一、前言

隨著汽車輔助駕駛技術的不斷進步，汽車上使用的傳感器和控制器也越來越多。許多新車型都已經搭載了5個毫米波雷達、10個以上的自動駕駛攝像頭、1個車內駕駛員檢測攝像頭、5個激光雷達等傳感器，這些傳感器的數據量無疑是巨大的。那么在多傳感器數據融合和算法驗證的過程中，如何才能做到多傳感器數據的同步記錄以及算法的快速驗證呢？

Vector作為全球可靠的汽車電子研發伙伴，在CANape的基礎上提供了多傳感器數據的同步記錄以及算法的快速驗證的功能— Option Driver Assistance，助力于汽車輔助駕駛技術的研發與測試。

二、功能特點

1、多傳感數據高速同步記錄技術—DHPR

在駕駛輔助系統和自動駕駛車輛的開發過程中，需要盡可能多的將原始傳感器數據同步記錄下來，用于數據回注來測試新的軟件版本。但是雷達和視頻傳感器的數據量是特別大的，一臺記錄儀通常達不到如此大的數據帶寬要求，需要多臺記錄儀進行級聯來滿足數據帶寬。Option Driver Assistance提供了DHPR ( Distributed High Performance Recorder)技術來解決多臺記錄儀之間的數據時間同步、觸發同步等問題。

多臺記錄主機由CANape通過TCP/IP控制。整個數據記錄任務可以很容易地分布在多臺記錄主機上，實現多傳感器數據的同步記錄、同步觸發。

圖一 DHPR示意圖

2、ADAS傳感器的驗證和可視化功能

此功能是 Option Driver Assistance的核心功能，可以將傳感器檢測到的目標對象以圖形符號(如矩形、多邊形)顯示在不同的顯示窗口中。且此功能無論是在測量過程中，還是在離線數據分析的過程中都可以使用。

可以將與傳感器同步記錄的參考攝像頭的視頻作為驗證傳感器數據的基礎，對參考攝像頭進行標定，并將傳感器坐標軸和參考攝像頭坐標進行關聯。傳感器輸出的目標物坐標，就可以顯示在參考圖像的相應位置上，以此來快速驗證傳感器的輸出目標。如果需要多視角查看傳感器輸出的目標物，傳感器對象也可以在一個三維的，自由配置的場景窗口（scene window）中顯示。

這種傳感器數據與實際情況之間的直接比較可以讓您快速、可靠地驗證傳感器數據的質量。

圖二 目標物疊加顯示

三、運用

1、基于測量信號創建目標對象

傳感器一般通過幾個信號來描述對象，例如坐標、大小和類型等。根據傳感器的不同，這些信息以不同的方式進入CANape軟件；如通過CAN、FlexRay、以太網、串口等總線發送基于信號的對象描述、或者基于特定協議傳輸進入CANape，在CANape中對相關信號進行解析后都可以使用。

CANape中的信號—對象適配器提供了方便的接口。信號可以在測量過程中分配給在線的對象，也可以從測量數據中分配給離線對象。創建的測量對象能以結構體的形式保存在測量文件中，在離線分析時可直接使用。

圖三 創建目標對象

2、給目標對象選擇顯示元素、窗口并關聯參數

將目標對象和顯示元素之間的映射是在GFX編輯器中配置的。

在GFX編輯器有許多預定義的顯示對象，如點云、十字符、正方形、三角形、多邊形、曲線、位圖、CAD模型等。并且每個目標對象都可以被分配一個合適的坐標系統，比如地理坐標、笛卡爾坐標、像素坐標。

圖四 GFX編輯器

3、效果展示和評估

數據對象表示為圖形元素并疊加在其他信息上

▲在視頻、場景或地圖窗口中同步顯示圖形元素和評估對象信息

▲在測量或數據分析期間，可以通過ADAS Explorer窗口中控制各個窗口中單獨激活或禁用對象，以優化顯示效果

▲文本和參數值（如距離和速度信息）可以作為附加信息繪制在固定或可變像素位置

▲可以為目標對象顯示額外的文本和數字信息，如編號和傳感器標識

▲場景窗口提供任意縮放和旋轉功能，方便進行評估

▲可以調整所有目標對象參數(大小，顏色，文本/數字字段等)，方便進行標記

▲激光雷達傳感器(如Velodyne、Ibeo和Quanergy)的測量數據通過場景窗口可視化，在場景窗口中三維顯示接收到的點云數據

▲可以在展示窗口中點擊單個圖形顯示元素，從而獲取它的原始數據

圖五 效果展示

4、攝像頭標定

只有在視頻圖像中疊加顯示目標對象時才需要進行攝像頭標定。為了將目標對象數據作為圖形元素顯示在視頻窗口中，需要在空間坐標和像素位置之間進行坐標轉換。只要系統配置(相機或鏡頭類型)不變，標定過程只需要一次。

攝像頭標定分為內參標定和外參標定兩大部分。均在CANape軟件提供的Camera Calibration Tool中完成；內參標定需要用到黑白棋盤格和測距儀，將棋盤格的參數填入標定工具并在攝像頭視野3到5米范圍內進行多次識別。

外參標定是將參考相機的坐標和傳感器的坐標進行統一，并使用測試對象驗證標定效果。

圖六 內參標定

圖七 外參標定

四、總結

Option Driver Assistance是CANape的一個擴展模塊。有兩大功能，一是提供DHPR分布式高性能記錄功能，通過TCP/IP的控制方式，實現了多傳感器、多記錄主機之間的同步記錄和觸發問題；二是提供ADAS傳感器的驗證和可視化功能，可在多窗口中疊加顯示傳感器輸出的目標信息