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設計仿真 | VTD傳感器仿真與RDMA技術的應用

設計仿真 | VTD傳感器仿真與RDMA技術的應用

隨著車輛智能化程度不斷提升,車載傳感設備也從最初的1R1V逐步發展到5R10V,甚至出現當下主流的多毫米波(6)、多超聲波(12)、多相機(10+)以及多激光雷達(1~3)的綜合傳感系統。同時,這也對智能駕駛仿真測試軟件及系統在多類型、多數量傳感器仿真過程中的模型真實可靠性、運行實時性、數據傳輸的低延遲性、高帶寬性以及系統可靠性上提出了更加嚴苛的要求。


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在傳感器模型的真實性與可靠性方面,VTD軟件通過對于傳感器建模方法論與技術實現了持續迭代,在相機、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器的物理模型搭建方面積累了豐富的經驗。在相機模型方面,可實現對于鏡頭畸變、相機動態曝光、動態白平衡、動態焦距調整、運動模糊、RAW數據仿真、ISP逆變換等特性的模擬。在激光雷達方面,支持傳統機械式激光雷達以及MEMS的固態(半固態)激光雷達仿真,同時在雷達回波模式設置、鬼影模擬、邊緣膨脹、運動畸變等特性均可實現模擬。


在應對多傳感器數據傳輸的問題上,VTD除了支持常規TCP/IP傳輸外,還支持共享內存SHM的讀寫機制,極大的提升了數據讀寫速率。在傳輸硬件配合的方面,海克斯康工業軟件VTD與NI達成深度合作,雙方基于RDMA技術的應用在多傳感器仿真領域取得了較大的進展。RDMA(Remote Direct Memory Access),全稱遠端內存直接訪問技術,相對于傳統的TCP/IP通信具有以下特點:


CPU Bypass

數據傳輸過程中,僅僅使用操作系統建立通道,后續應用程序可繞過CPU直接進行消息傳遞。可有效降低CPU負載,尤其是在多傳感器仿真使用環境中可有效提升仿真性能,最大限度發揮CPU自身性能。


內核Bypass

IO數據流程可繞過內核,在用戶層完成數據準備后即可直接通知硬件進行數據的收發,避免系統調用和上下文切換所帶來的時間和資源開銷。


零拷貝

減少數據在存儲區域之間的頻繁拷貝,無論本地還是遠端進程均可實現對于設備虛擬內存的直接訪問,無需復制到網絡層,從而有效降低數據傳輸的延遲以及由于拷貝工作帶來的CPU消耗。


高帶寬

相較于傳統在工作站上使用的萬兆網口,RDMA網卡可實現100~200Gb/s的數據傳輸帶寬。對于當前高分辨率(4k)相機、多線固態激光雷達傳感器數據即時傳輸來說RDMA網卡提供了傳統以太網接口無法比擬的優勢。


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目前海克斯康與NI率先在HIL測試領域引入了RDMA技術方案,通過共享內存直接讀取的方法實現了基于RDMA技術的激光雷達以及相機傳感器Raw data數據的獲取與傳輸,同時引入Ecu對于相機回控的機制,從而實現對于VTD攝像頭傳感器的故障注入模擬、曝光、白平衡參數動態調整等特性;相較于傳統方案,RDMA的應用可有效降低仿真工作站cpu在數據傳輸工作上的消耗,提升仿真運行性能以及數據傳輸效率。在系統布局上,可有效優化仿真系統結構,適應更加廣泛的測試系統需求。


隨著對于RDMA技術研究的深入以及VTD IPC技術的應用,未來有望實現直接通過顯存獲取圖像數據,并實現數據的直接傳輸,進一步減少數據傳輸鏈路中的環節。同時,在VTD云仿真的應用中將有助于突破感知數據傳輸瓶頸,為后續將感知模塊引入云仿真平臺提供了有效的數據傳輸保證。


審核編輯(
李娜
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