2026-04-23 
Os testes rodoviários de direção autônoma geram grandes quantidades de dados de sensores. As soluções de armazenamento tradicionais exigem que o veículo pare para a substituição do disco rígido, o que prejudica seriamente a eficiência do teste. Este documento detalha uma solução de placa de expansão U.2 baseada na tecnologia PCIe Switch, que permite a troca a quente do disco rígido sem parar o veículo por meio de um design dedicado, fornecendo uma infraestrutura eficiente e confiável para o armazenamento de dados de direção inteligente.
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de direção autônoma de nível L3/L4, os veículos de teste rodoviário precisam coletar e processar dados massivos todos os dias. Tomando como exemplo a frota de testes de uma determinada empresa, 15 veículos de teste rodoviário operam simultaneamente, cada um equipado com vários LiDARs, câmeras de alta definição e radares de ondas milimétricas, gerando dezenas de terabytes de dados por dia.
No entanto, as soluções tradicionais de armazenamento de dados têm três pontos problemáticos principais:
· Capacidade de armazenamento insuficiente: A capacidade de um único SSD é limitada, e a coleta contínua por sensores de alta resolução leva ao rápido esgotamento do espaço de armazenamento.
· Interrupção do teste devido à substituição do disco rígido: As soluções tradicionais exigem que o veículo pare e seja desligado para a substituição do meio de armazenamento, interrompendo o processo de teste contínuo.
· Largura de banda de transmissão de dados limitada: As redes embarcadas não conseguem atender aos requisitos de backhaul em tempo real de dados em massa.
Para resolver os pontos problemáticos acima, a solução de armazenamento líder do setor adota uma combinação inovadora de Placa de expansão de unidade de disco rígido PCIe Switch + gabinete de expansão de unidade de disco rígido U.2 + interface de alta velocidade MCIO para realizar a troca a quente de SSDs durante os testes de estrada.
A placa de expansão PCIe Switch é o hub central de todo o sistema de armazenamento. Conectada ao computador industrial de bordo por meio de um slot PCIe x16, a placa é construída com um chip PCIe Switch de alto desempenho que pode expandir uma única porta PCIe em vários canais independentes.
Especificações técnicas em destaque:
· Configuração da interface: Adota a interface MCIO 8i (SFF-TA-1016), com 4 portas de saída MCIO por placa de expansão.
· Desempenho da largura de banda: Suporta canais PCIe Gen5 x4, com uma largura de banda teórica de porta única de até 128 Gbps e compatibilidade com versões anteriores do PCIe 4.0/3.0.
· Capacidade de expansão: Uma única placa pode conectar até 8 SSDs U.2 NVMe para atender às necessidades de armazenamento de grande capacidade.
Em aplicativos de armazenamento on-board, as placas de expansão U.2 e M.2 têm suas próprias vantagens: as placas de expansão U.2 adotam o formato padrão de 2,5 polegadas, suportam design hot-swappable, têm uma capacidade de unidade única de mais de 16 TB e são adequadas para aplicativos de nível empresarial de grande capacidade e alta confiabilidade. A interface U.2 é compatível com os protocolos SAS/PCIe e apresenta alta versatilidade.
O hot-swapping de SSD é a principal inovação dessa solução. Com suporte a hot-swapping em nível de hardware, os engenheiros podem substituir com segurança a mídia de armazenamento enquanto o veículo estiver em operação, sem parar ou desligar o veículo.
A tecnologia de hot-swapping do disco rígido depende do suporte em três níveis:
· Nível de hardware: O chip PCIe Switch suporta a ativação/desativação dinâmica de portas, e o backplane do disco rígido U.2 oferece controle de tempo de energia para garantir o impacto controlável da corrente durante a conexão e a desconexão.
· Nível de firmware: A gaveta do disco rígido é construída com um controlador de hot-swapping que monitora as alterações no status do compartimento da unidade e envia eventos de inserção/remoção de dispositivos para o sistema.
· Nível de software: O sistema operacional oferece suporte à troca a quente de dispositivos NVMe, e o sistema de arquivos pode desmontar e remontar volumes de armazenamento com segurança.
3.2 Processo de operação de troca a quente
Tomando como exemplo uma frota de teste de estrada de 15 veículos, o processo de operação de troca a quente de SSD é o seguinte:
Etapa 1: Monitoramento e alerta precoce - O sistema monitora em tempo real a capacidade restante de cada SSD e emite automaticamente um aviso antecipado quando o espaço de armazenamento fica abaixo do limite.
Etapa 2: Desmontagem segura - Os engenheiros realizam uma operação de desmontagem segura por meio da interface do software, e o sistema conclui a descarga de dados e a desmontagem do sistema de arquivos.
Etapa 3: Substituição física - Com o design da gaveta EZ-Slide, o drive completo é rapidamente retirado e um novo é inserido quando o veículo está dirigindo em baixa velocidade ou em uma parada curta, e todo o processo leva apenas alguns segundos.
Etapa 4: Reconhecimento automático - Após detectar a inserção da nova unidade, o sistema conclui automaticamente a inicialização do dispositivo e a montagem do sistema de arquivos, e a gravação de dados é retomada imediatamente.
Com base na placa de expansão de disco rígido PCIe Switch e na tecnologia de troca a quente de SSD, é construído um sistema completo de loop fechado de dados de direção inteligente:Coleta de dados a bordo: 15 veículos de teste de estrada operam simultaneamente, cada um equipado com uma placa de expansão PCIe Switch e um gabinete de expansão de disco rígido U.2 de 8 baias. Os dados de LiDARs, câmeras e radares de ondas milimétricas são gravados em SSDs U.2 NVMe em tempo real por meio do canal de alta velocidade PCIe 5.0.Substituição do disco rígido sem parar: Quando o disco rígido está cheio, a unidade é substituída diretamente por meio da função hot-swapping sem interromper o teste do veículo. Em comparação com as soluções tradicionais, a eficiência do teste de estrada é aprimorada em mais de 30%.Análise de dados na nuvem: Os discos rígidos substituídos são inseridos em servidores locais (24 compartimentos U.2) e carregados na nuvem por meio de uma rede 10G, onde algoritmos privados são executados para limpeza de dados, anotação de cenas e treinamento de modelos.
· Transmissão de alto desempenho: A placa de expansão PCIe Switch fornece 64 GB de largura de banda agregada para atender às necessidades de gravação simultânea de sensores multicanais.
· Expansão flexível: As placas de expansão U.2 suportam SSDs de nível empresarial de grande capacidade, com uma capacidade máxima de armazenamento em um único sistema de até 128 TB.
· Suporte a hot-swapping: O design de troca a quente do disco rígido permite a substituição da unidade sem parar o veículo, garantindo a continuidade do teste.
· Confiabilidade de nível industrial: A estrutura totalmente metálica e o design antivibração se adaptam ao ambiente de bordo rigoroso.
· Fácil manutenção: O design da gaveta EZ-Slide permite que uma única pessoa conclua as operações de substituição do disco rígido.
A concorrência no setor de direção autônoma entrou no segundo semestre impulsionada por dados. A placa de expansão de disco rígido PCIe Switch, combinada com a placa de expansão U.2 e a tecnologia de hot-swapping de SSD, oferece uma solução eficiente, confiável e dimensionável para o armazenamento de dados de direção inteligente. Com a popularização da tecnologia PCIe 5.0 e a redução contínua do custo das SSDs NVMe, essa solução será amplamente aplicada em mais projetos de direção autônoma, ajudando as empresas a criar uma forte capacidade de loop fechado de dados.
