設計仿真 | VTD傳感器仿真與RDMA技術的應用

隨著車輛智能化程度不斷提升，車載傳感設備也從最初的1R1V逐步發(fā)展到5R10V，甚至出現當下主流的多毫米波（6）、多超聲波（12）、多相機（10+）以及多激光雷達（1~3）的綜合傳感系統(tǒng)。同時，這也對智能駕駛仿真測試軟件及系統(tǒng)在多類型、多數量傳感器仿真過程中的模型真實可靠性、運行實時性、數據傳輸的低延遲性、高帶寬性以及系統(tǒng)可靠性上提出了更加嚴苛的要求。

在傳感器模型的真實性與可靠性方面，VTD軟件通過對于傳感器建模方法論與技術實現了持續(xù)迭代，在相機、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器的物理模型搭建方面積累了豐富的經驗。在相機模型方面，可實現對于鏡頭畸變、相機動態(tài)曝光、動態(tài)白平衡、動態(tài)焦距調整、運動模糊、RAW數據仿真、ISP逆變換等特性的模擬。在激光雷達方面，支持傳統(tǒng)機械式激光雷達以及MEMS的固態(tài)（半固態(tài)）激光雷達仿真，同時在雷達回波模式設置、鬼影模擬、邊緣膨脹、運動畸變等特性均可實現模擬。

在應對多傳感器數據傳輸的問題上，VTD除了支持常規(guī)TCP/IP傳輸外，還支持共享內存SHM的讀寫機制，極大的提升了數據讀寫速率。在傳輸硬件配合的方面，海克斯康工業(yè)軟件VTD與NI達成深度合作，雙方基于RDMA技術的應用在多傳感器仿真領域取得了較大的進展。RDMA(Remote Direct Memory Access)，全稱遠端內存直接訪問技術，相對于傳統(tǒng)的TCP/IP通信具有以下特點：

CPU Bypass

數據傳輸過程中，僅僅使用操作系統(tǒng)建立通道，后續(xù)應用程序可繞過CPU直接進行消息傳遞?？捎行Ы档虲PU負載，尤其是在多傳感器仿真使用環(huán)境中可有效提升仿真性能，最大限度發(fā)揮CPU自身性能。

內核Bypass

IO數據流程可繞過內核，在用戶層完成數據準備后即可直接通知硬件進行數據的收發(fā)，避免系統(tǒng)調用和上下文切換所帶來的時間和資源開銷。

零拷貝

減少數據在存儲區(qū)域之間的頻繁拷貝，無論本地還是遠端進程均可實現對于設備虛擬內存的直接訪問，無需復制到網絡層，從而有效降低數據傳輸的延遲以及由于拷貝工作帶來的CPU消耗。

高帶寬

相較于傳統(tǒng)在工作站上使用的萬兆網口，RDMA網卡可實現100~200Gb/s的數據傳輸帶寬。對于當前高分辨率（4k）相機、多線固態(tài)激光雷達傳感器數據即時傳輸來說RDMA網卡提供了傳統(tǒng)以太網接口無法比擬的優(yōu)勢。

目前?？怂箍蹬cNI率先在HIL測試領域引入了RDMA技術方案，通過共享內存直接讀取的方法實現了基于RDMA技術的激光雷達以及相機傳感器Raw data數據的獲取與傳輸，同時引入Ecu對于相機回控的機制，從而實現對于VTD攝像頭傳感器的故障注入模擬、曝光、白平衡參數動態(tài)調整等特性；相較于傳統(tǒng)方案，RDMA的應用可有效降低仿真工作站cpu在數據傳輸工作上的消耗，提升仿真運行性能以及數據傳輸效率。在系統(tǒng)布局上，可有效優(yōu)化仿真系統(tǒng)結構，適應更加廣泛的測試系統(tǒng)需求。

隨著對于RDMA技術研究的深入以及VTD IPC技術的應用，未來有望實現直接通過顯存獲取圖像數據，并實現數據的直接傳輸，進一步減少數據傳輸鏈路中的環(huán)節(jié)。同時，在VTD云仿真的應用中將有助于突破感知數據傳輸瓶頸，為后續(xù)將感知模塊引入云仿真平臺提供了有效的數據傳輸保證。