ADAS/AD控制器模块开发11 - UDS与配置、校准

前言

本文讲下与UDS相关的Configuration模块和传感器Alignment模块。

Configuration模块即配置模块。什么叫Configuration？即在软件构建过程中，那些能够控制软件构建过程的数据（一般以参数形式存在）。

Alignment模块即校准模块，一般指传感器外参校准；有时也把Alignment叫做EOL/Online/Auto Calibration，即下线标定、线上标定和自动标定；甚至还存在其他称呼，以下为大家梳理下概念，做个总结：

1. 下线标定（EOL，End of Line Calibration） = 工厂标定（Factory Calibration）；主要指在汽车产线生产最后阶段（机能线）对整车上各个零部件功能模块进行离线的外部几何参数标定（校准）活动。如雷达、摄像头等，都需要对pan、tilt、roll三个外参角度进行标定，消除误差。

2. 在线标定（Online Calibration） = 服务站标定（Service Calibration）。在雷达或摄像头模块更换过后，需要重新进行外参校准，消除误差。但是你总不能把车再开回工厂进行标定，所以还有个在线的标定功能，经常在4S店用，开启功能，在路上跑几圈，标定成功，这也叫服务站标定。

 

既然谈到了Calibration标定，那么标定又是什么呢？ 即开发过程中，软件构建完成后，需要匹配的数据；注意只是数据，那些可执行、可编译的代码一定不是标定数据。例如，标定参数（Parameters，车辆怠速的引擎转速、发动机特性图）、车辆特性参数（自适应值，例如节流阀限位器）、配置参数（例如国家代码、左舵右舵等）。

这么比较下来，你会发现，标定（Calibration）是一个相对General（一般化）的说法。Configuration Parameter 也属于 Calibration Parameter中的一部分。实际项目中，尽量避免什么都用“标定”来形容，否则其他人容易误会！因为算法和功能的标定也叫标定，传感器外参的校准也可以叫标定、一些车辆或者系统的其他配置参数的修改，也特么能叫标定，听的人一脸懵逼！

Calibration这个词在本文中，还用在ACC/AEB/LKA等feature的功能算法标定中，为了更好的区分，本文中对传感器的标定都统一为Alignment（校准），免得跟功能标定混淆。

 

Configuration配置

ECU的Configuration模块一般包括两种配置类型。

一种是车辆配置。该Config是通过整车VCAN网络，不停发送配置参数；而Config模块也需要不停的检查当前的配置参数，看是否需要在NVM中更新。

一种是直接配置。这类配置参数通常做成DID，并通过UDS诊断服务直接向NVM中进行读写。

a. 常见配置参数大致有：

1. 引擎配置：按排量，例如1.6L、2.0L、2.0T、HEV、PHEV、BEV等；
2. 车型信息：例如福特的B479、B515；泛亚的SGM358/256/226；长城的CHB121、CHB071、CHB131、CHB071eAD等等；
3. FCW的HUD功能配置：无、有、进阶FCW-HUD功能；
4. AHBC功能配置： 关闭、打开、切到GFHB功能；
5. LKS功能配置：关闭、LDW、LDW/LKA；
6. LKS开关配置：直接（硬）开关、网络（软）开关；
7. DMS功能配置：关闭、打开；
8. TSR功能配置：关闭、仅基于视觉感知、融合感知；
9. AEB功能配置：关闭、视觉雷达融合目标、Vision Only目标；
10. ACC功能配置：关闭、视觉雷达融合目标；
11. 左右舵配置：未定义、左舵、右舵，未使用；
12. 车辆销售市场区域：未定义、欧洲、北美、亚太中国、亚太其他、非洲、澳大利亚；
13. 挡风玻璃加热控制：通过硬开关、通过网络软开关；
14. LKS执行器类型配置：触觉电机、EPS、AFS（主动前轮转向）
15. 头灯类型配置：未定义、卤素大灯、激光大灯、LED大灯，未使用；
16. 车速单位选择：未定义、kph、mph、未使用；

以上是一些常用的配置参数。这些配置参数以一定存储策略（Strategy）进行存储、修改。

一般Configuration在软件实现上很简单，因为它根本就不算一个模块，只不过是某对儿.h和.c文件构成的一个数据列表。甚至与其他一些标定参数一起，混在某个总的Data Dictionary中，没有专门区分。但我写这一系列文章主要是面向项目实战的。实战中，在系统层面，Configuration可以单独拎出来强调、描述，有很大实战意义。

 

b. Configuration的校验

配置参数的校验有很多种，一种是对一些关键参数进行检查，如果一些关键参数配置无效或者在defined timeout time计数期间仍旧没有配置完成，对应的Feature和功能就会无法打开，禁止运行；

另一种校验是对产品的硬件版本号、软件版本号、feature功能版本号进行检查，若实际HW/SW/Feature的版本号不符合DID中记录的应该具备的版本号，那么就校验出错，提醒开发人员检查。

 

 

Alignment传感器校验

这里的传感器并不是指纯粹的传感器，一般是集成了传感器模块的ECU总成模块。

记得在第一篇文章《ADAS/AD开发01 - 行业背景、概念&名词介绍、展望》中介绍过这个概念，一般Sensor指传感器，ECU指控制器（包含运算、电源、存储等一系列功能的一个较大的PCB主板，里面有 各种芯片、Flash、SDRAM、EEPROM、电容、接插件等等，也叫车载电脑）。ECU可以单独封装，也可以与传感器或执行器封装在一起，组成一个模块。在ADAS/AD相关的模块中，一般不与执行器封装在一起，都是与传感器封装。比如，封装了前视镜头模组（Sensor）+包含视觉处理算法的ECU的一个模块，就被称为智能前视摄像头模块。经常有人图方便，省去模块二字，直接说智能前视摄像头，有些外行人就会一脸懵逼，以为只是个镜头传感器。雷达模块同理。

但是，域控制器就属于比较正统的ECU，就是一个单纯的域控制器模块，外围的视觉、雷达点云信息传进去后，只做运算，输出控制量给控制执行器的ECU，然后执行器的ECU（EPS、ESP、VCU或ECM）直接控制执行器执行转向、加速、减速命令。（是不是有点像前端开发的视图控制器ViewController与视图View的关系？）

 

a. EOL Alignment

以智能前视摄像头（IFC）为例。

EOL校验这个topic有几个要点，讲清了就OK了。标定算法和具体细节就不赘述。强调干这项工作时的画面感。不强调技术本身。

1. EOL Alignment的算法及标定步骤；
2. EOL标定目标板和目标板信息。要知道这个目标板中画的形状（Layout）和各种几何尺寸；
3. 目标板和车辆组成的标定台架信息。如目标板高低，距离车多远、摄像头在车上的位置，如高度、距中心轴的偏置、距离车头距离等。
4. 存储以上标定目标板和台架几何信息的DID（基于UDS诊断服务），将DID信息填充后利用诊断仪或其他设备写入IFC中；
5. 使用对应的UDS服务，调用EOL标定的RID（Routing Control功能），进行标定；
6. 标定成功后，重启车辆（相当于重启了IFC），一般ECU的重启timing都是数据存储timing，自动保存标定外参和标定成功的状态值。

图1 EyeQ3 常用标定目标板

 

b. Online Alignment

服务站标定一般用于给4S店员工使用，一般都用诊断仪就能完成。太简单了，就不讲了。描绘下那种工作画面好了：

换上新的IFC模块后，诊断仪插上OBD口，向IFC发送诊断命令，设置服务站标定，当标定开始后，开车上车道线清晰、路况较好的路段，开几分钟，正常开车，不需要做其他的。等标定成功后，系统提示成功，车辆停到路边，熄火，再重启，没有报错的话，搞定！

 

Alignment算法原理：

校准原理一般都比较简单：

1. 通过图像边缘检测，检测出目标板上的特定形状，计算出形状的收敛点（比如圆形和圆心的关系）；或者直接识别出点（比如那种黑白相间的马赛克形状）；
2. 根据点与点的位置，拉一条直线，作为水平线的参考；你也知道这条线的长度以及在目标板上的位置，以及这条线距离地面的高度等；
3. 这条线的中点一般在目标板中间，左右对称；
4. 根据这个水平线中点和这条水平线，作为参照，对比摄像头视图图像的镜头光轴中心点距离中点的距离，生成一个带对角线的矩形。计算高度差、偏置差和翻滚角度差（Roll），再根据高度差和偏置差与摄像头与目标板水平线中点的水平距离，算出Pan和Tilt角；
5. 若三个角度都没超出角度阈值，认为误差满足要求，记录下三个角度。