2026-04-23 
Дорожные испытания систем автономного вождения генерируют огромные объемы данных с датчиков. Традиционные решения для хранения данных требуют остановки автомобиля для замены жесткого диска, что серьезно снижает эффективность испытаний. В данной статье подробно описано решение на основе платы расширения U.2 с технологией PCIe Switch, которое благодаря специальной конструкции позволяет осуществлять «горячую» замену жестких дисков без остановки автомобиля, обеспечивая эффективную и надежную инфраструктуру для хранения данных интеллектуального вождения.
В связи с быстрым развитием технологий автономного вождения уровня L3/L4 автомобилям, проходящим дорожные испытания, ежедневно приходится собирать и обрабатывать огромные объемы данных. Возьмем в качестве примера парк тестовых автомобилей одной компании: одновременно работают 15 дорожных тестовых автомобилей, каждый из которых оснащен несколькими лидарами, камерами высокого разрешения и миллиметровыми радарами, генерируя десятки терабайт данных в день.
Однако у традиционных решений для хранения данных есть три основных недостатка:
· Недостаточный объем хранилища: Емкость одного SSD-накопителя ограничена, а постоянный сбор данных с датчиков высокого разрешения приводит к быстрому исчерпанию места для хранения.
· Прерывание тестирования в связи с заменой жесткого диска: Традиционные решения требуют остановки и выключения транспортного средства для замены носителя информации, что приводит к прерыванию непрерывного процесса испытаний.
· Ограниченная пропускная способность канала передачи данных: Бортовые сети не способны обеспечить передачу огромных объемов данных в режиме реального времени.
Для решения вышеуказанных проблем в этом ведущем отраслевом решении для хранения данных используется инновационное сочетание Плата расширения для жестких дисков с интерфейсом PCIe + корпус для жестких дисков U.2 + высокоскоростной интерфейс MCIO для обеспечения возможности «горячей» замены SSD во время дорожных испытаний.
Плата расширения PCIe Switch является центральным узлом всей системы хранения данных. Подключаемая к встроенному промышленному компьютеру через слот PCIe x16, эта плата оснащена высокопроизводительным чипом PCIe Switch, способным преобразовать один порт PCIe в несколько независимых каналов.
Основные технические характеристики:
· Настройка интерфейса: Используется интерфейс MCIO 8i (SFF-TA-1016) с 4 выходными портами MCIO на каждую плату расширения.
· Пропускная способность: Поддерживает каналы PCIe Gen5 x4 с теоретической пропускной способностью одного порта до 128 Гбит/с и обратной совместимостью с PCIe 4.0/3.0.
· Возможность расширения: Одна плата позволяет подключить до 8 SSD-накопителей U.2 NVMe, что позволяет удовлетворить потребности в хранении данных большого объема.
В системах встроенного хранения данных расширительные карты U.2 и M.2 имеют свои преимущества: расширительные карты U.2 используют стандартный форм-фактор 2,5 дюйма, поддерживают «горячую» замену, имеют емкость одного диска более 16 ТБ и подходят для крупномасштабных и высоконадежных приложений корпоративного уровня. Интерфейс U.2 совместим с протоколами SAS/PCIe и отличается высокой универсальностью.
Возможность «горячей» замены SSD является ключевой инновацией данного решения. Благодаря поддержке «горячей» замены на аппаратном уровне инженеры могут безопасно заменять носители информации во время работы транспортного средства без необходимости его остановки или выключения.
Технология «горячей» замены жестких дисков основана на поддержке на трёх уровнях:
· Аппаратный уровень: Чип коммутатора PCIe поддерживает динамическое включение/отключение портов, а объединительная плата для жестких дисков U.2 обеспечивает управление синхронизацией питания, что позволяет контролировать нагрузку на цепь при подключении и отключении устройств.
· Уровень прошивки: Отсек для жестких дисков оснащён контроллером «горячей» замены, который отслеживает изменения состояния отсека и передает в систему сигналы о вставке или извлечении устройства.
· Уровень программного обеспечения: Операционная система поддерживает «горячую» замену устройств NVMe, а файловая система может безопасно отмонтировать и повторно смонтировать тома хранения.
3.2 Порядок выполнения операции «горячей» замены
Если взять в качестве примера автопарк из 15 автомобилей, проходящих дорожные испытания, процесс «горячей» замены SSD выглядит следующим образом:
Шаг 1: Мониторинг и раннее предупреждение – Система в режиме реального времени отслеживает оставную емкость каждого SSD-накопителя и автоматически выдает предупреждение, когда объем свободного места опускается ниже порогового значения.
Шаг 2: Безопасное отключение – Инженеры выполняют безопасную операцию отключения диска через программный интерфейс, после чего система завершает очистку данных и отключение файловой системы.
Шаг 3: Физическая замена – Благодаря конструкции ящика EZ-Slide привод можно быстро вытащить и установить новый, когда автомобиль движется на низкой скорости или во время кратковременной остановки; весь процесс занимает всего несколько секунд.
Шаг 4: Автоматическое распознавание – После обнаружения подключения нового диска система автоматически завершает инициализацию устройства и монтирование файловой системы, после чего запись данных возобновляется немедленно.
На основе платы расширения с жестким диском на базе коммутатора PCIe и технологии «горячей» замены SSD создана комплексная система замкнутого цикла обработки данных интеллектуального вождения:Сбор данных на борту: Одновременно работают 15 автомобилей для дорожных испытаний, каждый из которых оснащён одной платой расширения PCIe Switch и одним 8-слотовым корпусом для жестких дисков U.2. Данные с лидаров, камер и миллиметровых радаров записываются на SSD-накопители U.2 NVMe в режиме реального времени по высокоскоростному каналу PCIe 5.0.Замена жесткого диска без остановки системы: Когда жесткий диск заполняется, его можно напрямую заменить с помощью функции «горячей» замены без прерывания дорожных испытаний автомобиля. По сравнению с традиционными решениями эффективность дорожных испытаний повышается более чем на 30 %.Анализ данных в облаке: Замененные жесткие диски устанавливаются в локальные серверы (24 отсека формата U.2) и передаются в облако по сети 10G, где с помощью собственных алгоритмов выполняется очистка данных, аннотирование сцен и обучение моделей.
· Высокопроизводительная трансмиссия: Плата расширения PCIe Switch обеспечивает совокупную пропускную способность 64 ГБ, что позволяет удовлетворить потребности многоканальных датчиков в одновременной записи данных.
· Гибкое расширение: Карты расширения U.2 поддерживают SSD-накопители корпоративного уровня большой емкости, обеспечивая максимальный объем хранения в одной системе до 128 ТБ.
· Поддержка «горячей» замены: Конструкция, обеспечивающая «горячую» замену жесткого диска, позволяет производить замену диска без остановки транспортного средства, что гарантирует непрерывность испытаний.
· Надежность промышленного уровня: Цельнометаллическая конструкция и антивибрационная система позволяют устройству выдерживать суровые условия эксплуатации на борту.
· Простота обслуживания: Конструкция выдвижного ящика EZ-Slide позволяет одному человеку самостоятельно выполнить замену жесткого диска.
Конкуренция в сфере автономного вождения вступила во вторую фазу, движимую данными. Плата расширения жесткого диска с интерфейсом PCIe Switch в сочетании с платой расширения U.2 и технологией «горячей» замены SSD представляет собой эффективное, надёжное и масштабируемое решение для хранения данных в сфере интеллектуального вождения. С популяризацией технологии PCIe 5.0 и постоянным снижением стоимости SSD-накопителей NVMe это решение будет широко применяться в большем количестве проектов в области автономного вождения, помогая предприятиям создать мощную систему замкнутого цикла обработки данных.
