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(jí)別的自動(dòng)駕駛汽車對(duì)黑匣子記錄功能的要求越來越高，而相關(guān)監(jiān)管部門正在制定這類要求，不同國(guó)家的要求往往也各不相同。例如，美國(guó)機(jī)動(dòng)車輛管理部（Department of Motor Vehicles，DMV）要求自動(dòng)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(jī)制之外，自動(dòng)駕駛汽車還有一種單獨(dú)的機(jī)制：汽車在自動(dòng)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(chǔ)至少 30 秒的自主技術(shù)傳感器數(shù)據(jù)。該機(jī)制應(yīng)采集自主技術(shù)傳感器數(shù)據(jù)并以只讀格式進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)一直保存不變，直至外部設(shè)備下載并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用這種機(jī)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(yīng)保存三年。

圖1：黑匣子記錄器中的數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)圖

圖 1 顯示了黑匣子記錄器的結(jié)構(gòu)圖，其輸入是匯集了來自多個(gè)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(dòng)駕駛汽車會(huì)包含多達(dá) 12 個(gè)圖像傳感器，其中遠(yuǎn)程攝像頭的分辨率高達(dá) 800 萬(wàn)像素，每秒 60 幀。生成的數(shù)據(jù)流能夠達(dá)到 20GB/秒。

對(duì)于成本敏感的應(yīng)用，H.265 壓縮技術(shù)能夠?qū)⒆罱K比特?cái)?shù)減少 50%，從而降低了整體存儲(chǔ)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?jǐn)?shù)據(jù)。然而，一些人工智能（AI）算法可能對(duì)這種數(shù)據(jù)失真很敏感，當(dāng)算法根據(jù)記錄再現(xiàn)事故的根本原因時(shí)，這種壓縮技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致 AI 算法運(yùn)行產(chǎn)生失真。因此，一些系統(tǒng)，特別是機(jī)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(shù)，或者使用非常低的壓縮比。消費(fèi)類汽車往往對(duì)壓縮的使用較為寬容，特別是較低級(jí)別的自動(dòng)駕駛。

為記錄事故發(fā)生前一段時(shí)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(nèi)存，要有足夠的容量才能滿足一定長(zhǎng)度緩沖區(qū)的存儲(chǔ)要求。例如，為了采集事故發(fā)生前 30 秒的數(shù)據(jù)，假設(shè) 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(chǔ)容量應(yīng)為 30GB。

通常，人們采用閃存來實(shí)現(xiàn)循環(huán)緩沖區(qū)，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)成在斷電時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，而 DRAM 則需要備用電源才能保證在主電池?cái)嚅_連接時(shí)收集的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。與閃存技術(shù)相關(guān)的難點(diǎn)是整體耐久性。舉一個(gè)極端的例子，一輛機(jī)器人出租車 24 小時(shí)工作并持續(xù)近 5 年，將導(dǎo)致連續(xù)運(yùn)行近 4.5 萬(wàn)小時(shí)。假設(shè) 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(nèi)。以目前的閃存技術(shù)而言，要實(shí)現(xiàn)這一級(jí)別的耐久性確實(shí)是很大的挑戰(zhàn)，甚至是有些不切實(shí)際。

圖 1 中循環(huán)緩沖區(qū)后面的 NVM 存儲(chǔ)器，則為與事故或者潛在事故相關(guān)的 30 秒數(shù)據(jù)快照提供了長(zhǎng)期存儲(chǔ)位置。該系統(tǒng)依靠加速度計(jì)（G 傳感器）和 AI 傳感器的分析結(jié)果來確定什么時(shí)候會(huì)發(fā)生事故或者有可能發(fā)生事故。當(dāng)循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)應(yīng)被寫入這一長(zhǎng)期 NVM 存儲(chǔ)器時(shí)，這些傳感器會(huì)進(jìn)行標(biāo)記。這種長(zhǎng)期存儲(chǔ)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。

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