前言
随着智能汽車發展戰略制定及百度無人駕駛計程車、滴滴無人駕駛網約車的落地應用，自動駕駛技術支援越來越得到主機廠和供應商的重視。
實作自動駕駛是一個循序漸進的過程，工信部公示《汽車駕駛自動化分級》标準将自動駕駛劃分為6級：
0級：應急輔助
1級：部分駕駛輔助
2級：組合駕駛輔助
3級：有條件自動駕駛
4級：高度自動駕駛
5級：完全自動駕駛
目前自動駕駛技術處于第3級向第4級發展過渡時期，衆多主機廠已實作3級自動駕駛車型量産。搭配自動駕駛技術的車輛在量産階段，出于對自動駕駛算法安全、性能和可靠性多方面考慮，需要對車輛進行道路試驗，采集路試參數進行驗證分析。
道路試驗過程中，采集環境複雜，采集信号數量級高，采集周期長，是以搭建的路試資料采集系統需要具有資料傳輸帶寬高，硬體堅固且耐久的特征。
針對實車資料采集的痛點和難點，德國Vector公司提供了一套完整ADAS Logger解決方案，北彙資訊作為Vector的合作夥伴，一起為客戶提供全方位的解決方案和技術服務。
Vector的ADAS Logger方案
ADAS Logger方案是通用的、且經過驗證的實車路試記錄解決方案。該方案內建了功能強大的資料采集和标定CANape軟體，軟體配置靈活，支援市面上多種型号雷達和攝像頭傳感器，通過DHPR分布式高性能記錄功能，每秒采集并存儲千兆位元組資料。該方案還內建了結構堅固，機械魯棒性能好的資料采集硬體。VX1135是高速測量和标定系統硬體，通過ECU對應的Debug接口通路ADAS ECU内部資料，資料吞吐量大，傳輸速率高；VN5640是用于車載以太網和CAN總線通信的多功能網絡接口卡，具有多種類型接口，能夠采集以太網封包、CAN/CAN FD封包和模拟/數字量；ADAS Logger是一款功能強大且外表堅固的智能資料記錄儀，可并行采集CAN資料、以太網資料、雷達原始資料和視訊流等傳感器資料。資料存儲量4/8/12/16TB可選，具有多種硬體接口，支援PCIe插槽擴充。
圖一：測量系統硬體框圖
北彙資訊工程師基于Vector的ADAS Logger方案，借助ADAS Logger、VN5640、VX1135和Axis攝像頭等傳感器組建的資料采集硬體系統在車内定制化布局安裝，搭配CANape軟體建立與硬體配套的資料采集工程能滿足不同主機廠各車型路試資料采集需求。對于采集得到的離線檔案，工程師通過CANape資料挖掘功能和編寫自定義腳本進行自動化分析，提取分析實車在路試過程中各場景下參數，驗證目标車輛性能。
基于實際項目經驗，将實車資料采集系統實施分為三個方面。
資料采集硬體系統安裝；
資料采集軟體系統搭建；
資料采集離線檔案分析。
資料采集硬體系統安裝
在實車上安裝資料采集硬體系統，需考慮三個方面問題。
攝像頭傳感器布局安全性。外圍采集攝像頭安裝突出，不僅破壞試驗車輛外觀，在車輛路試過程中由于颠簸抖動導緻攝像頭掉落還具有妨礙公共交通的潛在危險。
硬體空間布局合理性。資料采集硬體本身具有一定體積，占用車内空間，出于對實車内部完整性和美觀性以及可靠性的考慮，須最大限度維持實車原有狀态不變的情況下，合理設計資料采集硬體安裝位置，規劃接口線束走向。
硬體系統穩定性。實際路試過程中，道路結構複雜，路面情況随機多變，試驗人員為了應對緊急路面情況會采取諸如緊急制動等駕駛政策。若整套硬體系統結構不穩定，試驗人員實施相應駕駛動作後有硬體滑動脫落的危險，輕則引起資料采集系統故障，中斷當次采集，重則損壞車輛及硬體。
工程師針對以上資料采集硬體系統問題，提出如下解決方案。
攝像頭傳感器隐藏
選擇具有螺栓螺母結構的Axis攝像頭，在車身外部用對應螺母咬合Axis攝像頭固定，貼合固定的攝像頭突出部分僅2厘米左右。
硬體布局合理且穩定
工程師根據實車後備箱實際尺寸和資料采集硬體規格定制工業金屬支架用于放置資料采集硬體，金屬支架底層安置線槽用于采集硬體連接配接線束及資料采集系統供電線束走線，金屬支架通過固定裝置安裝在後備箱，ADAS Logger資料采集主機、VX1135、VN5640和Axis傳感器主單元盒等硬體通過工業導軌或L型鋁合金貼片固定在金屬支架上。
圖二：部分硬體圖
資料采集軟體系統搭建
硬體布局安裝完成之後，通過ADAS Logger中CANape軟體配置硬體裝置通信通道、建立實際路試工程，添加測量信号，即可同步采集實車運作狀态和周圍路試環境。在實際路試采集中，大多數測量子產品至少以1Gb的以太網連接配接到ADAS Logger記錄儀，傳輸資料帶寬高達1GByte/s左右，每個工作日資料存儲數量級高達TB級别。以現有的資料存儲技術，難以達到要求。針對此問題，工程師從以下兩個方面提出解決方案。1、降低無效資料存儲量。2、提供可更換的記錄硬碟。
對路試采集記錄檔案分析發現，檔案中包含重複場景下車輛狀态記錄信号，且這些信号在檔案存儲量占有一定比重。工程師是以使用CANape條件觸發功能記錄檔案，即當車輛到達某一狀态時開始記錄信号，這樣就有效地過濾無用信号，從源頭上緩解記錄壓力。根據實際記錄場景和觸發實作方式，基本可以分為兩類。一類是直接通過采集信号的布爾邏輯組合實作觸發，另一類是借助Matlab搭建的邏輯模型對采集信号狀态進行判斷後實作觸發。
圖三：算法模型
如采集分析發動機轉速大于1500RPM且持續2s條件下整車狀态信号。使用MATLAB搭建算法模型确定發動機狀态，當發動機轉速大于1500RPM且時間超過2s時，算法模型輸出為1，否則輸出為0。将模型封裝為dll檔案，加載到CANape資料采集工程中，并設定工程中判斷條件為1時觸發記錄，即可實作需求。
圖四：dll檔案關聯信号
在實車路試過程中，由于實時存儲的資料量巨大（~1GByte/s），通過無線網絡直接傳輸到計算中心的構想不現實，是以當固态硬碟資料存滿檔案之後，需要替代硬碟記錄。通過實車攜帶可供更換的固态硬碟，目前工作固态硬碟存儲滿狀态後，将該硬碟取下換上新替代硬碟，然後将換下來的固态硬碟運送計算中心。
資料采集離線檔案分析
固态硬碟中存儲的*MF4格式離線檔案，若采用手動分析，無異于大海撈針。CANape提供資料挖掘功能和腳本編寫功能，基于CANape語言Calculation And Script Language(CASL)提供函數功能和具體實作邏輯編寫相應腳本，工程師可以實作對離線檔案自動分析。整個分析流程可以完全的實作自動化，減輕信号分析提取工作量，提高離線分析效率。
圖五：離線分析
如分析實車在路試時進入自動駕駛狀态總時長和總裡程，首先讀取所有離線檔案，找到離線檔案中進入自動駕駛狀态信号光标位置，讀取該位置時間軸和縱軸上自動駕駛裡程，找到離線檔案中退出自動駕駛狀态信号光标位置，讀取該位置時間軸和縱軸上自動駕駛裡程，将兩次讀到的資料相減即可得到自動駕駛總時長和總裡程，避免手動加載離線檔案和人為分析帶來的時間成本和統計誤差。
圖六：分析時間和裡程
北彙資訊不僅提供完整的路試資料采集硬體和軟體，也可根據使用者需求提供專業化的工程服務，包括硬體定制化配置安裝，路試采集軟體工程調試開發，為使用者提供“交鑰匙”式解決方案，友善使用者進行後續的自動駕駛算法和功能驗證。
參考文獻：
1、《CANape 18.0 New Features》 Vector
2、《VN5000 Manual》 Vector
3、《VX1000 System Manual》 Vector
4、《AXIS F44 Dual Audio Input Main Unit》 Axis
5、文中部分圖檔來源于Vector
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