自动化系统

案例丨无人驾驶方程式赛场上的竞速之王

转载 :  ytvip03.com   2020年03月13日

        挣脱束缚,掌控由我。这恐怕是赛车令人着迷的根源所在。当无人驾驶、AI人工智能、新能源汽车这些自带燃点的元素被融入到方程式赛车中,谁又将主导这场炫酷到极致的极限运动?

 


征战四方
MIC-7700助万得无人驾驶车队屡创佳绩


        作为人才培育的摇篮和前沿科技的验证平台,高校赛事一直是万众瞩目的焦点。2019年11月,辽宁工业大学万得无人驾驶车队获中国大学生无人驾驶方程式大赛全国总冠军。万得无人驾驶方程式电动赛车在车检环节中率先通过全部车检,并在八字环绕、高速循迹测试以及操控性测试中表现优异。随后,万得无人驾驶车队的研究成果还获得了“第十四届中国研究生电子设计竞赛”全国一等奖和“辽宁省青年工业设计大赛”技术融合奖。“这些成绩的背后,离不开研华科技强有力的支持。”万得无人驾驶车队的队长武霖感叹到。

 


        无人驾驶方程式赛车是在网络环境下综合计算机技术、信息技术和智能控制技术,实现自主驾驶并应对极限工况的制式赛车。无人驾驶方程式赛车系统架构分为感知层、决策层和执行层,工控机是贯通三个层次的“神经中枢”,通过工控机分析采集到的数据,得出参考路径,通过控制算法,计算出前轮转角,发送给整车控制器,整车控制器控制转向电机,带动转向机构转向,从而实现自主跟踪赛道的功能。
        无人驾驶方程式赛车面对的是锥桶赛道,虽然没有普通道路的路况复杂,但是对控制精度和识别精度要求非常高。2017年9月,万得无人驾驶车队在方程式电动赛车的基础上开始挑战无人驾驶技术,“起初我们测试用的工控机经常卡死,直到更换了研华的工控机,才真正实现了无人驾驶。”武霖回忆说,当时为解决死机和蓝屏的问题大家多方调研,发现一些优秀的无人驾驶赛车使用的是研华的产品。2017年底,武霖联系到研华的销售工程师,双方马上展开密切沟通及交流。
        “万得无人驾驶车队之前使用的工控机与前端设备无法有效通讯,也不支持大功率GPU,无法进行大流量的图像采集,比赛的准备时间不多了,这些问题迫切需要解决。”研华销售工程师将万得无人驾驶车队的需求反馈给技术团队商议解决方案,一个以研华科技嵌入式工控机MIC-7700为核心的无人驾驶赛车控制系统解决方案很快就形成了!“无人驾驶方程式电动赛车对于工控机的要求极高,既要满足狭小空间的尺寸要求,又要能够抵抗颠簸、水淋等极端工况,最重要的是快速而准确地处理大流量外接设备的数据,这项任务非MIC-7700莫属。”研华工程师的信心得到了印证,在2018年中国大学生无人驾驶方程式大赛上,万得无人驾驶方程式电动赛车脱颖而出,首次参赛就取得了全国第三名的骄人成绩。


星品展示

 

 


MIC-7700


        性能稳定:支持Intel® 第六/七代Core™ i台式机处理器,兼容大功率GPU 
        小巧节能:主机无风扇设计,低功耗
        扩展性强:模组化设计,丰富的I/O接口,支持多种外设协议
        应用广泛:支持宽电压输入9 ~ 36 V DC;工作温度支持-10~45度
        稳定可靠:IP40防护等级,随机震动可满足3Grms@5~500 Hz
        安装灵活:壁挂式和桌面式安装,适用于多种应用场景
        便捷易用:操作简单,拆卸方便


扩展进化
无人驾驶方程式赛车的“灵魂车手”


        万得无人驾驶车队的无人驾驶方程式赛车搭建了以高性能紧凑型无风扇工控机MIC-7700为核心的控制系统,采用WIFI模块实现无线遥控,利用USB接口连接激光雷达,增加2路CAN用于控制刹车和底盘。“MIC-7700支持最新的Intel Core i桌上型处理器,能够实现高度灵活的扩展能力和优异的计算能力,确保了赛车的高性能和耐久性。” 研华工程师介绍。


架构展示

 


        无人驾驶赛车的技术难点在于大量数据的快速处理,首先是激光雷达的处理点数对CPU处理速度的要求极高,其次是需要对高清图像数据进行高速处理。2019年万得车队无人驾驶方程式赛车更换了高精度雷达,研华模组化工控机MIC-7700支持Intel Core 系处理器,激光雷达处理速度达60万点/秒。“这个速度是一般工控机难以达到的,但是研华的工控机处理起来却非常顺畅,在各种极限测试中性能非常稳定,我们赛前调试也非常顺利。”武霖对MIC-7700工控机的优异性能赞不绝口。
        图像识别是无人驾驶一直难以攻克的难题,工业相机经常会因为光照问题造成误识别,这时候就需要增加图像数据,以捕捉外部环境的细微变化。为进一步提升赛车性能,2019年,万得无人驾驶方程式电动赛车将一台工业相机扩展为两台工业相机,大幅度减小盲区的同时也增加了成倍运算量,需要从软件算法方面提升系统的响应度。基于MIC-7700强大的兼容性和可扩展性,研华建议万得车队为赛车加装11G的RTX-2080TI深度学习GPU显卡,用人工智能技术完成两台1080像素工业相机的高清图像识别。“MIC-7700是模组化结构,可以灵活扩展系统结构,加载了大容量GPU之后,图像处理点数达到4000/s,完美解决了误识别的难题。”研华工程师介绍。
        “研华非常给力,两年的合作时间里,无人驾驶赛车从成型到升级,硬件全部装配好,软件也安装完毕。甚至深度学习的方法,图像集的训练方法,从哪里学习,如何运用,都给予了非常细致的指导。”武霖对研华的服务也是赞不绝口。MIC-7700工控机以高性能数据处理功能和强大的兼容性做后盾,融合AI深度学习技术,成为当之无愧的无人驾驶方程式赛场上的“灵魂车手”,“依托MIC-7700工控机构成的控制系统,在架构设计的创新性、AI人工智能技术应用、整车稳定性等方面的获得了评委团的一致认可,并在动态赛中以成绩进一步证明了自己。”升级进化后的万得无人驾驶方程式电动赛车不负众望,在2019年的中国大学生无人驾驶方程式大赛中一举夺魁。

 


万得无人驾驶赛车队荣获
2019年度中国大学生无人驾驶方程式大赛


稳定可靠
研华科技助力构建坚强智能车网络


        无人驾驶最为重要的是系统的稳定性,万得无人驾驶方程式电动赛车是在比赛中率先通过车检的两支车队之一,这为比赛赢得了宝贵的调整时间!“当我们的电动赛车通过车检时,大家都为万得无人驾驶车队欢呼喝彩。”武霖认为,能够有如此令人惊艳的表现,研华产品的稳定保障功不可没,“赛前准备阶段我们的调试非常顺利,因此能够有充足的时间模拟各种极端工况,这让赛车能够从容应对两百多项的检测。”
        高速循迹、8字环绕、直线加速三项是动态赛中无人驾驶技术的赛项,万得无人驾驶方程式电动赛车在高速循迹单项比赛中取得第一名。高速循迹赛项需要赛车在赛道中跑三圈,在第一圈时通过自动识别锥桶的颜色和位置高速通过,并标记数据形成最佳控制规划,以最快的速度完成后两圈的路程。武霖说:“由于在赛前调试积累了各种极限工况的数据,再加上我们的赛车自我学习能力很高,展现了强大的稳定性,在现场应对时得心应手。”
        赛车的稳定性还来源于可靠的整车数据通讯,研华为万得车队的MIC-7700工控机外接了CAN卡连接整车控制器,保证数据传输的安全性。IP40的防护等级,以及坚固的机箱设计和铸铝散热器提供震动和冲击保护,让MIC-7700在赛车剧烈颠簸和震荡中也能完美完成任务。


挑战极限
只为更宽广的未来


        研华的高性能工控机,为海量数据传输、存储、分析提供基础,为灵活的选件组合方案提供支持,为物联网技术、AI人工智能技术等先进科技的应用提供便利,并有效节省装配时间和维护成本。目前,研华的无人驾驶方案已经在物流配送、智能仓储、农业机械、公共交通、环卫清洁、港口/矿山等特种车辆领域奔驰穿梭。正如武霖预测,无人驾驶技术经过技术沉淀期,未来的推进速度将更快。
        赛车,承载青春与激情,关乎未来与梦想。2020年,万得无人驾驶赛车将借助MIC-7700尝试拓展更多AIoT应用,不断提升赛车系统功能。武霖也将步入职场,正式展开无人驾驶的商用研究。研华科技与辽宁工业大学的物联网实训共建实验室项目正在有序展开。相信,研华科技与众多高校的深入合作,将为无人驾驶培育更多的人才,并通过极限挑战不断积累,从而助力无人驾驶技术从低速到高速、从封闭限定到开放场景的逐步拓展。更多精彩,正在由我们创造……

 

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