Hohe Rechenleistung und Bandbreite für zeitkritische Funktionen

Bei der Entwicklung von ADAS/AD-Funktionalitäten gilt es, eine Vielzahl von Aspekten zu berücksichtigen, weil ADAS/AD-Funktionalitäten direkt und unmittelbar in die Fahrzeugführung eingreifen. Auch wenn sich vieles davon im Labor in Simulationen bis zu einem hohen Grad bearbeiten lässt, bleiben reale Fahrtests dennoch unverzichtbar. Denn so plausibel die Trajektorienplanung in der Simulation auch aussehen mag, das reale Fahrgefühl und das Fahrerlebnis können deutlich davon abweichen und sind nicht durch eine Simulation im Labor ersetzbar.      
Allerdings erfordert das Prototyping von ADAS/AD-Anwendungen eine hohe Rechenleistung, einen hohen Datendurchsatz und Echtzeitfähigkeit, denn für eine Umfelderkennung und die Bewertung der aktuellen Fahrsituation müssen große Datenmengen verarbeitet und zusammengeführt werden. Dabei können sich Fahrsituationen sehr plötzlich und sehr schnell ändern. Diese Veränderungen und die neue Situation müssen von den relevanten Fahrzeugkomponenten extrem schnell erkannt werden, damit das Fahrzeug mit einem passenden Fahrmanöver reagieren kann. Dies alles erfordert einen hohen rechentechnischen Aufwand.     
 

Anforderungen an das Prototyping-System

Die Anforderungen an ein leistungsfähiges Prototyping-System sind Folgende: 

• Hohe Flexibilität, um Sensoren anpassen und erweitern zu können, und zwar Kamera-, Lidar- , und Radarsysteme  
• Unterstützung aller üblichen Schnittstellen wie CAN, Ethernet etc.
• Ein direkter Steuergeräte-Zugriff, um neue Zusatz-, Überlagerungs- oder Austauschfunktionalitäten auf dem dSPACE System zu entwickeln, während die originalen Steuergeräte-Algorithmen unverändert bleiben
• Zeitliche Synchronisation der Daten und der Prozessabläufe
• Möglichkeit zur Verarbeitung sehr hoher Datenraten, um Daten für eine Weiterverwendung oder zur späteren Analyse zur Verfügung zu stellen
• Eine Simulationsumgebung, die auf einfache Weise das Entwickeln und Testen unterstützt
• Das Überführen eines Modells in ein Framework, das effizient auf dem Prototyping-System ausgeführt werden kann

Lösung: Kombination von AUTERA und RTMaps

Die oben beschriebenen Herausforderungen lassen sich mit einer Arbeitsumgebung bewältigen, die hardwareseitig aus dem In-Vehicle-Datenerfassungs- und Prototyping-System AUTERA und softwareseitig aus RTMaps (Real-Time Multisensor Applications) besteht, einer Software speziell für Multisensoranwendungen in Echtzeit. 

AUTERA: Hardware für Datenaufzeichnung und Prototyping

AUTERA ist eine dSPACE Produktfamilie für die datengetriebene Entwicklung von ADAS/AD-Anwendungen. Kernstück ist die AUTERA AutoBox – ein modulares und robustes In-Vehicle-Datenerfassungs- und Prototyping-System, das Rohdaten, zum Beispiel von Lidar-, Radar- und Kamerasensoren, automotiven Bussen und Netzwerken, mit sehr hoher Bandbreite und einem genauen Zeitstempel einlesen kann. Zusätzlich verfügt AUTERA über einen umfangreichen, im laufenden Betrieb austauschbaren Speicher, um große Datenmengen bei Testfahrten für die Validierung aufzuzeichnen. Diese Daten können zu einem späteren Zeitpunkt analysiert und bei Bedarf auch zum Generieren neuer Testszenarien oder zum Training neuronaler Netze eingesetzt werden. 
Darüber hinaus kann die AUTERA AutoBox mit leistungsstarken Hardware-Beschleunigern für das Rapid Prototyping von Perzeptions- und Sensorfusionsalgorithmen oder die direkte Vorverarbeitung von Daten während der Datenaufzeichnung ausgestattet werden.
AUTERA bietet dank der hohen Rechenleistung und der optionalen GPU-Erweiterung optimale Voraussetzungen, um große Datenmengen zu verarbeiten. Das System wird mit einem gebrauchsfertigen Setup auf Basis von RTMaps ausgeliefert. Ebenso ist es aber auch möglich, eine kundenspezifische Software-Umgebung für die Anwendung auf Basis eines Linux-Betriebssystems zu verwenden.
 

Technische Details zu AUTERA:

• Bis zu 50 Gbit/s Aufzeichnungsgeschwindigkeit mit hot-swap-fähigen SSDs
• Hohe Leistung der Serverklasse: Intel Xeon CPU mit 12 Kernen (12x 2.0GHz)
• 32 GB RAM – bis zu 512 GB erweiterbar
• Umfassende Bus- und Netzwerkunterstützung inkl. CAN-FD und Automotive Ethernet
• Integration von bis zu 8x GMSL2-/FPD-Link-III-Kameras in 1 Slot
• Konnektivität mit Wi-Fi-, LTE- und GNSS-Unterstützung
• Unterstützung von HW-Beschleunigern, zum Beispiel GPU, für Edge-AI-Inferencing
• Flexibilität und Offenheit: Erweiterbar durch eigene PCIe Boards in das offene Linux-OS  

RTMaps: Software für Multisensoranwendungen

RTMaps (Real-Time Multi-sensor Applications) von Intempora, einem Unternehmen der dSPACE Gruppe, ist eine komponentenbasierte Software-Entwicklungs- und Laufzeitumgebung, mit der Anwender Daten von unterschiedlichen Sensoren und Fahrzeugbussen erfassen, zeitstempeln, synchronisieren und verarbeiten können. Mit der intuitiven grafischen Benutzeroberfläche von RTMaps lassen sich I/O-Schnittstellen, zum Beispiel für visuelle Sensoren, Filter und andere Bausteine, einfach per Drag and Drop aus umfangreichen Bibliotheken ziehen, um Eingänge, Ausgänge und Datenverarbeitungsschritte in einer Anwendung zu definieren. Benutzerspezifische Funktionen können auf einfache Weise integriert werden. RTMaps bietet Schnittstellen zur Integration von C++-, Python-, Simulink®- oder QML-basiertem Code oder zur Anbindung an ROS und DDS. Die einzelnen Datenverarbeitungsprozesse lassen sich aufeinander abstimmen und in der Entwicklungsumgebung simulieren, bevor das gesamte Modell in einem hocheffizienten Echtzeit-Framework auf dem Prototyping-System getestet werden kann. 

Technische Details zu RTMaps:

• Typische Anwendungen: ADAS/AD, mobile Robotik, Data Logging, Data Replay
• Entwicklung, Prüfung, Validierung und Benchmarking von Verarbeitungs- und Datenfusionsalgorithmen
• Datenprotokollierung und Wiedergabe von Daten schneller als in Echtzeit für Offline-Entwicklung und -Validierung
• Grafische Programmierung mit Hilfe von Blockdiagrammen und einfache Integration von C++-, Python- und Simulink-Code
• Optimierte Multithread-Laufzeit-Engine und dedizierte Echtzeitfunktionen
• Zeitstempeln von Daten und Latenzmessung für die Datenverarbeitung und Datensynchronisation auch auf mehreren verteilten Plattformen
• Extrem breites Spektrum an unterstützten Sensoren, Kommunikationsbussen und -protokollen. Mehr als 600 fertige Komponenten für Ihre Entwicklungsaufgaben, Unterstützung von über 150 Sensormodellen aus den Bereichen Robotik und Automotive (Kameras, Radar, Lidar, GPS, IMU, CAN, Biometrie etc.).
  (Komplette Liste siehe: https://intempora.com/products/rtmaps/supported-technologies/)

Fazit

Bei der Entwicklung von Funktionen für das autonome Fahren kommen viele unterschiedliche Sensoren zum Einsatz, die zeitlich synchronisiert und in Echtzeit verarbeitet werden müssen. Dabei kommt es auf eine performante Hardware ebenso an wie auf ein funktionales und effizientes Software-Framework. Genau diese Eigenschaften bieten AUTERA und RTMaps und bilden damit einfach ein perfektes Paar.