动驾驶车辆在行驶时，一般是通过自身的传感器，如雷达、相机等感知外部道路信息。之后，由自动驾驶服务器等进行运算，以完成自动驾驶车辆的行驶的决策和规划，最终，控制自动驾驶车辆按照相应的决策和规划进行行驶。为了保证自动驾驶车辆的安全，需要确保传感器和服务器之间稳定的数据传输。

发明内容

本公开提供一种用于在传感器和计算系统之间传输数据的数据传输装置和数据传输系统，以确保传感器和服务器之间稳定的数据传输。

本公开在一方面提供一种用于在传感器和计算系统之间传输数据的数据传输装置，包括：

第一传输单元，所述第一传输单元包括多个传感器接口并且被配置为通过所述多个传感器接口从多个传感器接收传感器数据，所述传感器数据包括传感器状态数据和传感器感测数据，

第二传输单元，所述第二传输单元包括计算系统接口并且被配置为从所述第一传输单元接收所述传感器数据，并通过计算系统接口将所述传感器数据发送给计算系统，

其中，所述第一传输单元还包括第一处理模块和第一分析模块，所述第一处理模块被配置为对所述传感器感测数据进行第一处理，第一分析模块被配置为对所述传感器状态数据进行分析；

其中，所述第二传输单元还包括第二处理模块，所述第二处理模块被配置为对所述传感器感测数据进行第二处理，所述第二处理不同于所述第一处理，

其中，所述第一传输单元是SOC，所述SOC包括PL部分和PS部分，所述SOC的PL部分包括所述第一处理模块，所述SOC的PS部分包括所述第一分析模块。

本公开在另一方面提供一种用于在传感器和计算系统之间传输数据的数据传输系统，所述传感器至少包括第一组传感器和第二组传感器，所述计算系统包括第一计算装置和第二计算装置，所述系统包括：

第一数据传输装置，所述第一数据传输装置包括第一组传感器接口和第一计算系统接口并且被配置为通过所述第一组传感器接口从所述第一组传感器接收第一传感器数据，并通过第一计算系统接口将所述第一传感器数据发送给所述第一计算装置；

第二数据传输装置，所述第二数据传输装置包括第二组传感器接口和第二计算系统接口并且被配置为通过所述第二组传感器接口从所述第二组传感器接收第二传感器数据，并通过第二计算系统接口将所述第二传感器数据发送给所述第二计算装置，

其中所述第一数据传输装置还被配置为通过所述第二数据传输装置将所述第一传感器数据发送给所述第二计算装置，所述第二数据传输装置还被配置为通过所述第一数据传输装置将所述第二传感器数据发送给所述第一计算装置。

根据本申请实施例，由于数据传输装置的用于接收传感器数据的接口（即传感器接口）和数据传输装置的用于输出传感器数据的接口（即计算系统接口），分别形成在不同的单元中，这样可以降低传输装置的复杂度，减少故障，并且在传输装置故障的情况下，有利于查找故障原因。

附图说明

附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，相同的附图标记指代相似的要素。

图1是可以在其中实现本文公开的各种技术的车辆的示意图；

图2是根据本公开的示例实施例的传感器系统的示意图；

图3是根据本公开的另一示例实施例的传感器系统的示意图；

图4是根据本公开的又一示例实施例的传感器系统的示意图；

图5是根据本公开的再一示例实施例的传感器系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本公开中，术语“多个”是指两个或两个以上，除非另有说明。在本公开中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，涵盖所列出的对象中的任何一个以及全部可能的组合方式。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不意图限定其位置关系、时序关系或重要性关系。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的方式实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是可以在其中实现本文公开的各种技术的车辆100的示意图。车辆100可以是轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船只、飞机、直升机、割草机、挖土机、摩托雪橇、航空器、旅游休闲车、游乐园车辆、农场装置、建筑装置、有轨电车、高尔夫车、火车、无轨电车，或其它车辆。车辆100可以完全地或部分地以自动驾驶模式进行运行。车辆100在自动驾驶模式下可以控制其自身，例如车辆100可以确定车辆的当前状态以及车辆所处环境的当前状态，确定在该环境中的至少一个其它车辆的预测行为，确定该至少一个其它车辆执行所预测行为的可能性所对应信任等级，并且基于所确定的信息来控制车辆100自身。在处于自动驾驶模式时，车辆100可以在无人交互的情况下运行。

车辆100可以包括各种车辆系统，例如驱动系统142、传感器系统144、控制系统146、用户接口系统148、计算系统150以及通信系统152。车辆100可以包括更多或更少的系统，每个系统可以包括多个单元。进一步地，车辆100的每个系统和单元之间可以是互联的。例如，计算系统150能够与驱动系统142、传感器系统144、控制系统146、用户接口系统148、和通信系统152中的一个或多个进行数据通信。从而，车辆100的一个或多个所描述的功能可以被划分为附加的功能性部件或者实体部件，或者结合为数量更少的功能性部件或者实体部件。在更进一步的例子中，附加的功能性部件或者实体部件可以增加到如图1所示的示例中。

驱动系统142可以包括为车辆100提供动能的多个可操作部件（或单元）。在一个实施例中，驱动系统142可以包括发动机或电动机、车轮、变速器、电子系统、以及动力（或动力源）。发动机或者电动机可以是如下装置的任意组合：内燃机、电机、蒸汽机、燃料电池发动机、丙烷发动机、或者其它形式的发动机或电动机。在一些实施例中，发动机可以将一种动力源转换为机械能。在一些实施例中，驱动系统142可以包括多种发动机或电动机。例如，油电混合车辆可以包括汽油发动机和电动机，也可以包括其它的情况。

车辆100的车轮可以是标准车轮。车辆100的车轮可以是多种形式的车轮，包括独轮、双轮、三轮、或者四轮形式，例如轿车或卡车上的四轮。其它数量的车轮也是可以的，例如六轮或者更多的车轮。车辆100的一个或多个车轮可被操作为与其他车轮的旋转方向不同。车轮可以是至少一个与变速器固定连接的车轮。车轮可以包括金属与橡胶的结合，或者是其他物质的结合。变速器可以包括可操作来将发动机的机械动力传送到车轮的单元。出于这个目的，变速器可以包括齿轮箱、离合器、差动齿轮和传动轴。变速器也可以包括其它单元。传动轴可以包括与车轮相匹配的一个或多个轮轴。电子系统可以包括用于传送或控制车辆100的电子信号的单元。这些电子信号可用于启动车辆100中的多个灯、多个伺服机构、多个电动机，以及其它电子驱动或者控制装置。动力源可以是全部或部分地为发动机或电动机提供动力的能源。也即，发动机或电动机能够将动力源转换为机械能。示例性地，动力源可以包括汽油、石油、石油类燃料、丙烷、其它压缩气体燃料、乙醇、燃料电池、太阳能板、电池以及其它电能源。动力源可以附加的或者可选地包括燃料箱、电池、电容、或者飞轮的任意组合。动力源也可以为车辆100的其它系统提供能量。

传感器系统144可以包括多个传感器，这些传感器用于感测车辆100的环境和条件的信息。例如，传感器系统144可以包括惯性测量单元（IMU）、GNSS(全球导航卫星系统)收发器（例如全球定位系统（GPS）收发器）、雷达（RADAR）、激光测距仪/LIDAR（或其它距离测量装置）、声学传感器、超声波传感器以及相机或图像捕捉装置。传感器系统144可以包括用于监控车辆100的多个感应器（例如，氧气（O2）监控器、油量表传感器、发动机油压传感器，以及温度、湿度、压力传感器等等）。还可以配置其它传感器。包括在传感器系统144中的一个或多个传感器可以被单独驱动或者被集体驱动，以更新一个或多个传感器的位置、方向，或者这二者。

IMU可以包括传感器的结合（例如加速器和陀螺仪），用于基于惯性加速来感应车辆100的位置变化和方向变化。GPS收发器可以是任何用于估计车辆100的地理位置的传感器。出于该目的，GPS收发器可以包括接收器/发送器以提供车辆100相对于地球的位置信息。需要说明的是，GPS是全球导航卫星系统的一个示例，因此，在一些实施例中，GPS收发器可以替换为北斗卫星导航系统收发器或者伽利略卫星导航系统收发器。雷达单元可以使用无线电信号来感应车辆100所在环境中的对象。在一些实施例中，除感应对象之外，雷达单元还可以用于感应接近车辆100的物体的速度和前进方向。激光测距仪或LIDAR单元（或者其它距离测量装置）可以是任何使用激光来感应车辆100所在环境中的物体的传感器。在一个实施例中，激光测距仪/LIDAR单元可以包括激光源、激光扫描仪、以及探测器。激光测距仪/LIDAR单元用于以连续（例如使用外差检测）或者不连续的检测模式进行工作。相机可以包括用于捕捉车辆100所在环境的多个图像的装置。相机可以是静态图像相机或者动态视频相机。

控制系统146用于控制对车辆100及其部件（或单元）的操作。相应地，控制系统146可以包括各种单元，例如转向单元、动力控制单元、制动单元和导航单元。

转向单元可以是调整车辆100前进方向的机械的组合。动力控制单元(例如可以为油门)，例如可以被用于控制发动机的运转速度，进而控制车辆100的速度。制动单元可以包括用于对车辆100进行减速的机械的组合。制动单元可以以标准方式利用摩擦力来使车辆减速。在其他实施例中，制动单元可以将车轮的动能转化为电流。制动单元也可以采用其它形式。导航单元可以是任何为车辆100确定驾驶路径或路线的系统。导航单元还可以在车辆100行进的过程中动态的更新驾驶路径。控制系统146还可以附加地或者可选地包括其它未示出或未描述的部件（或单元）。

用户接口系统148可以用于允许车辆100与外部传感器、其它车辆、其它计算机系统和/或车辆100的用户之间的互动。例如，用户接口系统148可以包括标准视觉显示装置（例如，等离子显示器、液晶显示器（LCD）、触屏显示器、头戴显示器，或其它类似的显示器），扬声器或其它音频输出装置，麦克风或者其它音频输入装置。例如，用户接口系统148还可以包括导航接口以及控制车辆100的内部环境（例如温度、风扇，等等）的接口。

通信系统152可以为车辆100提供与一个或多个设备或者周围其它车辆进行通信的方式。在一个示例性的实施例中，通信系统152可以直接或者通过通信网络与一个或多个设备进行通信。通信系统152例如可以是无线通信系统。例如，通信系统可以使用3G蜂窝通信（例如CDMA、EVDO、GSM/GPRS）或者4G蜂窝通信（例如WiMAX或LTE），还可以使用5G蜂窝通信。可选地，通信系统可以与无线本地局域网（WLAN）进行通信（例如，使用WIFI®）。在一些实施例中，通信系统152可以直接与一个或多个设备或者周围其它车辆进行通信，例如，使用红外线，蓝牙®，或者ZIGBEE。其它无线协议，例如各种车载通信系统，也在本申请公开的范围之内。例如，通信系统可以包括一个或多个专用短程通信（DSRC）装置、V2V装置或者V2X装置，这些装置会与车辆和/或路边站进行公开或私密的数据通信。

计算系统150能控制车辆100的部分或者全部功能。计算系统150中的自动驾驶控制单元可以用于识别、评估、以及避免或越过车辆100所在环境中的潜在障碍。通常，自动驾驶控制单元可以用于在没有驾驶员的情况下控制车辆100，或者为驾驶员控制车辆提供辅助。在一些实施例中，自动驾驶控制单元用于将来自GPS收发器的数据、雷达数据、LIDAR数据、相机数据、以及来自其它车辆系统的数据结合起来，来确定车辆100的行驶路径或轨迹。自动驾驶控制单元可以被激活以使车辆100能够以自动驾驶模式被驾驶。

计算系统150可以包括至少一个处理器（其可以包括至少一个微处理器），处理器执行存储在非易失性计算机可读介质（例如数据存储装置或存储器）中的处理指令（即机器可执行指令）。计算系统150也可以是多个计算装置，这些计算装置分布式地控制车辆100的部件或者系统。在一些实施例中，存储器中可以包含被处理器执行来实现车辆100的各种功能的处理指令（例如，程序逻辑）。在一个实施例中，计算系统150能够与驱动系统142、传感器系统144、控制系统146、用户接口系统148、和/或通信系统152进行数据通信。计算系统中的接口用于促进计算系统150和驱动系统142、传感器系统144、控制系统146、用户接口系统148、以及通信系统152之间的数据通信。

存储器还可以包括其它指令，包括用于数据发送的指令、用于数据接收的指令、用于互动的指令、或者用于控制驱动系统142、传感器系统144、或控制系统146或用户接口系统148的指令。

除存储处理指令之外，存储器可以存储多种信息或数据，例如图像处理参数、道路地图、和路径信息。在车辆100以自动方式、半自动方式和/或手动模式运行的期间，这些信息可以被车辆100和计算系统150所使用。

尽管自动驾驶控制单元被示为与处理器和存储器分离，但是应当理解，在一些实施方式中，自动驾驶控制单元的某些或全部功能可以利用驻留在一个或多个存储器（或数据存储装置）中的程序代码指令来实现并由一个或多个处理器执行，并且自动驾驶控制单元在某些情况下可以使用相同的处理器和/或存储器（或数据存储装置）来实现。在一些实施方式中，自动驾驶控制单元可以至少部分地使用各种专用电路逻辑，各种处理器，各种现场可编程门阵列（“FPGA”），各种专用集成电路（“ASIC”），各种实时控制器和硬件来实现。

计算系统150可以根据从各种车辆系统（例如，驱动系统142，传感器系统144，以及控制系统146）接收到的输入，或者从用户接口系统148接收到的输入，来控制车辆100的功能。例如，计算系统150可以使用来自控制系统146的输入来控制转向单元，来避开由传感器系统144检测到的障碍物。在一个实施例中，计算系统150可以用来控制车辆100及其系统的多个方面。

虽然图1中显示了集成到车辆100中的各种部件（或单元），这些部件（或单元）中的一个或多个可以搭载到车辆100上或单独关联到车辆100上。例如，计算系统可以部分或者全部地独立于车辆100存在。从而，车辆100能够以分离的或者集成的设备单元的形式而存在。构成车辆100的设备单元之间可以以有线通信或者无线通信的方式实现相互通信。在一些实施例中，可以将附加部件或单元添加到各个系统或从系统中移除一个或多个以上的部件或单元（例如，图1所示的LiDAR或雷达）。

本公开构思了一种用于在传感器和计算系统之间传输数据的数据传输装置和包括该装置的系统。数据传输装置包括第一传输单元和第二传输单元。第一传输单元包括多个传感器接口并且被配置为通过所述多个传感器接口从多个传感器接收传感器数据，第二传输单元包括计算系统接口并且被配置为从所述第一传输单元接收所述传感器数据，并通过所述计算系统接口将所述传感器数据发送给计算系统。由于数据传输装置的用于接收传感器数据的接口（即传感器接口）和数据传输装置的用于输出传感器数据的接口（即计算系统接口），分别形成在不同的单元中，这样可以降低传输装置的复杂度，减少故障，并且在传输装置故障的情况下，有利于查找故障原因。

图2是根据本公开的示例实施例的传感器系统的示意图。如图2所示，传感器系统144包括多个传感器（例如，传感器214、216、218）以及数据传输装置210（也称作传感器单元）。数据传输装置210连接在传感器214、216、218和计算系统150之间。虽然图2中示出了三个传感器，但是，本领域的技术人员可以理解，传感器系统144可以包括更多或更少的传感器。

传感器214、216、218可包括在自动驾驶车辆中使用的各种传感器，例如，惯性测量单元（IMU）、全球导航卫星系统 (GNSS)收发器（例如全球定位系统（GPS）收发器）、雷达（RADAR）、激光测距仪/LIDAR（或其它距离测量装置）、固态激光雷达、声学传感器、超声波传感器以及相机或其它图像捕捉装置。传感器214、216、218还可以包括用于监控车辆的多个传感器（例如，氧气（O₂）监控器、油量表传感器、发动机油压传感器以及温度、湿度、压力传感器等等）。

数据传输装置210可以包括第一传输单元232和第二传输单元234。第一传输单元232和/或第二传输单元234可以以现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路 (ASIC)或系统级芯片（SOC）的形式实现。在一个实施方式中，第一传输单元232和/或第二传输单元234以系统级芯片（SOC）的可编程逻辑（PL）部分（即 SOCPL）实现。

第一传输单元232可以包括芯片间接口225，第二传输单元234可以包括芯片间接口227,第一传输单元232和第二传输单元234可以通过芯片间接口225、227连接。芯片间接口例如可以是芯片到芯片（chip2chip）接口，或者可以实现芯片间连接的任何高速或高带宽接口。

第一传输单元232还可以包括多个传感器接口，例如传感器接口224、226、228，每个传感器接口可以与一个或多个传感器连接。例如，传感器接口224可以与传感器214连接，以从传感器214接收传感器数据，传感器接口226可以与传感器216连接，以从传感器216接收传感器数据，感器接口228可以与传感器218连接，以从传感器218接收传感器数据。第二传输单元234可以包括计算系统接口229，以与计算系统150连接。计算系统150可以包括自动驾驶控制单元。

传感器接口224、226、228和计算系统接口229中的每个可以是控制器局域网络（CAN）接口、通用异步收发传输器（UART）接口、以太网接口（例如，串行千兆位媒质独立接口（SGMII）、吉比特介质独立接口（RGMII））、串行外设接口（SPI）、Base-TX接口（例如Base-T1接口）、相机接口、移动工业处理器接口（MIPI）、集成电路总线（IIC）接口、MIPI相机串行接口（CSI）、高速数字视频接口（例如，FPD-LINK III）、高速外围设备互联标准（PCIe）接口、通用串行总线 (USB)接口、以及各种通用输入/输出(GPIO)接口。

在一个实施方式中，第一传输单元232的各个传感器接口互不相同（即采用不同的传输协议）。

在一个实施方式中，第一传输单元232的至少两个传感器接口互不相同（即采用不同的传输协议）。

在一个实施方式中，第一传输单元232包括CAN接口、UART接口、相机接口、SPI接口以及以太网接口（例如，SGMII接口和RGMII接口）中的一个或多个。CAN接口与超声波传感器和/或IMU连接，UART接口与IMU和/或GNSS收发器（例如GPS收发器）连接，相机接口（例如，MIPI接口或FPD-LINK III接口）与相机连接（或者经由串行器和解串器与相机连接），一个以太网接口与固态激光雷达连接，一个以太网接口与LIDAR、雷达和/或超声波传感器连接，SPI接口与监控装置连接（监控装置将在下文详细介绍）。计算系统接口229以是以太网接口（或任何其他高速或高带宽接口）。

在一个实施方式中，数据传输装置210还包括电源236、238以及监控装置235。电源236用于给第一传输单元232、第二传输单元234以及解串器（如果存在的话）供电。例如，电源236对第一传输单元232和第二传输单元234每个供电的电压可以为5伏特，电流可以为25安培，电源236对解串器供电的电压可以为12伏特，电流可以为7安培。电源238例如可以是满足ASIL-D 级标准的电源，用于给监控装置235供电。监控装置235用于对第一传输单元232、第二传输单元234和电源236进行监控。

在一个实施方式中，数据传输装置210还包括以太网子系统，其中，一个或多个传感器（例如，固态激光雷达、LIDAR、雷达和/或超声波传感器）通过以太网子系统与第一传输单元232连接，第二传输单元234通过以太网子系统与计算系统150连接。监控装置235除了对第一传输单元232、第二传输单元234和电源236进行监控外，还可以对以太网子系统进行监控。

在一个实施方式中，数据传输装置210的传感器接口的数目大于计算系统接口的数目，这特别是在计算系统的接口数目有限的情况下是有益的。在计算系统的接口数目有限的情况下如果把传感器直接连接到计算系统，则只能使用非常有限数目的传感器。而根据本申请，多个传感器连接在数据传输装置210上，这些传感器将采集的数据发送给数据传输装置，由数据传输装置将这些传感器数据转发给计算系统。而数据传输装置可以仅使用少量的接口（例如仅一个接口）与计算系统连接以传输传感器数据。这样可以极大的扩展了车辆（例如，自动驾驶车辆）上可安装的传感器的数目，同时又节省了计算系统有限的接口。

在一个实施方式中，至少一个传感器（例如传感器214）是相机。相机中包括有图像传感器和串行器。数据传输装置210包括解串器。串行器通过同轴线或双绞线与所述解串器连接。图像传感器用于采集图像数据，并将采集的图像数据传输给串行器。串行器用于将从图像传感器接收到的图像数据转换成串行差分信号，并将串行差分信号发送给解串器。解串器用于将从串行器接收到的串行差分信号解析成图像数据，并将解析得到的图像数据通过传感器接口224发送给第一传输单元232。

根据本申请，数据传输装置的用于接收传感器数据的接口（即传感器接口）和数据传输装置的用于输出传感器数据的接口（即计算系统接口），分别形成在不同的单元中（例如，形成在不同的芯片上，如不同的FPGA上或不同的SOCPL上），这样可以降低数据传输装置的复杂度，从而减小数据传输装置发生故障的可能性，这对于自动驾驶车辆尤其是有益的。自动驾驶车辆在行驶的过程中，如果自动驾驶控制单元不能及时获得传感器数据，很有可能会导致灾难性后果。另外，由于数据传输装置的用于接收传感器数据的接口（即传感器接口）和数据传输装置的用于输出传感器数据的接口（即计算系统接口），分别形成在不同的单元中，这样可以降低数据传输装置的复杂度，在数据传输装置故障的情况下，有利于查找故障原因。

根据本申请，监控装置235对第一传输单元232、第二传输单元234、电源236以及其他部件（例如解串器和/或以太网子系统）进行监控（例如，监控装置可以监控这些部件或单元的电压或电流等，并将其与预定的阈值进行比较），这样能及时发现这些部件的故障，监控装置可以根据故障的性质判断要采取的动作，例如，紧急停车。监控装置也可以将故障报告给计算系统或者各种车辆控制器（例如，数字信号处理器（DSP）、电子控制单元（ECU）或者整车控制器（VCU）），由计算系统或者这些车辆控制器判断要采取的动作。而由于监控装置235由比电源236安全等级更高的电源238供电，这样可以保证监控装置235的稳定工作。

图3是示出根据本公开的另一示例实施例的传感器系统的示意图。与图2的传感器系统不同在于图3的传感器系统还包括了处理模块321和323。为了避免繁琐，下文重点描述图3的传感器系统与图2的传感器系统不同之处。如图3所示，数据传输装置310包括第一传输单元332和第二传输单元334。第一传输单元332包括用于处理传感器数据的处理模块321，第二传输单元334包括用于处理传感器数据的处理模块323。处理模块321配置成经由传感器接口224、226、228从传感器接收传感器数据并处理该传感器数据，经由芯片间接口225、227将处理的传感器数据传送至处理模块323，处理模块323进一步处理该传感器数据，然后经由计算系统接口229将处理的传感器数据传送至计算系统150。

处理模块321和/或处理模块323可以对所有的传感器数据均进行处理或者只处理来自部分传感器接口（或部分传感器）的传感器数据。

在一个实施方式中，处理模块321对传感器数据进行的处理包括例如格式转换、错误检查等。处理模块323对传感器数据进行的处理包括数据融合等。

在一个实施方式中，处理模块321和/或处理模块323包括多个处理子模块，每个处理子模块与一个传感器接口或者与一个传感器类型对应，从而处理从对应传感器接口（或对应类型的传感器）获得的传感器数据。例如，如果传感器214为相机，则对应的处理子模块可执行各种图像处理操作，以处理由相机捕获的图像数据。类似地，如果传感器216为LIDAR，则对应的处理子模块可以配置成处理LIDAR数据（例如点云数据）。即，根据特定传感器的类型，相应处理子模块可配置成使用与传感器的类型相对应的特定过程或方法来处理相应传感器数据。处理模块321和处理模块323对相机数据（即相机捕获的图像数据）可以进行的处理包括图像信号处理（ISP）、压缩、调整尺寸、旋转等，对Lidar获取的点云数据的处理包括点云去噪、点云配准、点云分割、点云合并、点云精简、点云排序和点云派生等。处理模块321和/或处理模块323还可以对GPS捕获的位置数据进行去噪等处理，或者解析GPS的协调世界时（UTC），从而向传感器或计算系统提供精确的时间戳。

在一个实施方式中，处理模块321和处理模块323对传感器数据进行不同的处理。例如处理模块321对相机数据进行图像信号处理（ISP），这包括：自动曝光控制（AEC）、自动增益控制（AGC）、自动白平衡（AWB），黑电平校正、颜色校正、噪声去除、颜色插值、gamma 矫正和/或色彩与对比度加强。处理模块323对相机数据进行压缩、调整尺寸、旋转等处理。本申请不限制各种传感器数据处理在处理模块321和处理模块323之间的具体划分，也不限制处理模块321和处理模块323对传感器数据的具体处理方式。

图4是示出根据本公开的另一示例实施例的传感器系统的示意图。图4实施例的传感器系统与图3实施例的传感器系统类似，不同在于图4的数据传输装置410的第一传输单元432和第二传输单元434，还包括了分析模块421和423以及计算系统接口436和438。为了避免繁琐，下文重点描述图4的传感器系统与图3的传感器系统不同之处。

在一个实施方式中，传感器接口224、226、228从传感器接收的传感器数据包括传感器状态数据和传感器感测数据（即传感器感测或采集的周围环境数据，例如，相机捕获的图像数据，Lidar捕获的点云数据，或者GPS捕获的位置数据）。处理模块321、323负责处理传感器感测数据（例如，传感器采集的位置、图像、点云等数据），分析模块421和423负责分析传感器状态数据。分析模块421从传感器接口224、226、228接收传感器状态数据（例如，传感器的工作状态、传感器的连接状态、传感器每秒输出帧数、传感器的电压或温度等数据），分析模块423从芯片间接口227接收传感器状态数据。传感器的工作状态例如可以包括传感器运行、空闲或异常等。分析模块421和423可以对传感器状态数据进行分析，例如，将传感器状态数据（例如传感器每秒输出帧数、传感器的电压或温度等数据）与阈值进行比较，以判断传感器是否处于故障状态。随后，分析模块421和423可以分别通过计算系统接口436和438向计算系统150报告分析结果，或者将分析结果报告给监控装置235，监控装置235可以根据分析模块的分析结果判断要采取的动作。

计算系统接口436和438每个可以是控制器局域网络（CAN）接口、通用异步收发传输器（UART）接口、以太网接口（例如，串行千兆位媒质独立接口（SGMII）、吉比特介质独立接口（RGMII））、串行外设接口（SPI）、Base-TX接口（例如Base-T1接口）、相机接口、移动工业处理器接口（MIPI）、集成电路总线（IIC）接口、MIPI相机串行接口（CSI）、高速数字视频接口（例如，FPD-LINK III）、高速外围设备互联标准（PCIe）接口、通用串行总线 (USB)接口、以及各种通用输入/输出(GPIO)接口。在一个实施方式中，计算系统接口229是以太网接口（或任何其他高速或高带宽接口）。

在一个实施方式中，代替从传感器接口224、226、228接收传感器状态数据，分析模块421可以从处理模块321接收传感器状态数据。类似的，代替从芯片间接口227接收传感器状态数据，分析模块423可以从处理模块323接收传感器状态数据。

在一个实施方式中，分析模块421和423每个可以包括多个应用程序（APP），这些应用程序分别分析不同类型传感器的状态数据。例如，一个APP负责分析惯性测量单元（IMU）的状态数据、一个APP负责分析全球导航卫星系统 (GNSS)收发器的状态数据、一个APP负责分析雷达（RADAR）的状态数据、一个APP负责分析LIDAR的状态数据、一个APP负责分析固态激光雷达的状态数据、一个APP负责分析声学传感器的状态数据、一个APP负责分析超声波传感器的状态数据、一个APP负责分析相机的状态数据。

在一个实施方式中，分析模块421和423还分析传感器接口224、226、228、处理模块321、芯片间接口225、芯片间接口227、处理模块323、以及计算系统接口229间的数据传输，以确定数据传输中是否发生数据丢失等现象。

在一个实施方式中，传感器接口224、226、228与传感器214、216、218之间还存在其他部件，例如，串行器或解串器。这时，分析模块421和423还对这些部件的状态数据（例如工作状态、连接状态、每秒输出帧数、电压或温度等数据）进行分析。

在一个实施方式中，第一传输单元432和第二传输单元434每个可以以系统级芯片（SOC）的形式实现，系统级芯片（SOC）可以包括处理系统（PS）部分（SOCPS）和可编程逻辑（PL）部分（SOCPL）。分析模块421和423以及计算系统接口436和438可以位于系统级芯片（SOC）的处理系统（PS）部分，处理模块321、323、芯片间接口225、227以及计算系统接口229可以位于系统级芯片（SOC）的可编程逻辑（PL）部分。传感器接口224、226、228可以位于系统级芯片（SOC）的可编程逻辑（PL）部分或者系统级芯片（SOC）的处理系统（PS）部分。

根据本申请实施例，为及时了解各个传感器的工作状态，以便在传感器发生异常时能够及时获知并进行处理，分析模块421和423的各个APP接收相应传感器的状态数据的过程中实时/周期性的分析传感器的工作状态，根据该分析结果确定出异常传感器，并进行报警或生成提醒信息。此外分析模块421和423还实时或周期性的将各传感器的工作状态的分析结果同步到计算系统150。

根据本申请实施例，由分析模块421和423及时获取并分析传感器的工作状态，从而在传感器故障时能够及早发现，以保证车辆，尤其是自动驾驶车辆的安全。而如果不是由分析模块421和423分析传感器的工作状态，而是交给计算系统150进行分析。那么一方面这会极大的增加计算系统的负荷（自动驾驶车辆的计算系统由于需要处理大量传感器数据，来确定车辆的行驶路径或轨迹，其负荷非常巨大），另一方面获得传感器故障分析结果的时间会延迟。

图5是示出根据本公开另一示例实施例的传感器系统的示意图。与图2的传感器系统不同在于图5的传感器系统包括了多个数据传输装置，并且在每个数据传输装置中包括了相应的传输装置接口。特别是，图5的数据传输装置510与图2的数据传输装置210基本相同，不同在于图5的数据传输装置510还包括传输装置接口526。为了避免繁琐，下文重点描述图5的传感器系统与图2的传感器系统不同之处。还需要说明的是，为了简化图5没有示出监控装置和电源，但是本领域的技术人员可以理解，图5的传感器系统的每个数据传输装置都可以包括与图2的传感器系统类似的监控装置和电源。

如图5所示，传感器系统144包括多个传感器（例如，传感器214、215、216、217、218）以及数据传输装置510和511。这些传感器可包括在自动驾驶车辆中使用的各种传感器，例如，惯性测量单元（IMU）、全球导航卫星系统 (GNSS)收发器（例如全球定位系统（GPS）收发器）、雷达（RADAR）、激光测距仪/LIDAR（或其它距离测量装置）、固态激光雷达、声学传感器、超声波传感器以及相机或其它图像捕捉装置。这些传感器还可以包括用于监控车辆100的多个传感器（例如，氧气（O₂）监控器、油量表传感器、发动机油压传感器以及温度、湿度、压力传感器等等）。计算系统150包括计算装置151和152。计算装置151和152每个可以都包括存储器、处理器和自动驾驶控制单元。数据传输装置510连接在传感器214、216、218和计算装置151之间。数据传输装置511连接在传感器215、217和计算装置152之间。虽然图2中示出了五个传感器，但是，本领域的技术人员可以理解，传感器系统144可以包括更多或更少的传感器。

在一个实施方式中，芯片间接口227从芯片间接口225接收的数据除了通过计算系统接口229发送给计算装置151外，还会经传输装置接口526、528以及计算系统接口289发送给计算装置152。同样，芯片间接口287从芯片间接口285接收的数据除了通过计算系统接口289发送给计算装置152外，还会经传输装置接口528、526以及计算系统接口229发送给计算装置151。

在一个实施方式中，数据传输装置511具有与数据传输装置510相同的结构。

在一个实施方式中，与数据传输装置511与数据传输装置510具有不同的结构。例如，数据传输装置511的芯片间接口285、287，计算系统接口289以及传输装置接口528分别与数据传输装置510的芯片间接口225、227，计算系统接口229以及传输装置接口526相同，但是数据传输装置511具有比数据传输装置510更少的传感器接口。也就是说，传输单元274与传输单元234相同，但是传输单元272与传输单元232包含的传感器接口数目不同。

在一个实施方式中，传输装置接口526、528每个可以是控制器局域网络（CAN）接口、通用异步收发传输器（UART）接口、以太网接口（例如，串行千兆位媒质独立接口（SGMII）、吉比特介质独立接口（RGMII））、串行外设接口（SPI）、Base-TX接口（例如Base-T1接口）、相机接口、移动工业处理器接口（MIPI）、集成电路总线（IIC）接口、MIPI相机串行接口（CSI）、高速数字视频接口（例如，FPD-LINK III）、高速外围设备互联标准（PCIe）接口、通用串行总线 (USB)接口、以及各种通用输入/输出(GPIO)接口。

虽然图5中示出数据传输装置511和数据传输装置510连接到不同的传感器，但是本领域的技术人员可以理解，数据传输装置511和数据传输装置510可以连接相同的传感器（例如，数据传输装置511和数据传输装置510每个都与传感器214、215、216、217和218连接），或者，数据传输装置511和数据传输装置510连接的传感器部分相同。

在一个实施方式中，传输单元232和272每个在传感器接口与芯片间接口之间都具有与图3的处理模块321类似的处理模块，传输单元234和274每个在芯片间接口与计算系统接口之间都具有与图3的处理模块323类似的处理模块。

在一个实施方式中，传输单元232和272每个都具有与图4的分析模块421和计算系统接口436类似的分析模块和计算系统接口，传输单元234和274每个都具有与图4的分析模块423和计算系统接口438类似的分析模块和计算系统接口。

根据本申请，由于采用了多个数据传输装置分别与不同的计算装置连接，且这些数据传输装置和计算装置共享数据，可以保证在一个数据传输装置或一个计算装置故障的情况下，自动驾驶车辆继续安全行驶。

虽然已经参照附图描述了本公开的示例性实施例或示例，但应理解，上文的示例性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的具体形式。根据以上教导内容，很多修改和变型都是可能的。因此，所公开的主题不应当限于本文所述的任何单个实施例或示例，而应当根据所附权利要求书的广度和范围来解释。

Claims (4)

1.一种数据传输系统，其特征在于，包括：

第一数据传输装置，所述第一数据传输装置包括第一组传感器接口和第一计算系统接口并且被配置为通过所述第一组传感器接口从第一组传感器接收第一传感器数据，并通过所述第一计算系统接口将所述第一传感器数据发送给第一计算装置；

第二数据传输装置，所述第二数据传输装置包括第二组传感器接口和第二计算系统接口并且被配置为通过所述第二组传感器接口从第二组传感器接收第二传感器数据，并通过所述第二计算系统接口将所述第二传感器数据发送给第二计算装置，

其中，所述第一数据传输装置还被配置为通过所述第二数据传输装置将所述第一传感器数据发送给所述第二计算装置，

其中，所述第二数据传输装置还被配置为通过所述第一数据传输装置将所述第二传感器数据发送给所述第一计算装置，

其中，所述第一数据传输装置包括第一传输单元和第二传输单元，所述第一传输单元包括所述第一组传感器接口并且被配置为通过所述第一组传感器接口从所述第一组传感器接收所述第一传感器数据，所述第二传输单元包括所述第一计算系统接口并且被配置为从所述第一传输单元接收所述第一传感器数据，并通过所述第一计算系统接口将所述第一传感器数据发送给所述第一计算装置，

其中，所述第一传感器数据包括传感器状态数据和传感器感测数据，

其中，所述第一传输单元还包括第一处理模块和第一分析模块，所述第一处理模块被配置为对所述传感器感测数据进行第一处理，所述第一分析模块被配置为对所述传感器状态数据进行分析，

其中，所述第一传输单元是SOC，所述SOC包括PL部分和PS部分，所述SOC的PL部分包括所述第一处理模块，所述SOC的PS部分包括所述第一分析模块，

其中，所述第二传输单元还包括第二处理模块，所述第二处理模块被配置为对所述传感器感测数据进行第二处理，所述第二处理不同于所述第一处理。

2.如权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述第一组传感器不同于所述第二组传感器。

3.如权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述第二传输单元还包括第二分析模块，所述第二分析模块被配置为对所述传感器状态数据进行分析。

4.如权利要求3所述的数据传输系统，其特征在于，所述第二传输单元是SOC，所述SOC包括PL部分和PS部分，所述SOC的PL部分包括所述第二处理模块，所述SOC的PS部分包括所述第二分析模块。

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