為了使自動駕駛汽車進入下一個進化階段，車輛必須更全面地了解它們必須安全通過的環境。

特別是，為了準確安全地到達目的地，車輛需要了解可用的路線。目前的技術使用沿道路放置的標記來幫助引導車輛。

雖然對于許多路由是預先確定和固定的應用程序很有用，但這種方法具有局限性。車輛必須遵循規定的路線，如果存在道路封閉等問題，車輛通過替代路線規避問題的選擇有限。也許最重要的是，考慮到部署基于道路的傳感器的成本，車輛可以自主行駛的目的地數量有限。

車輛已經擁有許多攝像頭和各種距離傳感器，例如基于激光雷達的傳感器。這些攝像頭主要為高級駕駛輔助系統（ADAS）提供有關位于車輛周圍并可能在車輛周圍移動的物體的信息。這使得ADAS可以執行許多任務，例如在駕駛員倒車時，如果有人或另一輛車在車輛后面，則提醒駕駛員。

然而，車輛上的攝像頭無法提供汽車實時自動駕駛所需的所有信息。但是，通過訪問準備好的環境 3D 地圖，車輛可以簡化路線處理，支持自適應路由，并通過更好地評估其他車輛的運動來提高安全性。例如，ADAS可以感知即將到來的十字路口，無論它是否交通繁忙，并更好地預測其他車輛如何改變車道或轉彎，而對實時處理資源的影響最小。

構建 3D 地圖的挑戰

3D地圖對自動駕駛汽車有用的原因之一是因為它減輕了車輛實時構建自己的地圖的需求。構建 3D 地圖是極其計算密集型的，使用預先構建的 3D 地圖可以有效地將這項任務從自動駕駛汽車中卸載出來。當 3D 地圖可用時，車輛可以專注于識別和跟蹤環境中的對象，而不必首先確定環境范圍，以便隨后識別環境中的對象。

構建 3D 地圖需要地圖車輛穿過該區域，以繪制和捕獲對自動駕駛汽車至關重要的數據。然后，原始視頻數據將被處理成ADAS更容易使用的格式。

設計一個能夠捕獲構建 3D 地圖所需數據的系統存在許多挑戰：

需要實時視頻捕獲。當今市場上最快的PoE攝像機需要一個10GigE接口來存儲視頻而不會丟失數據。

必須同時拍攝多個攝像機。為3D測繪收集數據的車輛必須從多個角度收集視頻，以捕獲區域的準確表示。

需要高性能計算平臺。除了捕獲和存儲視頻數據外，系統還必須完成許多任務，包括3D映射模型設置和SLAM處理。

車內空間有限。整個3D地圖捕獲系統必須能夠安裝在車輛中。

必須優化電源。3D測繪系統必須針對車載操作進行優化。這包括保持較低的功率要求，以及保護系統免受車輛點火激活時發生的電涌等事件的影響。

惡劣的操作環境需要堅固的實施。汽車是一個惡劣的操作環境。溫度、振動和突然啟動/停止等因素可能導致接口和電路板意外斷開連接，從而中斷處理。

系統必須易于設置。易于設置對于簡化車輛操作、最大限度地減少人為錯誤的機會以及確保可靠的數據采集至關重要。

3D 映射：案例研究

一家日本軟件初創公司與Vecow接洽，希望構建一個3D地圖系統，以支持廣泛的自動駕駛汽車應用，包括自動駕駛汽車、乘用車ADAS、高爾夫球車、AMR、AGV和無人機。Vecow 與該軟件公司合作構建了一個定制的實時計算系統，該系統將提供克服與 3D 地圖捕獲相關的挑戰所需的功能。結果是 ECX-2400 PEG + 雙 PE-7004MX。

ECX-2400 PEG基于 10 級工作站構建千新一代英特爾?至強?/酷睿? i9-10900E 處理器 （CML） AI 計算系統，配備 NVIDIA? Tesla?/Quadro?/GeForce? 顯卡。i9-10900E 使用帶有 10 核 CPU 的英特爾 W480E 芯片組，以支持高性能計算和多個 5G/Wi-Fi 6/4G/3G/LTE/GPRS/UMTS 接口，以實現高速無線數據傳輸。10 核處理器可輕松處理 20 個計算線程，支持在 3D 映射模型設置和 SLAM 處理的同時從多個來源實時捕獲視頻。

PE-7004MX通過英特爾? X550-AT2 4 端口 X 編碼 M12 10GigE IEEE 802.3at PoE+ 擴展卡和 PCI Express x8 為 ECX-2400 PEG 提供強大的接口功能。它還提供高達 25.5W 的功率輸出，每個端口 48V DC 具有 PoE+ 開/關控制。多個 10G USB 接口可用于高速數據傳輸到四個支持 RAID 0、1、5 和 10 的前置可鎖定 SSD 托盤，以實現智能數據保護。兩個 PE-7004MX 可以串聯使用，以增加可用的 PoE+ 端口數量，以支持具有多達 8 個同步視頻源的映射系統。

ECX-2400 PEG 和 PE-7004MX 共同簡化了視頻捕獲，只需減少系統設置工作量即可提高性能可靠性，而無需額外的電源連接。此外，該系統還具有靈活的定制擴展功能，以滿足不同的項目需求，包括雙 PCIe x16 擴展插槽、雙 M.2 插槽和用于定制功能的雙迷你 PCIe。

為了適應車輛的空間限制，該系統提供了市場上八個X編碼M12 10GigE PoE端口的最緊湊的解決方案。這是通過Vecow工程專家的定制設計實現的。在相同的設計下，該系統設計得非常堅固，以確保在車輛惡劣的操作環境中的可靠性。每個 PE-7004MX 都具有堅固的 X 編碼 M12 連接、用于雙 10G PoE+ 卡的轉接卡、帶定制 I/O 的計算機機箱以及用于雙 PCIe 擴展卡的優化機械設計。此外，所有組件的額定工作溫度范圍（-25 至 60°C）。

最后，構建整個系統以優化車載計算的功耗。ECX-2400 PEG 提供直流 12V 至 50V 寬范圍電源輸入，具有 80V 浪涌保護。它還提供軟件點火控制，以確保車輛內的可靠系統運行。

ECX-2400 PEG 和 PE-7004MX 等解決方案對于自動駕駛汽車技術的進步至關重要。借助堅固耐用的實時AI計算系統實時構建3D地圖，OEM將能夠擴展自動駕駛汽車的功能，將其從基于道路的標記中解放出來，并使其能夠安全可靠地行駛在世界各地的所有道路上。

審核編輯：郭婷