汽車的黑匣子是用來記錄傳感器數(shù)據(jù)的,這些數(shù)據(jù)用于重現(xiàn)并確定事故的根本原因。L3 至 L5 級別的自動駕駛汽車對黑匣子記錄功能的要求越來越高,而相關監(jiān)管部門正在制定這類要求,不同國家的要求往往也各不相同。例如,美國機動車輛管理部(Department of Motor Vehicles,DMV)要求自動駕駛汽車至少保存碰撞事故發(fā)生前最后 30 秒的傳感器數(shù)據(jù)。
除了法律要求的所有其他機制之外,自動駕駛汽車還有一種單獨的機制:汽車在自動駕駛模式下,與另一輛車、物體或者自然人發(fā)生碰撞之前,必須采集并存儲至少 30 秒的自主技術傳感器數(shù)據(jù)。該機制應采集自主技術傳感器數(shù)據(jù)并以只讀格式進行存儲,數(shù)據(jù)一直保存不變,直至外部設備下載并存儲數(shù)據(jù),利用這種機制提取出了數(shù)據(jù)。如果發(fā)生了碰撞,自碰撞之日起,數(shù)據(jù)應保存三年。
圖1:黑匣子記錄器中的數(shù)據(jù)處理結構圖
圖 1 顯示了黑匣子記錄器的結構圖,其輸入是匯集了來自多個傳感器的連續(xù)數(shù)據(jù)流。出于成本和安全方面的考慮,有些系統(tǒng)首先對數(shù)據(jù)進行壓縮,然后再加密。傳感器數(shù)據(jù)帶寬主要是被圖像傳感器占用的。一輛自動駕駛汽車會包含多達 12 個圖像傳感器,其中遠程攝像頭的分辨率高達 800 萬像素,每秒 60 幀。生成的數(shù)據(jù)流能夠達到 20GB/秒。
對于成本敏感的應用,H.265 壓縮技術能夠將最終比特數(shù)減少 50%,從而降低了整體存儲需求。H.265/HVEC 是一種有損壓縮算法,它去掉了人類視覺系統(tǒng)不太敏感的部分數(shù)據(jù)。然而,一些人工智能(AI)算法可能對這種數(shù)據(jù)失真很敏感,當算法根據(jù)記錄再現(xiàn)事故的根本原因時,這種壓縮技術可能會導致 AI 算法運行產生失真。因此,一些系統(tǒng),特別是機器人出租車中使用的系統(tǒng),傾向于避免使用數(shù)據(jù)壓縮技術,或者使用非常低的壓縮比。消費類汽車往往對壓縮的使用較為寬容,特別是較低級別的自動駕駛。
為記錄事故發(fā)生前一段時間(例如,事故發(fā)生前最后 30 秒)的數(shù)據(jù),使用了循環(huán)緩沖區(qū)。循環(huán)緩沖區(qū)是可以基于 DRAM 或者閃存的內存,要有足夠的容量才能滿足一定長度緩沖區(qū)的存儲要求。例如,為了采集事故發(fā)生前 30 秒的數(shù)據(jù),假設 1GB/秒的未壓縮傳感器數(shù)據(jù)速率,那么,循環(huán)緩沖區(qū)的存儲容量應為 30GB。
通常,人們采用閃存來實現(xiàn)循環(huán)緩沖區(qū),因為它被設計成在斷電時不會丟失數(shù)據(jù),而 DRAM 則需要備用電源才能保證在主電池斷開連接時收集的數(shù)據(jù)不會丟失。與閃存技術相關的難點是整體耐久性。舉一個極端的例子,一輛機器人出租車 24 小時工作并持續(xù)近 5 年,將導致連續(xù)運行近 4.5 萬小時。假設 1GB/秒持續(xù)傳感器數(shù)據(jù)流的極端情況下,那么所要求的耐久性將在 150PB 范圍內。以目前的閃存技術而言,要實現(xiàn)這一級別的耐久性確實是很大的挑戰(zhàn),甚至是有些不切實際。
圖 1 中循環(huán)緩沖區(qū)后面的 NVM 存儲器,則為與事故或者潛在事故相關的 30 秒數(shù)據(jù)快照提供了長期存儲位置。該系統(tǒng)依靠加速度計(G 傳感器)和 AI 傳感器的分析結果來確定什么時候會發(fā)生事故或者有可能發(fā)生事故。當循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)應被寫入這一長期 NVM 存儲器時,這些傳感器會進行標記。這種長期存儲器件通常基于閃存,而且與循環(huán)緩沖區(qū)不同,它的耐久性要求要低得多。
美光系統(tǒng)架構師與我們的一級客戶和原始設備制造商密切合作,設計黑匣子等系統(tǒng)級解決方案,以確保以最優(yōu)的成本、性能和功耗滿足最苛刻的應用需求。他們還要確保系統(tǒng)集成商在設計應用程序時,一定要防止任何可能出現(xiàn)的內存故障對數(shù)據(jù)、人員或者財產造成損害。
憑借 28 年來對汽車市場的持續(xù)耕耘,并提供覆蓋最全面的汽車內存系列產品,美光當之無愧成為頂級汽車內存供應商。
審核編輯 :李倩
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原文標題:完全自動化的 L5 級別自動駕駛即將到來,汽車黑匣子技術拍了拍你
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