​数据和软件互联操作工作流程注意事项－第2部分

​“嗨，又见面了！我是NI首席现场应用工程师Dan Eaton。自2005年以来，我一直从事工程领域的工作，现在已经有超过17年的经验，其中与ADAS和自动驾驶(AD)相关的工作经验约有5年。我的岗位职责是与汽车行业的客户密切合作，特别是全球主要的OEM。在本系列文章的第2部分中，我会继续分享我这些年积累下来的一些看法和经验，以便其他人可以借鉴最佳实践，从中汲取教训，规避隐患。好的，我们接着上次的内容继续介绍。”

路测和数据记录（续）

在上一期（《NI汽车测试》期刊2023年第1卷）中，我们介绍了用于外部记录仪的数据吞吐量和同步。 今天我们将继续介绍软件互联工作流程（见图1），并介绍ADAS/AD数据记录的第3个公认规范，即数据存储。

^{图1：端到端AD验证工作流程和数据流}

ADAS和AD数据记录的数据存储

在第一篇文章中，我们了解到每辆车每天需要捕获和存储的数据量可以轻松达到数百兆兆字节。 因此，连续驾驶8小时产生的数据需要高达144 TB的存储容量(5 GB/s×3600 s/h×8 h)。该需求意味着兼具高吞吐量（写入速度）和大容量的板载存储必不可少。但是，采集数据并将其保存到车辆内的存储设备仅仅是挑战的开始。如何快速取消加载或转移这些数据集？ 如何安全地将海量数据上传至云或IT基础设施，并在实验室中将其用于实际的算法训练和验证？如何应对从交通发达的城市到乡村、再到无人区等全球各地包含100多辆汽车的车队？我曾目睹很多组织在这些问题上苦苦挣扎。让我们从第一步纯板载存储容量开始，逐一回顾这些主题。

人们可能认为购买100 TB或更大容量的SSD存储驱动器并非难事。 如果您的工作环境中IT管理良好，可能确实如此。但如果是在车辆中运行IT或服务器级设备时，事情就变得棘手了。多种因素增加了挑战性，使车内使用IT存储系统变得非常困难。最常见的挑战是电源电压（通常为12 VDC）、温度范围、湿度、尺寸、功耗、机械稳健性（冲击和振动）等。是的，请不要误解我的意思，IT存储设备可以满足其中一些标准，但同时满足全部要求却是一项巨大挑战。

常规解决方案是选用更小的非IT级存储设备，如便携式扩展驱动器。 市面上提供高达20 TB以上、使用USB 3.x或Thunderbolt™连接的合适容量。 驱动器提供即插即用连接，但无法应对每秒数千兆字节的持续性数据吞吐量。此外，即使这些便携式扩展驱动器的容量足够大且数据传输速率较低，但更关键的问题在于，这些驱动器并非专为高频率读写使用而设计。 此类错误很快就会引发质量问题，从而耗尽数据存储空间。没有什么比在路上连续记录数小时，却空手而返（更别说是损失了有用数据和相关数据）更痛苦或更高的成本代价了。我们必须为这些应用找到折中方案，这意味着IT和汽车记录需要更加紧密地结合在一起。

NI与希捷(Seagate)联手，共同应对硬盘工作流程挑战。希捷Lyve Mobile Array硬件（在写入时）提供高达92 TB的SSD，写入速度超过5 GB/s。 这些驱动器使用标准磁盘阵列(RAID)技术，支持热插拔。通过有线PCI Express Gen 3卡直接连接PCI Express总线，保证所需数据吞吐量。如需更高数据吞吐量或磁盘空间，可再添加一台有线PCI Express Gen 3设备和Lyve Mobile Array满足新需求。

转移ADAS和AD记录数据

好的，现在我们已经了解了车载存储的第一部分内容，其重点是容量和数据吞吐量，让我们进行第二步：如何从车辆，更准确地说，如何从车队转移或外接数据（图2）。我立刻想到了3种可能方法。 第一种，无线或移动数据传输；第二种，汽车返回车库或车间后的有线连接；第三种，从车辆上物理移除存储设备或驱动器。

^{图2：面向SAE 2+及以上级别汽车的ADAS和AD数据生命周期挑战}

首选可以随时随地提供数据访问的无线或移动数据传输。但现实是全球移动数据覆盖范围差异很大。此外，即使使用5G或未来的6G网络也无法处理每秒数千兆字节的海量数据。 移动网络并不适用于大多数记录的数据。尽管存在诸如将特定、单一的角落或边缘案例场景转移回实验室以供紧急使用等小众需求，但让我们回归现实：移动或无线数据传输确实不可行。

再来看看有线数据传输，它与为EV充电的方式类似。 （我们在减少汽车增压时间方面取得了进展，这不是很好吗？） 毫无疑问，从ADAS（尤其是摄像头系统）转移记录数据时，时间再次成为关键因素。

我们再来计算一下，假如每辆车的数据量为144 TB，并提供100 Gbit（理论上为12.5 GB/s）以太网接口用于外接数据。我们很快就会发现，相比之下为记录车充电已算不上大问题，因为传输此量级的数据至少需要3个多小时（144×1024 GB/12.5 GB/s≈3小时16分钟）。 夜间转移可能行得通，但该过程必须与板载存储设备配合使用，该设备每天应能处理高达150 TB的数据记录活动。

最后，还要考虑从汽车中物理提取存储设备。如前所述（请参阅《NI汽车测试》期刊2023年第1卷），考虑到存储容量限制以及上文中有关便携式扩展驱动器部分讨论的其他因素，USB不适用。除了这些标准之外，物理转移还有哪些需要考虑的因素？ 让我们详细了解以下3个方面：

• 易于使用－驾驶员应能够轻松更换存储设备（从车辆中取出完整的驱动器并将空的驱动器重新安装到车辆中），无需深厚的技术专业知识即可快速操作。

• 物理安装和移除电子设备通常可能会造成连接器磨损。稳健的机械装置是保证记录解决方案使用寿命和正常运行时间的另一必备条件。 您一定希望插拔次数不受限，当然，机械稳健性也与易用性密切相关。您也会希望存储设备安装和移除的不当使用或处理不会损坏数据传输或电源连接。（注意，我们讨论的是RAID系统。）

• 如何将这些外接驱动器送到数据采集站、数据中心或直接送至验证实验室，以进行数据的实际复制。请勿忘记，无论您的车队在哪里，都需要准备好空的存储设备以便继续记录！ 

这种数据物流挑战突然间不仅局限于数字世界；由于需要在全球范围内运送硬件，这成为现实世界的一项挑战。 按照这些思路，我们明确了数据安全的必要性，因为没有人希望这些在现实世界中流动的宝贵资产再次暴露于数据操纵甚至数据盗窃之中。数据加密和密钥管理是纳入数据管道策略和实现的关键主题。

关于实现数据和软件互联工作流程的最佳实践和经验的文章就到此结束。Dan将继续在《NI汽车测试》期刊的下一期中分享他的见解。NI的目标是通过软硬件结合的解决方案帮助企业实现数据和软件互联工作流程（图3）。NI希望帮助客户和合作伙伴加速开发，将测试转化为战略优势，从而交付更高性能的产品。

^{图3：NI解决方案组合支持数据和软件互联的ADAS/AD验证工作流程}

下一步：

• 详细了解NI用于ADAS和AD的高带宽车载数据记录解决方案。
• 利用NI ADAS/AD HIL测试系统，最大限度扩大测试覆盖范围
• 使用NI ADAS/AD回放测试系统确保ADAS和AD功能的安全运行
• 详细了解NI对互联ADAS和AD验证工作流程的承诺
• 阅读H2 2023《NI汽车测试》期刊，了解详情

^{Thunderbolt和Thunderbolt徽标是Intel Corporation或其子公司在美国和/或其他国家/地区的商标。}