Funkcje wizualne są kluczowe w projektowaniu aplikacji robotowych, które odczuwają i dostosowują się do świata fizycznego w czasie rzeczywistym.i dane z czujników muszą być zbieraneKażdy wzrost opóźnienia, utrata danych lub niespójność w czasie może pogorszyć wydajność, a nawet stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa.
Ponieważ systemy robotyczne wykorzystują możliwości wykrywania oparte na uczeniach maszynowych, które opierają się na dużych ilościach danych wizualnych, a nie na programowaniu specyficznym dla danego zadania,Te ograniczenia stają się coraz bardziej wymagające.Umożliwia to aplikacjom robotów dostosowanie się do nowych obiektów, środowisk i zadań przy minimalnym przeprogramowaniu.
Te trendy wywierają coraz większą presję na sposób przekazywania danych wizualnych w systemach robotycznych.Technologia Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) ułatwia wyzwania projektowe poprzez uproszczenie łączności czujników, zmniejszając złożoność okablowania i umożliwiając niski opóźnienie, solidne przesyłanie danych między rozproszonymi kamerami i centralnymi modułami obliczeniowymi.
GMSL was originally designed for automotive applications such as Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) and is now widely used in robotics and machine vision systems to connect remote cameras and sensors with low latency and robust electromagnetic interference immunity.g.
GMSL, opracowany przez Analog Devices, jest szybką technologią komunikacji seryjnej/de-string (SerDes), która przesyła wysokiej przepustowości wideo i dane za pośrednictwem jednego kabla koaksjalnego lub pary skręconej.Każda kamera nie ma wspólnej struktury sieci, ale działa nad dedykowanym połączeniem wysokiej prędkości, eliminując spór, routing i zmienność opartą na pakietach.Tworzy to przewidywalną ścieżkę danych z stałym czasem i opóźnieniem, nawet jeśli liczba czujników wzrośnie.
Serializator GMSL konwertuje zestaw danych pikseli, które są zazwyczaj przesyłane równolegle przez wiele pojedynczych linii sygnałowych w ciągły strumień danych seryjnych o dużej prędkości.destring konwertuje go z powrotem do oryginalnego formatuPonieważ każda kamera ma swój własny punkt-do-punktu łącza, przepustowość jest liniowo związana z liczbą kamer, co nie spowoduje kontrowersji sieci,opóźnienie w planowaniu przełączania lub pakietów danych.
Zalety tego podejścia stają się bardziej widoczne, gdy system widzenia rozszerza się na wiele kamer o wysokiej rozdzielczości.zsynchronizowane pokrycie wizualne w celu wspierania zadań takich jak nawigacjaWraz ze wzrostem liczby czujników, szerokości pasma, okablowania i dokładności czasowej,ujawnianie ograniczeń tradycyjnych połączeń międzysystemowych o krótkim zasięgu.
Tradycyjne podejścia, takie jak USB, standardowy Ethernet lub bezpośrednie połączenia MIPI na poziomie płyty, nieuchronnie wymagają kompromisów w zakresie opóźnienia, synchronizacji lub pokrycia fizycznego.W miarę jak coraz więcej kamer jest używanych, złożoność okablowania, zarządzania czasem i projektowania systemów stale rośnie, co również stanowi rosnące wyzwanie dla integracji technologii.
GMSL oferuje kilka oczywistych zalet w porównaniu z innymi metodami łączenia wizualnego:
Przekracza MIPI CSI-2 pod względem zasięgu i wytrzymałości przy jednoczesnym zachowaniu prostej, niskiej opóźnienia architektury punkt-do-punktu, która unika złożoności stosu wizualnego opartego na sieci Ethernet.
GMSL faworyzuje determinystyczną łączność punkt-punkt i prostszą synchronizację wielokamerach w stosunku do elastyczności dużych rozproszonych sieci Ethernet.
Wydajność tego rozwiązania jest w przybliżeniu porównywalna z rozwiązaniem FPD-Link, innym dedykowanym rozwiązaniem SerDes.
GMSL zrównoważa systemy widzenia wbudowane i sieciowe, zapewniając praktyczną metodę szybkiej łączności kamer z deterministyczną wydajnością o niskim opóźnieniu.Upraszcza to szybką łączność wizualną przy jednoczesnym zachowaniu rygorystycznych wymogów dotyczących opóźnienia i niezawodności systemów robotycznych w czasie rzeczywistym.
Wysoka prędkość, duża pojemność
Wraz ze wzrostem rozdzielczości kamery i liczby czujników, te strukturalne zalety stają się kluczem do sukcesu systemu.z wielu kamer lub innych czujników za pośrednictwem jednego kablaSystem ten wykorzystuje dedykowane połączenia punkt-punkt bez kontrowersji sieciowej lub routingu pakietów.Projektanci mogą korzystać z GMSL do przesyłania strumieni danych o dużej przepustowości za pośrednictwem kabli koaksjalnych lub skręconych przy jednoczesnym utrzymaniu niskiej opóźnienia i wysokiej odporności na hałas bez użycia wielu połączeń na punkt.
Ta technologia uproszcza okablowanie samochodów, poprawia wytrzymałość, a te atrybuty są bezpośrednio ucieleśnione w robotyce: mniej kabli uproszcza konstrukcje elektryczne i mechaniczne,ułatwienie pracy systemówRozproszone kamery mogą być zainstalowane z dala od modułów komputerowych, przy minimalnym okablowaniu, a jednocześnie zapewniają niezawodnie zsynchronizowane,dane o niskim opóźnieniu w celu wspierania wykrywania w czasie rzeczywistym i podejmowania decyzji.
Roboty coraz częściej korzystają z wielu kamer o wysokiej rozdzielczości, czasami połączonych z czujnikami głębokości lub PLIDAR (detekcja światła i zasięg) w celu wykrywania otoczenia (rysunek 1).Każda kamera generuje dużą ilość przepływu danych, gdy jest używana samodzielnieJedno rozdzielczość 1080p, 30 klatek na sekundę (fps), 24-bitowa kamera pixel generuje 1.Prędkość transmisji 4 Gbps, więc cztery kamery generują 5,6 Gbps i sześć kamery generują 8,4 Gbps.Zastosowanie większej rozdzielczości i częstotliwości klatki może zwiększyć zapotrzebowanie na przepustowość do kilkudziesięciu gigabajtów na sekundę.