Οι οπτικές λειτουργίες είναι κεντρικές για τον σχεδιασμό εφαρμογών ρομπότ που αισθάνονται και προσαρμόζονται στον φυσικό κόσμο σε πραγματικό χρόνο.πρέπει να συλλέγονται δεδομένα αισθητήρωνΟποιαδήποτε αύξηση της καθυστέρησης, απώλεια δεδομένων ή ασυνέπεια στο χρόνο μπορεί να υποβαθμίσει τις επιδόσεις και ακόμη και να δημιουργήσει κίνδυνο για την ασφάλεια.
Καθώς τα ρομποτικά συστήματα στρέφονται σε μηχανική μάθηση βασισμένη ικανότητες αισθητήρα, που βασίζονται σε μεγάλες ποσότητες οπτικών δεδομένων και όχι συγκεκριμένο πρόγραμμα εργασίας,Αυτοί οι περιορισμοί γίνονται όλο και πιο απαιτητικοίΑυτό επιτρέπει στις εφαρμογές ρομπότ να προσαρμόζονται σε νέα αντικείμενα, περιβάλλοντα και εργασίες με ελάχιστο επαναπρογραμματισμό.
Αυτές οι τάσεις ασκούν αυξανόμενη πίεση στο πώς να μεταφέρουν οπτικά δεδομένα σε ρομποτικά συστήματα.Η τεχνολογία Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) διευκολύνει τις προκλήσεις σχεδιασμού απλοποιώντας τη σύνδεση αισθητήρων, μειώνοντας την πολυπλοκότητα της καλωδίωσης και επιτρέποντας τη μεταφορά δεδομένων με χαμηλή καθυστέρηση και ισχυρή μεταξύ κατανεμημένων καμερών και κεντρικών υπολογιστικών μονάδων.
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.
Το GMSL, που αναπτύχθηκε από την Analog Devices, είναι μια τεχνολογία επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας κατά σειρά/αποσύνδεσης (SerDes) που μεταδίδει βίντεο και δεδομένα υψηλού εύρους ζώνης μέσω ενός ενιαίου ομοαξονικού καλωδίου ή στρεβλωμένου ζεύγους.Κάθε κάμερα δεν έχει κοινή δομή δικτύου., αλλά λειτουργεί σε μια ειδική σύνδεση υψηλής ταχύτητας, εξαλείφοντας τη διαμάχη, τη δρομολόγηση και τη μεταβλητότητα που βασίζεται σε πακέτα.Αυτό δημιουργεί μια προβλέψιμη διαδρομή δεδομένων με σταθερό χρόνο και καθυστέρηση, ακόμη και αν ο αριθμός των αισθητήρων αυξάνεται.
Ο σειριαλιστής GMSL μετατρέπει ένα σύνολο δεδομένων από pixels που συνήθως μεταδίδονται παράλληλα σε πολλές μονογραμμές σήματος σε μια συνεχής ροή δεδομένων υψηλής ταχύτητας.το destring το μετατρέπει πίσω στην αρχική μορφήΔεδομένου ότι κάθε κάμερα έχει τη δική της σύνδεση σημείο προς σημείο, το εύρος ζώνης σχετίζεται γραμμικά με τον αριθμό των καμερών, το οποίο δεν θα προκαλέσει διαμάχη στο δίκτυο,καθυστέρηση προγραμματισμού πακέτου δεδομένων ή υπερχρέωσης μετάβασης.
Τα πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης γίνονται πιο εμφανή όταν το σύστημα όρασης επεκτείνεται σε πολλαπλές κάμερες υψηλής ανάλυσης.συγχρονισμένη οπτική κάλυψη για την υποστήριξη εργασιών όπως η πλοήγησηΚαθώς αυξάνεται ο αριθμός των αισθητήρων, αυξάνονται οι απαιτήσεις εύρους ζώνης, καλωδίωσης και ακρίβειας συγχρονισμού.για την αποκάλυψη των περιορισμών των παραδοσιακών διασυνδέσεων μικρής εμβέλειας σε επίπεδο πλατφόρμας.
Οι παραδοσιακές προσεγγίσεις, όπως τα USB, το πρότυπο Ethernet ή οι άμεσες συνδέσεις MIPI σε επίπεδο πλακέτας, απαιτούν αναπόφευκτα συμβιβασμούς σε σχέση με την καθυστέρηση, τον συγχρονισμό ή τη φυσική κάλυψη.Καθώς όλο και περισσότερες κάμερες χρησιμοποιούνται, η πολυπλοκότητα της καλωδίωσης, της διαχείρισης του χρόνου και του σχεδιασμού του συστήματος συνεχίζει να αυξάνεται, γεγονός που παρουσιάζει επίσης μια αυξανόμενη πρόκληση για την ολοκλήρωση της τεχνολογίας.
Το GMSL προσφέρει αρκετά προφανή πλεονεκτήματα έναντι άλλων μεθόδων οπτικής σύνδεσης:
Ξεπερνά το MIPI CSI-2 στην κάλυψη και την ανθεκτικότητα, διατηρώντας παράλληλα μια απλή, χαμηλής καθυστέρησης, αρχιτεκτονική σημείο-σε-σημείο που αποφεύγει την πολυπλοκότητα μιας οπτικής στοίβας που βασίζεται στο Ethernet.
Το GMSL ευνοεί την καθοριστική συνδεσιμότητα σημείο-σε-σημείο και τον απλούστερο συγχρονισμό πολλαπλών καμερών σε σχέση με την ευελιξία του ευρείας κλίμακας διανεμημένου δικτύου του Ethernet.
Η απόδοση αυτής της λύσης είναι περίπου συγκρίσιμη με την FPD-Link, μια άλλη εξειδικευμένη λύση SerDes.
Το GMSL εξισορροπεί τα ενσωματωμένα και τα δικτυωμένα συστήματα όρασης παρέχοντας μια πρακτική μέθοδο σύνδεσης υψηλής ταχύτητας με κάμερα με καθοριστική απόδοση χαμηλής καθυστέρησης.Αυτό απλοποιεί την υψηλής ταχύτητας οπτική συνδεσιμότητα, διατηρώντας παράλληλα τις αυστηρές απαιτήσεις καθυστέρησης και αξιοπιστίας των ρομποτικών συστημάτων σε πραγματικό χρόνο.
Υψηλή ταχύτητα, μεγάλη χωρητικότητα
Με την αύξηση της ανάλυσης της κάμερας και του αριθμού των αισθητήρων, αυτά τα δομικά πλεονεκτήματα γίνονται το κλειδί για την επιτυχία του συστήματος.από πολλαπλές κάμερες ή άλλους αισθητήρες μέσω ενός μόνο καλωδίουΤο σχήμα αυτό χρησιμοποιεί ειδικές συνδέσεις σημείο προς σημείο χωρίς διαμάχη δικτύου ή δρομολόγηση πακέτων.Οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν το GMSL για τη μετάδοση ροών δεδομένων υψηλού εύρους ζώνης μέσω ομοαξονικών ή καλωδίων στρεβλωμένου ζεύγους, διατηρώντας χαμηλή καθυστέρηση και υψηλή ανοσία θορύβου χωρίς να χρησιμοποιούνται πολλαπλές συνδέσεις ανά σημείο.
Αυτή η τεχνολογία απλοποιεί την καλωδίωση των αυτοκινήτων, βελτιώνει την ανθεκτικότητα, και αυτά τα χαρακτηριστικά ενσωματώνονται άμεσα στη ρομποτική: λιγότερα καλώδια απλοποιούν τα ηλεκτρικά και μηχανικά σχέδια,να κάνουν τα συστήματα ελαφρύτεραΟι κάμερες μπορούν να εγκατασταθούν μακριά από τις μονάδες υπολογιστών, με ελάχιστη καλωδίωση, και εξακολουθούν να παρέχουν αξιόπιστα συγχρονισμένα,δεδομένα χαμηλής καθυστέρησης για την υποστήριξη της ανίχνευσης σε πραγματικό χρόνο και της λήψης αποφάσεων.
Τα ρομπότ εξαρτώνται ολοένα και περισσότερο από πολλαπλές κάμερες υψηλής ανάλυσης, μερικές φορές σε συνδυασμό με αισθητήρες βάθους ή PLIDAR (ανίχνευση φωτός και εύρος) για την ανίχνευση του περιβάλλοντός τους (Σχήμα 1).Κάθε κάμερα παράγει μεγάλη ποσότητα ροής δεδομένων όταν χρησιμοποιείται μόνη τηςΜια ανάλυση 1080p, 30 πλάνα ανά δευτερόλεπτο (fps), 24 bit ανά κάμερα pixel δημιουργεί 1.4 Gbps ταχύτητα μετάδοσης, οπότε τέσσερις κάμερες παράγουν 5,6 Gbps ταχύτητα μετάδοσης και έξι κάμερες παράγουν 8,4 Gbps ταχύτητα μετάδοσης.Η εφαρμογή υψηλότερης ανάλυσης και ρυθμού πλαισίων μπορεί να αυξήσει την απαίτηση εύρους ζώνης σε δεκάδες gigabits ανά δευτερόλεπτο.