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一、背景

隨著自動駕駛功能的不斷發展，自動駕駛傳感器和控制器的數據越來越多。OEM和系統供應商需要配備高端數據記錄器的測試車輛來采集自動駕駛相關數據，例如攝像頭、雷達、激光雷達、車輛總線、GNSS以及傳感器、控制器的原始數據。這些數據可以用于在實驗室中精確地模擬某些交通狀況，測試ADAS感知算法和控制邏輯，從而節省了大量的測試和驗證的時間。

在數據采集的試驗過程中，試驗環境復雜，需要采集的信號數量多、時間同步要求高，采集周期長，因此搭建的路試數據采集系統需要具有高帶寬、精確的時間同步、硬件堅固且耐久的特征。

針對自動駕駛數據采集的難點，德國Vector公司提供了一套完整的ADAS Logger解決方案，北匯信息作為Vector的合作伙伴，一起為客戶提供全方位的解決方案和技術服務。

二、概述

ADAS Logger是強大的自動駕駛數據采集、分析、處理，生成報告的平臺，可以同步采集自動駕駛中所有傳感器及控制器的相關數據。如激光雷達、毫米波雷達、參考攝像頭、車載攝像頭（FPD-Link III/GMSL2）、XCP/CCP、診斷信號、模擬量數字量信號、GPS/IMU信號、整車網絡信號（CAN/CAN FD/LIN/MOST/FlexRay/ETH等）。同時ADAS Logger是一個成熟的、高魯棒性的、可靈活配置的平臺，可以根據用戶的不同需求選擇不同的配置，便于擴展。

圖一自動駕駛數據類型

三、系統組成

ADAS Logger主要由數據采集主機、數據采集接口設備、數據采集和分析軟件以及傳感器附件等四部分組成。系統拓補圖如下：

圖二 ADAS Logger系統拓撲圖

1、數據采集主機

Vector提供VP7000和VP6000兩個系列的數據采集主機。VP7000系列是針對汽車應用環境設計的高性能、高魯棒性的硬件平臺，用于總線數據、視頻流、雷達原始數據、XCP on Ethernet數據的并行同步記錄，擁有極高的寫入帶寬（1GByte/s）以及可替換的大容量硬盤，使得VP7000系列非常適合ADAS數據采集和測試的相關應用，存儲硬盤有4T、8T、16T可選。VP6000系列是VP7000系列的低配版本，適用于數據量相對較少的場景。

VP系列數據采集主機采用主動風冷的冷卻方式，工作溫度范圍工作溫度 -25°C到 +70°C。另外，VP系列主機內置GPS接收器，支持GPS授時并通過PTP協議對其他設備進行時間同步。

圖三 VP7000系列和VP6000系列數據采集主機

2、數據采集設備（根據需求配置）

（1）VX1000系列——傳感器和控制器原始數據采集設備

VX1000系列設備是專為高性能數據采集和標定而開發的硬件設備，具有靈活的可擴展性，配合數據采集和分析工具CANape，可滿足車載及實驗室等應用場景下的傳感器和控制器原始數據采集工作要求。其中VX1161是專為自動駕駛數據采集開發的模塊化的、可配置的并行測量標定模組，適用于ADAS系統的數據采集和開發。VX1161配合相應的ECU接口，可以實現多個高分辨率雷達的原始數據和XCP數據的采集，ADAS融合ECU的XCP數據采集以及攝像頭原始視頻流（FPD-Link III/GMSL2）采集。

VX1161由框架式支架、底板、供電板卡、數據上傳板卡和六個可替換的板卡插槽構成。6個可替換插槽可任意搭配總線接口卡、POD接口卡以及視頻接口卡等。

圖四 VX1161多功能高速采集設備

（2）VN5000系列——以太網采集設備

VN5000系列適用于以太網與其他總線系統的同步采集和監控。此外，VN5000系列還可以為殘余總線模擬提供最佳的網絡接入，并可用于測試期間的網絡節點仿真、負載和故障模擬。具有堅固的外殼，工作溫度-40°C到+65°C，工作電壓范圍8V到32V。

VN5000系列的不同型號分別提供不同數量的車載以太網和傳統以太網通道，用戶可以根據實際需求選擇型號。

圖五 VN5000系列

（3）VN7572 PCIe擴展卡

VN7572是一款可以集成在VP系列數據采集主機上的PCIe擴展卡，提供最多8路的CAN/CAN FD接口，其中4路固定的CAN/CAN FD通道，另外4路通道可以配置為CAN/LIN通道。VN7572還可以集成I/O的Piggy，最多支持8路數字量或4路模擬量數據采集；滿足智能駕駛數據采集的要求。

圖六 VN7572 PCIe擴展卡

（4）VN1530 PCIe擴展卡

VN1530是一款可以集成在VP系列數據采集主機上的PCIe擴展卡，可以提供最多6路的CAN/CAN FD接口，其中4路固定的CAN/CAN FD通道，另外2路通道可以配置為CAN/LIN通道；滿足智能駕駛數據采集的要求。

圖七 VN1530PCIe擴展卡

（5）VN1600系列——CAN/LIN采集設備

VN1600系列接口設備適用于CAN/LIN以及少量IO數據的采集，優點是體積小，便于攜帶。VN1610/VN1611有兩路通道，具有良好的輕便性；四通道的VN1630A/VN1640A更具靈活性并支持I/O接口。

圖八 VN1600系列CAN/LIN采集設備

3、數據采集和分析處理軟件——CANape +Option DA

CANape+Option Driver Assistance被廣泛的運用于智能駕駛開發測試工作中。CANape軟件配合硬件采集設備，可以實現所有自動駕駛相關數據的采集，包括攝像頭原始視頻流、雷達和控制器原始數據、激光雷達點云數據、整車網絡數據等。CANape還提供數據在線監測、離線回放、數據分析的功能。能夠實時或者離線查看視頻、信號、報文、點云等數據；同時CANape還提供CASL編程語言和大量的數據分析函數。用戶可以使用函數庫或者自定義函數對數據進行分析和處理。

Option DA是CANape的擴展功能，該擴展功能將ADAS傳感器采集到的目標信息顯示到同步采集的視頻圖像上。基于ECU計算的目標數據，以幾何圖形或者位圖疊加到圖像的指定位置，通過比較ECU識別的對象以及真實環境中的對象，快速驗證ECU的目標識別算法。

圖九 CANape數據采集和分析界面

4、附件

自動駕駛數據采集設備除了以上主要部件外，還需要攝像頭、GPS/IMU、激光雷達、顯示器、支架、線束等附件來構成一個完整的系統。

四、系統特性

1、精確的時間同步

自動駕駛中用到的傳感器，如相機、激光雷達、慣導等多種傳感器設備都是各自獨立運行的。如何才能將這些傳感器數據關聯起來，這就需要精確的時間同步系統來完成。

ADAS Logger整個數據采集系統中使用同一個時鐘，并支持使用以下同步協議實現精確的時間同步：

▲IEEE 1588-PTP時間同步協議

▲Vector硬線時間同步

▲Vector軟件同步

▲UTC（coordinated universal time）時間同步

圖十時間同步

2、靈活的場景標記

在自動駕駛測試過程中，實際產生的數據量是十分龐大的，為了減少數據分析的難度,提高數據的質量，ADAS Logger平臺支持在數據記錄的過程中通過面板、鍵盤或其他I/O接口輸入一些信息給數據添加標記。例如天氣條件、交通密度、道路類型等，這些標記可以與測量數據一起保存為注釋或變量，以便以后進行數據挖掘和數據分析。

圖十一場景標記案例

3、強大的設備狀態監測功能

CANape軟件提供了訪問本地設備狀態的選項，激活該選項后，本地設備的系統、軟件、工程、時間等信息可以作為信號被實時查看并記錄下來；例如可以設置磁盤空間達到設定值時提醒工程師更換存儲硬盤，避免數據丟失。

圖十二可監測的設備狀態信號

4、目標可視化驗證

ADAS Logger平臺支持目標對象的可視化驗證功能。支持將ADAS傳感器識別到的目標信息疊加顯示到視頻圖像上。也可以基于ECU融合的目標數據，以幾何圖形或者位圖疊加到圖像的指定位置，通過比較ECU識別的對象和真實環境中的對象，快速驗證ECU的目標識別算法。

對于圖像識別算法的驗證，可以將其以動態鏈接庫的方式加載到CANape軟件中，進行在線或離線驗證。同時，GPS窗口也可以顯示關聯的位置數據，以輔助驗證。激活軟件的全局光標功能，可以讓視頻、報文、GPS等所有數據處于同一個時間點，方便進行數據分析。

圖十三目標信息可視化驗證

5、數據挖掘和場景提取

在數據記錄階段得到了大量的測試數據，如何對這些數據進行管理和使用也是一個大的挑戰。CANape軟件提供的數據挖掘功能可以在海量的文件當中找到滿足我們條件的數據，并將關鍵數據（如滿足條件的時間點，對應的信號值，文件名等）提取出來，重新生成一個數據表格；也可以根據數據挖掘的結果，將數據文件進行批量的切割和分類。

此外，CANape軟件還集成了大量的數據分析函數，可以非常方便的進行數據分析；如果集成的數據函數庫不能滿足數據分析的需求，CANape還提供了函數和腳本的編輯功能，用戶可以自定義函數和腳本來進行數據挖掘、分析和生成報告。

五、案例

數采需求

4路千兆車載以太網數據采集
1路前雷達原始數據
1路攝像頭原始數據
1路攝像頭FPD-LinkIII數據
1路GPS/IMU數據
4路參考攝像頭數據
8路CAN/CAN FD數據

配置

VP7440作為數據采集主機運行數據采集軟件CANape進行數據采集和存儲；VN5620作為CAN/ETH采集設備采集4路千兆車載以太網數據；VX1161作為多功能采集設備采集攝像頭和毫米波雷達的原始數據以及攝像頭FPD-LinkIII數據，同時提供多個 CAN/ CAN FD采集通道；GPS/IMU通過以太網連接到數據采集主機；F44視頻盒采集四路參考攝像頭的數據。