시각 기능은 실시간으로 물리적 세계를 감지하고 적응하는 로봇 응용 프로그램을 설계하는 데 핵심입니다. 로봇 시스템은 역동적이고 종종 예측 불가능한 환경에서 작동합니다.그리고 센서 데이터를 수집해야 합니다., 전송, 처리, 그리고 행동으로 번역 밀리 초에. 지연의 증가, 데이터 손실, 또는 시간에 불일치 하 고 성능을 저하시킬 수 있습니다 심지어 보안 위험을 만들 수 있습니다.
로봇 시스템이 기계 학습 기반의 감지 기능으로 전환되면서 작업별 프로그래밍보다는 많은 양의 시각 데이터에 의존합니다이러한 제약은 점점 더 까다로워지고 있습니다.이것은 로봇 애플리케이션이 최소한의 재프로그램을 통해 새로운 객체, 환경 및 작업에 적응할 수 있도록 합니다.
이러한 경향은 로봇 시스템에서 시각 데이터를 전송하는 방법에 대한 압박을 증가시킵니다.기가비트 멀티미디어 시리즈 링크 (GMSL) 기술은 센서 연결을 단순화함으로써 설계 과제를 용이하게 합니다., 배선 복잡성을 줄이고 분산 카메라와 중앙 컴퓨팅 모듈 사이의 낮은 지연, 강력한 데이터 전송을 가능하게합니다.
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.
아날로그 디바이스 (Analog Devices) 에서 개발한 GMSL는 단일 동축 케이블 또는 트위스트 페어 (twisted pair) 를 통해 대역폭 비디오 및 데이터를 전송하는 고속 일련/디스트링 (SerDes) 통신 기술이다.각 카메라는 네트워크 구조를 공유하지 않습니다., 그러나 전용 고속 링크를 통해 작동하여 분쟁, 라우팅 및 패킷 기반 변동성을 제거합니다.이것은 센서 수가 증가하더라도 일관된 시간과 지연으로 예측 가능한 데이터 경로를 만듭니다..
GMSL 시리즈라이저는 여러 개의 단일 신호 라인을 통해 평행으로 전송되는 픽셀 데이터 세트를 연속적인 고속 일련 데이터 스트림으로 변환합니다. 프로세서 쪽에서,destring은 원본 형식으로 다시 변환각 카메라는 자신의 포인트-포인트 링크를 가지고 있기 때문에 대역폭은 카메라의 수와 직선적으로 관련되어 있습니다. 이는 네트워크 분쟁을 일으키지 않습니다.전환 오버헤드 또는 데이터 패킷 스케줄링 지연.
이 접근 방식의 장점은 여러 고해상도 카메라에 비전 시스템을 확장 할 때 더 분명합니다.탐색과 같은 작업을 지원하는 동기화 된 시각 커버리지센서 수가 증가함에 따라 대역폭, 배선 및 타이밍 정확성 요구 사항이 증가합니다.전통적인 단거리 보드 수준의 상호 연결의 한계를 드러내는 것.
USB, 표준 이더넷 또는 직접 보드 레벨 MIPI 링크와 같은 전통적인 접근 방식은 필연적으로 대기, 동기화 또는 물리적 커버리지에서 타협을 요구합니다.점점 더 많은 카메라가 사용됨에 따라, 케이블, 시간 관리 및 시스템 설계의 복잡성은 계속 증가하고 있으며 이는 또한 기술 통합에 대한 점점 더 큰 과제를 제시합니다.
GMSL는 다른 시각 연결 방법보다 몇 가지 명백한 장점을 제공합니다.
이 시스템은 MIPI CSI-2의 커버리지와 안정성을 능가하면서 간단하고 낮은 지연시간과 포인트-투-포인트 아키텍처를 유지하며 이더넷 기반 시각 스택의 복잡성을 피합니다.
GMSL는 이더넷의 대규모 분산 네트워크의 유연성에 비해 결정적인 포인트-투-포인트 연결과 더 간단한 멀티 카메라 동기화를 선호합니다.
이 솔루션의 성능은 다른 전용 SerDes 솔루션인 FPD-Link과 비교할 수 있습니다. 선택은 종종 생태계를 종합적으로 고려하는 데 달려 있습니다.
GMSL는 임베디드 및 네트워크 비전 시스템을 균형있게 구현하여 결정적이고 낮은 지연 성능을 가진 고속 카메라 연결의 실용적인 방법을 제공합니다.이것은 실시간 로봇 시스템의 엄격한 대기 시간 및 신뢰성 요구 사항을 유지하면서 고속 시각 연결을 단순화합니다..
고속, 큰 용량
카메라 해상도와 센서 수가 증가함에 따라 이러한 구조적 장점은 시스템 성공의 열쇠가됩니다.여러 카메라 또는 다른 센서에서 하나의 케이블을 통해이 스키마는 네트워크 분쟁이나 패킷 라우팅 없이 전용 포인트-투-포인트 링크를 사용합니다.설계자는 GMSL를 사용하여 코아시얼 또는 트위스트 페어 케이블을 통해 높은 대역폭의 데이터 스트림을 전송할 수 있으며 점당 여러 연결을 사용하지 않고 낮은 대기 시간 및 높은 노이즈 면역을 유지할 수 있습니다..
이 기술은 자동차의 배선을 단순화하고 견고성을 향상시킵니다. 그리고 이 특성은 로봇에 직접적으로 구현됩니다.시스템을 가볍게 만드는 것, 더 신뢰할 수 있고 조립하기가 더 쉽습니다. 예를 들어, 분산 카메라는 최소한의 케이블로 컴퓨팅 모듈에서 떨어져 설치 될 수 있으며, 여전히 안정적으로 동기화 된,실시간 감지 및 의사결정을 지원하기 위한 낮은 지연 데이터.
로봇은 점점 더 많은 고해상도 카메라에 의존하고 있으며, 때로는 깊이 센서나PLIDAR (빛 탐지 및 범위) 와 결합하여 주변을 감지합니다. (그림 1).각 카메라는 단독으로 사용할 때 많은 양의 데이터 흐름을 생성, 그리고 여러 카메라가 동시에 사용되면 대역폭 요구 사항이 증가합니다. 1080p 해상도, 초당 30 프레임 (fps), 24 비트 픽셀 카메라당 1.4Gbps 전송 속도4개의 카메라가 5.6Gbps 전송 속도를 생성하고 6개의 카메라가 8.4Gbps 전송 속도를 생성합니다.더 높은 해상도 와 프레임 레이트 를 적용 함 으로써 대역폭 요구 사항 은 초당 수십 기가 비트 로 증가 할 수 있다.