Các chức năng thị giác là trọng tâm của việc thiết kế các ứng dụng robot cảm nhận và thích nghi với thế giới vật lý trong thời gian thực.và dữ liệu cảm biến phải được thu thậpBất kỳ sự gia tăng chậm trễ, mất dữ liệu hoặc không nhất quán về thời gian có thể làm suy giảm hiệu suất và thậm chí tạo ra rủi ro an ninh.
Khi các hệ thống robot chuyển sang khả năng cảm nhận dựa trên máy học, dựa trên một lượng lớn dữ liệu trực quan hơn là lập trình cụ thể nhiệm vụ,những hạn chế này ngày càng đòi hỏiĐiều này cho phép các ứng dụng robot thích nghi với các đối tượng, môi trường và nhiệm vụ mới với việc lập trình lại tối thiểu.
Những xu hướng này đặt áp lực ngày càng tăng về cách chuyển dữ liệu thị giác trong các hệ thống robot.Công nghệ Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) tạo thuận lợi cho các thách thức thiết kế bằng cách đơn giản hóa kết nối cảm biến, làm giảm sự phức tạp của dây dẫn và cho phép chuyển dữ liệu mạnh mẽ, độ trễ thấp giữa các camera phân tán và các mô-đun máy tính trung tâm.
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, được phát triển bởi Analog Devices, là một công nghệ truyền thông nối tiếp / giải mã dây (SerDes) tốc độ cao truyền hình và dữ liệu băng thông cao thông qua một cáp đồng trục hoặc cặp xoắn.Mỗi camera không chia sẻ cấu trúc mạng, nhưng hoạt động trên một liên kết tốc độ cao chuyên dụng, loại bỏ tranh chấp, định tuyến và sự biến đổi dựa trên gói.Điều này tạo ra một đường dẫn dữ liệu dự đoán với thời gian nhất quán và sự chậm trễ ngay cả khi số lượng cảm biến tăng.
GMSL serializer chuyển đổi một tập hợp dữ liệu pixel thường được truyền song song qua nhiều đường tín hiệu đơn thành một luồng dữ liệu hàng loạt tốc độ cao liên tục.destring chuyển đổi nó trở lại định dạng ban đầuVì mỗi máy ảnh có liên kết điểm đến điểm của riêng mình, băng thông liên quan trực tiếp đến số lượng máy ảnh, điều này sẽ không gây ra tranh chấp mạng,chuyển đổi chi phí chung hoặc chậm trễ lập kế hoạch gói dữ liệu.
Lợi thế của phương pháp này trở nên rõ ràng hơn khi hệ thống hình ảnh được mở rộng đến nhiều máy ảnh độ phân giải cao.phủ sóng thị giác đồng bộ để hỗ trợ các nhiệm vụ như điều hướngKhi số lượng các cảm biến tăng lên, băng thông, dây điện, và thời gian chính xác yêu cầu tăng lên,phơi bày những hạn chế của các kết nối liên kết truyền thống tầm ngắn ở cấp tàu.
Các cách tiếp cận truyền thống như USB, Ethernet tiêu chuẩn hoặc liên kết MIPI trực tiếp cấp bảng chắc chắn đòi hỏi sự đánh đổi về độ trễ, đồng bộ hóa hoặc bảo hiểm vật lý.Khi ngày càng có nhiều máy ảnh được sử dụng, sự phức tạp của hệ thống cáp, quản lý thời gian và thiết kế hệ thống tiếp tục tăng lên, điều này cũng đặt ra một thách thức ngày càng tăng đối với tích hợp công nghệ.
GMSL cung cấp một số lợi thế rõ ràng so với các phương pháp kết nối trực quan khác:
Nó vượt qua MIPI CSI-2 về phạm vi phủ sóng và độ bền trong khi duy trì một kiến trúc điểm đến điểm đơn giản, độ trễ thấp, tránh sự phức tạp của một ngăn xếp hình ảnh dựa trên Ethernet.
GMSL ưa thích kết nối điểm đến điểm xác định và đồng bộ hóa đa camera đơn giản hơn sự linh hoạt của mạng phân tán quy mô lớn của Ethernet.
Hiệu suất của giải pháp này có thể so sánh với FPD-Link, một giải pháp SerDes chuyên dụng khác.
GMSL cân bằng các hệ thống hình ảnh nhúng và mạng bằng cách cung cấp một phương pháp thiết thực kết nối máy ảnh tốc độ cao với hiệu suất xác định, độ trễ thấp.Điều này đơn giản hóa kết nối trực quan tốc độ cao trong khi duy trì các yêu cầu độ trễ và độ tin cậy nghiêm ngặt của các hệ thống robot thời gian thực.
Tốc độ cao, công suất lớn
Với độ phân giải camera và số lượng cảm biến ngày càng tăng, những lợi thế cấu trúc này trở thành chìa khóa cho sự thành công của hệ thống.từ nhiều camera hoặc cảm biến khác thông qua một cáp duy nhất. Kế hoạch này sử dụng các liên kết điểm đến điểm chuyên dụng mà không có tranh chấp mạng hoặc định tuyến gói.Các nhà thiết kế có thể sử dụng GMSL để truyền các luồng dữ liệu băng thông cao qua cáp đồng trục hoặc cặp xoắn trong khi duy trì độ trễ thấp và khả năng chống ồn cao mà không cần sử dụng nhiều kết nối mỗi điểm.
Công nghệ này đơn giản hóa dây điện ô tô, cải thiện độ bền, và những thuộc tính này được thể hiện trực tiếp trong robot: ít cáp đơn giản hóa thiết kế điện và cơ khí,làm cho các hệ thống nhẹ hơn, đáng tin cậy hơn, và dễ dàng lắp ráp. ví dụ: Máy ảnh phân tán có thể được lắp đặt ra khỏi các mô-đun máy tính, với cáp tối thiểu, và vẫn có thể cung cấp đồng bộ đáng tin cậy,dữ liệu chậm để hỗ trợ cảm biến và ra quyết định thời gian thực.
Robot ngày càng phụ thuộc vào nhiều camera độ phân giải cao, đôi khi kết hợp với các cảm biến độ sâu hoặcPLIDAR (nhận và tầm nhìn ánh sáng) để cảm nhận môi trường xung quanh (Hình 1).Mỗi camera tạo ra một lượng lớn lưu lượng dữ liệu khi nó được sử dụng một mìnhMột độ phân giải 1080p, 30 khung hình mỗi giây (fps), 24 bit cho mỗi máy ảnh pixel tạo ra 1.Tỷ lệ truyền 4 Gbps, vì vậy bốn camera tạo ra tốc độ truyền 5,6 Gbps và sáu camera tạo ra tốc độ truyền 8,4 Gbps.Việc áp dụng độ phân giải và tốc độ khung hình cao hơn có thể làm tăng yêu cầu băng thông đến hàng chục gigabits mỗi giây.