As funções visuais são fundamentais para a concepção de aplicações robóticas que detectam e se adaptam ao mundo físico em tempo real.e os dados dos sensores devem ser recolhidosQualquer aumento do atraso, perda de dados ou inconsistência no tempo pode degradar o desempenho e até criar um risco de segurança.
À medida que os sistemas robóticos se voltam para capacidades de detecção baseadas em aprendizado de máquina, que dependem de grandes quantidades de dados visuais em vez de programação específica de tarefas,Estas restrições tornam-se cada vez mais exigentesIsto permite que as aplicações robóticas se adaptem a novos objetos, ambientes e tarefas com a mínima reprogramação.
Essas tendências colocam uma pressão crescente sobre como transferir dados visuais em sistemas robóticos.A tecnologia Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) facilita os desafios de projeto simplificando a conectividade dos sensores, reduzindo a complexidade da fiação e permitindo uma transferência de dados robusta e de baixa latência entre câmaras distribuídas e módulos de computação centrais.
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.
O GMSL, desenvolvido pela Analog Devices, é uma tecnologia de comunicação serial/de-string (SerDes) de alta velocidade que transmite vídeo e dados de alta largura de banda através de um único cabo coaxial ou par torcido.Cada câmara não compartilha uma estrutura de rede, mas opera em um link dedicado de alta velocidade, eliminando contenção, roteamento e variabilidade baseada em pacotes.Isto cria um caminho de dados previsível com tempo e atraso consistente mesmo se o número de sensores aumenta.
O serializador GMSL converte um conjunto de dados de pixels que são normalmente transmitidos em paralelo através de várias linhas de sinal único em um fluxo contínuo de dados em série de alta velocidade.o destring converte-o de volta ao formato originalUma vez que cada câmara tem a sua própria ligação ponto a ponto, a largura de banda está linearmente relacionada com o número de câmaras, o que não causará disputas na rede,atrasos de programação de pacotes de dados.
As vantagens desta abordagem tornam-se mais evidentes quando o sistema de visão é alargado a várias câmaras de alta resolução.cobertura visual sincronizada para apoiar tarefas como a navegaçãoÀ medida que o número de sensores aumenta, a largura de banda, a fiação e os requisitos de precisão de tempo aumentam.que expõe as limitações das interconexões tradicionais a curto alcance a nível das placas.
As abordagens tradicionais, como USB, Ethernet padrão ou links MIPI diretos a nível de placa, exigem inevitavelmente compromissos em latência, sincronização ou cobertura física.À medida que mais e mais câmaras são usadas, a complexidade do cablagem, da gestão do tempo e da concepção do sistema continua a aumentar, o que também representa um desafio crescente para a integração tecnológica.
O GMSL oferece várias vantagens óbvias em relação a outros métodos de conexão visual:
Ele supera o MIPI CSI-2 em cobertura e robustez, mantendo uma arquitetura simples, de baixa latência e ponto a ponto que evita a complexidade de uma pilha visual baseada em Ethernet.
O GMSL favorece a conectividade determinística ponto a ponto e a sincronização de várias câmeras mais simples sobre a flexibilidade da rede distribuída em larga escala da Ethernet.
O desempenho desta solução é aproximadamente comparável ao da FPD-Link, outra solução SerDes dedicada.
O GMSL equilibra os sistemas de visão embutidos e em rede, fornecendo um método prático de conectividade de câmera de alta velocidade com desempenho determinístico e de baixa latência.Isto simplifica a conectividade visual de alta velocidade, mantendo os rigorosos requisitos de latência e fiabilidade dos sistemas robóticos em tempo real.
Alta velocidade, grande capacidade
Com o aumento da resolução da câmara e do número de sensores, estas vantagens estruturais tornam-se a chave para o sucesso do sistema.de várias câmaras ou outros sensores através de um único caboEste esquema utiliza ligações dedicadas de ponto a ponto sem contenção de rede ou roteamento de pacotes.Os projetistas podem usar o GMSL para transmitir fluxos de dados de alta largura de banda através de cabos coaxial ou de par torcido, mantendo baixa latência e alta imunidade ao ruído sem usar várias conexões por ponto.
Esta tecnologia simplifica a fiação dos automóveis, melhora a robustez, e estes atributos estão directamente incorporados na robótica: menos cabos simplificam os desenhos eléctricos e mecânicos,tornar os sistemas mais levesPor exemplo, as câmaras distribuídas podem ser instaladas longe dos módulos de computação, com um mínimo de cablagem, e ainda assim fornecer de forma confiável sincronizada,dados de baixa latência para apoiar a detecção em tempo real e a tomada de decisões.
Os robôs dependem cada vez mais de múltiplas câmaras de alta resolução, por vezes combinadas com sensores de profundidade ou com o PLIDAR (detecção e alcance da luz) para detectar o seu entorno (Figura 1).Cada câmara gera uma grande quantidade de fluxo de dados quando é usada sozinhaUma resolução de 1080p, 30 quadros por segundo (fps), 24 bits por câmera de pixel gera 1.Taxa de transmissão de 4 Gbps, então quatro câmeras geram 5,6 Gbps taxa de transmissão e seis câmeras geram 8,4 Gbps taxa de transmissão.A aplicação de resolução e taxa de quadros mais elevados pode aumentar a necessidade de largura de banda para dezenas de gigabits por segundo.