CN114228638A - 一种l4级自动驾驶车辆车端超级数据传输系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所设计的车辆端超级数据传输系统，通过中央网关将自动驾驶车辆大数据量的传感器如激光雷达和摄像头实时数据接入，并通过内部的协议转换，实现两种格式数据的统一上传，并通过PCIe接口实现与自动驾驶域控制器端到端传输，在提高系统的传输效率同时，减少了车内传感器线束部署带来的工作量，并能够减少线束整体长度，到达降成本效果。
Description
技术领域
本发明涉L4级及以上自动驾驶汽车技术领域，具体的是设计一种自动驾驶车辆车端超级数据传输系统，并在量产Sharing-VAN车型上进行搭载。
背景技术
无人驾驶车辆上，随着对系统功能及需要适应场景的复杂性增加，传感器种类和数量也随之提高，且各传感器的数据传输介质和接口不尽相同。传统方式下，各传感器的数据采用单独的通道和特定的线材链路进行传输；而自动驾驶系统对数据的实时性要求较高，大数据量的传输对传输线材材质和线长提出了较为苛刻的要求；为了提高自动驾驶传感器数据传输效率并降低特用线材的通信成本，设计一种超级数据传输系统，通过将传感器数据集中收集并转换，通过一条超级数据链路统一发送到自动驾驶域控制器进行处理，既提高了数据传输的实时性，又降低了整体的通信线束成本。
发明内容
本发明的目的就是要设计一种L4级自动驾驶车载端超级数据传输系统。为实现此目的，本发明所设计的超级数据传输系统，通过设计一个中央网关处理器，来接收各类型传感器数据，含多路激光雷达数据采集，多路摄像头图像数据采集、解码及协议转换，并通过高速的PCIe接口传输到自动驾驶域控制器内部进行融合处理。其具体技术方案如下所述。
作为第一方面，本发明提供了一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输系统，所述系统包括数据处理中央网关和自动驾驶域控制器数据处理模组，其中：
数据处理中央网关，负责自驾驶系统传感器数据接收及处理，主要包括激光雷达数据接收和处理，摄像头数据解析和协议转换，PCIe数据打包和转换；
自动驾驶域控制器数据处理模组：负责接收中央网关转发的传感器数据。
结合第一方面，在其可能发生的任意一种情况下的第一种情况为，数据处理中央网关包括中央网关控制器和与自动驾驶域控制器数据处理模组相配的数据传输芯片模组，其中：
中央网关控制器负责激光雷达数据和摄像数据的接入，将摄像头SCI-2数据转换成PCIe数据格式，将激光雷达及转换后的摄像头数据进行打包；
数据传输芯片模组负责PCIe数据传输与转换。
结合上述第一种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第二种情况为，中央网关控制器包括千兆交换机芯片、四路解串器芯片、协议转换芯片，其中：
千兆交换机芯片模组：负责激光雷达数据接入；
四路解串器芯片模组：负责摄像数据接入；
协议转换芯片模组：负责将摄像头SCI-2数据转换成PCIe数据格式。
结合上述第一、二种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第三种情况为，中央网关控制器内嵌有摄像头驱动、协议转换驱动及数据转换、PEIe驱动EP端；自动驾驶域控制器数据处理模组内嵌有PCIe驱动RC端。
作为第二方面，本发明公开了一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输装置，所述装置为上述系统的硬件部分，所述装置包括若干个激光雷达、若干个摄像头、RTL8367S千兆交换机板、VA608A接口板一、VA608A接口板二、NXP S32V234接口板、MAX9286数据板；
RTL8367S千兆交换机板的以太网接口与若干个激光雷达的以太网接口分别通过以太网进行连接，其通过以太网与VA608A接口板一的以太网接口连接；
MAX9286数据板的LVDS接口与若干个摄像头的LVDS接口分别连接，其CSI-2接口与NXP S32V234接口板的CSI-2接口连接；
NXP S32V234接口板的MINI-PCIE接口与VA608A接口板一的PCIE x4接口连接；
两个VA608A接口板之间的HDBASE-T接口通过HDBASE-T总线进行数据交换；
VA608A接口板二的PCIE x4接口与自动驾驶域控制器的上一级控制器的PCIE x4接口连接、RJ45接口与自动驾驶域控制器的上一级控制器的TE2013595-1接口连接。
结合第二方面，在其可能发生的任意种情况下的第四种情况为，NXP S32V234接口板的MINI-PCIE接口通过接口转换板转换为PCIE x1接口，再通过PCIE转接线将PCIE x1接口转换为PCIE x4接口，再与VA608A接口板一的PCIE x4接口连接。
作为第三方面，本发明提供了一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输方法，所述方法供上述系统的运行；所述方法的步骤为：
多路激光雷达数据通过以太网链路将UDP数据发送给数据处理中央网关；数据处理中央网关在内部将多路激光类数据通过以太网打包发送给数据传输模组；
同时，多路摄像头数据采用GSML数据传输至解串器解码后，通过CS1-2的数据格式发送至协议转换芯片，转换为PCIe接口数据格式，并通过协议转换芯片的PCIe端口发送至数据处理中央网关内部的数据传输芯片；
数据处理中央网关将收集的激光雷达及摄像头数据进行打包后，通过HDBASE-T总线进行数据交换。
作为第四方面，本发明提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或多个程序指令，所述程序指令被处理器执行时，完成上述的任意一种方法。
作为第五方面，本发明提供了一种车辆，所述车辆安装有上述的系统及配套的硬件装置，还包括上述的存储设备，其存储的程序指令供系统运行所用。
本发明的有益效果是：
实现两种格式数据的统一上传，并通过PCIe接口实现与自动驾驶域控制器端到端传输，在提高系统的传输效率同时，减少了车内传感器线束部署带来的工作量，并能够减少线束整体长度，到达降成本效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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它的附图。
图1为本发明的车端超级数据传输系统架构图；
图2为本发明的车端超级数据传输硬件架构图；
图3为本发明的S32V234的Mini-PCIE接口电路图；
图4为本发明的VA608A的PCIEx4接口电路图；
图5为本发明的车端超级数据传输软件架构图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。
本发明的L4级自动驾驶车端超级数据传输系统主要包括：
（1）数据处理中央网关：负责自驾驶系统传感器数据接收及处理，主要包括激光雷达数据接收和处理，摄像头数据解析和协议转换，PCIe数据打包和转换；
（2）自动驾驶域控制器数据处理模组：负责接收中央网关转发的传感器数据。
以下结合附图和具体实施对本发明作进一步的详细说明：
本系统实现的数据传输包含多路激光雷达数据采集，多路摄像头图像数据采集、解码及协议转换，设计能独立工作的数据处理中央网关，包括中央网关控制器和与自动驾驶域控制器数据处理模组相配的数据传输芯片VA608A模组。其中，中央网关控制器负责激光雷达数据和摄像数据的接入，将摄像头SCI-2数据转换成PCIe数据格式，将激光雷达及转换后的摄像头数据进行打包。数据传输芯片VA608A模组负责PCIe数据传输与转换。
如图1所示。数据处理中央网关的核心器件包括：
（1）千兆交换机芯片模组（RTL8367S）：负责激光雷达数据接入；
（2）四路解串器芯片模组（MAX9286）：负责摄像数据接入；
（3）协议转换芯片模组（NXP S32V234）：负责将摄像头SCI-2数据转换成PCIe数据格式；
（4）数据传输芯片模组（VA608A）：负责PCIe数据传输与转换。
其系统运行方法步骤如下：
5路激光雷达数据通过以太网链路将UDP数据发送给数据处理中央网关，数据处理中央网关在内部将5路激光类数据通过以太网打包发送给数据传输芯片VA608A模组。本车的摄像头采用GSML数据传输，摄像头的原始数据经过四路解串器芯片MAX9286模组解码后，通过CS1-2的数据格式发送至协议转换芯片NXP S32V234模组，将摄像头的原始数据转换为PCIe接口数据格式，并通过协议转换芯片NXP S32V234模组的PCIe端口发送至数据处理中央网关内部的数据传输芯片VA608A模组。数据处理中央网关内部将收集的激光雷达及摄像头数据进行打包后，通过HDBASE-T总线进行数据交换，以满足自动驾驶域控制器对传感器数据的实时性要求。HDBASE-T的传输速率将达到2.5Gb/s，并且链路长度最大可延伸至15m，提高整体线束布置的灵活性。
硬件部分，硬件部分采用分功能的模块结构，各模块之间配接总线接口，如图2所示，具体描述如下：
（1）激光雷达硬件接入
电源需求：DC9~36V/0.8A；
电源供给：DC12V/6A（5路共享）；
数据接口：以太网接口；
数据接口供给：5口千兆交换机（4口分别接4路激光雷达，1口上传数据）；
千兆交换机板采用主芯片为RTL8367S的交换机裸板。
（2）摄像头硬件接入
电源及信号需求：电源12V/170mA，信号同轴线缆；
电源及信号供给：采用两块MAX9286数据板，每块板提供4路LVDS接口（FAKRA连接器，公头，Z型），可接4路摄像头，数据上传采用CSI-2接口；
（3）数据处理中央网关内的协议转换芯片NXP S32V234模组与数据传输芯片VA608A模组的连接方案
S32V234接口板提供标准的M.2接口形式的MINI-PCIE（PCI EXP 52）,但VA608A扩展接口板提供的金手指形式的PCIE x4和Slot形式的PCIE x8。二者无法直接相连，需要单独配置接口电路，其配置的接口电路如图3、4所示。
M.2接口的Mini-PCIE接口上有PCIE-x1的通讯接口：时钟信号（11:REFCLK-，13:REFCLK+）、数据接收端（23:PER0+，25:PER0-）、数据发送端（31:PET0+，33:PET0-）。通过转换板将M.2接口转成Slot的PCIE-x1，通过PCIE转接线将其转成PCIE-x4的Slot插槽便可链接到VA608上。
（4）自动驾驶域控制器数据传输模组
本系统中的自动驾驶域控制器的数据接口是PCIE x16的Slot插槽和TE2013595-1的以太网接口。VA608A模组提供有是PCIE x4的金手指，可直接与上级控制器相连。以太网部分则需要制作转接线分别连接VA608A提供的RJ45插座和TE2013595-1插座。该部分的VA608A模组供电采用AC220V转DC12V/5A的电源适配器独立供电。
软件设计部分，软件架构如图5所示。系统软件基于LINUX内核开发，中央网关中，主要包括摄像头驱动、数据协议转换模块S32V234驱动及数据转换、PEIe驱动EP端；自动驾驶域控制器部分主要包括PCIe驱动RC端；
应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为在阅读本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输系统，其特征在于，所述系统包括数据处理中央网关和自动驾驶域控制器数据处理模组，其中：
数据处理中央网关，负责自驾驶系统传感器数据接收及处理，主要包括激光雷达数据接收和处理，摄像头数据解析和协议转换，PCIe数据打包和转换；
自动驾驶域控制器数据处理模组：负责接收中央网关转发的传感器数据。
2.根据权利要求1所述的一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输系统，其特征在于，数据处理中央网关包括中央网关控制器和与自动驾驶域控制器数据处理模组相配的数据传输芯片模组，其中：
中央网关控制器负责激光雷达数据和摄像数据的接入，将摄像头SCI-2数据转换成PCIe数据格式，将激光雷达及转换后的摄像头数据进行打包；
数据传输芯片模组负责PCIe数据传输与转换。
3.根据权利要求2所述的一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输系统，其特征在于，中央网关控制器包括千兆交换机芯片、四路解串器芯片、协议转换芯片，其中：
千兆交换机芯片模组：负责激光雷达数据接入；
四路解串器芯片模组：负责摄像数据接入；
协议转换芯片模组：负责将摄像头SCI-2数据转换成PCIe数据格式。
4.根据权利要求2或3所述的一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输系统，其特征在于，
中央网关控制器内嵌有摄像头驱动、协议转换驱动及数据转换、PEIe驱动EP端；
自动驾驶域控制器数据处理模组内嵌有PCIe驱动RC端。
5.一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输装置，其特征在于，所述装置为权利要求1-4其中任意一个所述系统的硬件部分，所述装置包括若干个激光雷达、若干个摄像头、RTL8367S千兆交换机板、VA608A接口板一、VA608A接口板二、NXP S32V234接口板、两块MAX9286数据板；
RTL8367S千兆交换机板的以太网接口与若干个激光雷达的以太网接口分别通过以太网进行连接，其通过以太网与VA608A接口板一的以太网接口连接；
MAX9286数据板的LVDS接口与若干个摄像头的LVDS接口分别连接，其CSI-2接口与NXPS32V234接口板的CSI-2接口连接；
NXP S32V234接口板的MINI-PCIE接口与VA608A接口板一的PCIE x4接口连接；
两个VA608A接口板之间的HDBASE-T接口通过HDBASE-T总线进行数据交换；
VA608A接口板二的PCIE x4接口与自动驾驶域控制器的上一级控制器的PCIE x4接口连接、RJ45接口与自动驾驶域控制器的上一级控制器的TE2013595-1接口连接。
6.根据权利要求5所述的一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输装置，其特征在于，NXP S32V234接口板的MINI-PCIE接口通过接口转换板转换为PCIE x1接口，再通过PCIE转接线将PCIE x1接口转换为PCIE x4接口，再与VA608A接口板一的PCIE x4接口连接。
7.一种L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输方法，其特征在于，所述方法供权利要求3或4所述系统的运行；所述方法的步骤为：
多路激光雷达数据通过以太网链路将UDP数据发送给数据处理中央网关；数据处理中央网关在内部将多路激光类数据通过以太网打包发送给数据传输模组；
同时，多路摄像头数据采用GSML数据传输至解串器解码后，通过CS1-2的数据格式发送至协议转换芯片，转换为PCIe接口数据格式，并通过协议转换芯片的PCIe端口发送至数据处理中央网关内部的数据传输芯片；
数据处理中央网关将收集的激光雷达及摄像头数据进行打包后，通过HDBASE-T总线进行数据交换。
8.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或多个程序指令，所述程序指令被处理器执行时，完成权利要求7所述的一种方法。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有权利要求1-4其中任意一项所述的L4级自动驾驶车辆车端超级数据传输系统。
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