一、无人车项目中的工控机负责什么
这里的无人车主要指工业、科研、巡检、运输等场景中的无人地面车辆,也就是UGV,而不是乘用车自动驾驶域控制器。
一套UGV通常包含底盘控制器、车载计算机、GNSS/RTK、IMU、激光雷达、工业相机、无线通信及电源系统。
底盘控制器负责驱动、转向、制动和编码器等实时任务;车载工控机则处理地图、定位、路径规划、视觉、传感器数据及远程通信。
ArduPilot Rover同样采用飞控/车辆控制器与伴随计算机分工的架构,伴随计算机通过MAVLink获取车辆状态,并可承担视觉、路径等上层计算任务。
因此,UGV选主控时首先要明确:这台工控机是只负责导航,还是还要承担视觉、点云、数据记录和远程任务。
二、无人车项目中常见的硬件问题
1. 户外导航设备一多,接口很快不够
与室内AGV不同,户外UGV经常同时使用GNSS/RTK、IMU、LiDAR、相机和轮速信息。
例如一台车可能配置:
GNSS/RTK + 3D LiDAR + 前视相机 + 后视相机 + 底盘CAN + 5G通信。
这时,主板上的LAN、USB、COM和CAN往往比CPU型号更早成为限制。
2. 多个网络传感器会增加内部网络复杂度
GigE相机、网络LiDAR和其他IP设备如果都通过交换机接入,会增加交换机、电源和线束。
对于空间有限的车体,可以直接使用多网口计算板;如果视觉负载较高,也可以把导航主控和感知计算拆成两个节点。
3. CAN接口不等于CANopen
无人车底盘、BMS和驱动设备经常使用CAN。
主板有CAN接口,只表示具备相应的物理通信通道。如果项目采用CANopen等协议,还需要对应协议栈和软件适配。
普通Ethernet接口同样不能直接理解为EtherCAT主站。
4. 车载供电需要单独核算
UGV动力电池可能是24V、36V、48V或其他电压。
主板支持9~36V输入,也不代表可以直接连接所有动力电池。实际项目还要考虑DC/DC、电机启动产生的电源扰动、浪涌、反接和掉电过程。
三、无人车控制系统如何分工?
比较常见的结构可以分成三层:
底盘控制层 → 导航与感知层 → 任务与远程通信层。
底盘控制器负责实时运动;工控机运行ROS/ROS 2、SLAM、GNSS结合、视觉和任务程序;后台或地面站负责任务下发、状态查看和人工接管。
ArduPilot Rover的Guided模式也支持由地面站或伴随计算机发送位置、速度等目标信息。
把这几部分拆开,可以避免视觉和点云程序负载变化直接影响底盘控制周期。
四、不同无人车项目的工控硬件配置方案
1. 户外自主移动UGV
如果车辆需要连接GNSS/RTK、底盘、BMS、LiDAR和蜂窝通信,工业接口数量通常比较重要。
参考型号:PRM-7610A(3.5寸工控主板)
主要配置:
Intel Wildcat Lake系列处理器,TDP 15W、1×DDR5 SO-DIMM,最大64GB;
2×Intel i226-V网络、6×COM、2×CAN、8Bit GPIO、M.2 2280 PCIe 4.0 x2;
E-Key支持Wi-Fi/蓝牙、B-Key支持4G/5G、DC 9~36V;
PCB尺寸102×146mm。
UEFI支持上电自启。
双CAN可以分别用于底盘和其他车载节点,多串口则可连接GNSS、RTK或辅助控制设备。
适用于: 户外巡检车、科研UGV、园区无人车、无人移动底盘。
2. 视觉导航与目标识别UGV
如果车端还需要处理相机、目标识别或视觉辅助导航,处理器和内存配置需要相应提高。
参考型号:Q-BOX-E10工控机(UT1003AW 3.5寸工业主板)
主要配置:
Intel Core Ultra系列处理器,TDP 28W、最大96GB DDR5;
2×Intel i226-V网络、6×USB、5×COM、1×CAN、8Bit GPIO;
M.2 2280、E-Key支持Wi-Fi/蓝牙、B-Key支持4G/5G;
DC 9~36V、整机尺寸174×129×86mm。
整机重量约4kg,因此它更适用于载荷和空间允许的中大型UGV,而不是所有小型移动平台。
视觉模型能否达到目标帧率,需要结合相机分辨率、模型和推理框架实际测试。
3. 多GigE相机和多LiDAR无人车
多相机环视、多个网络LiDAR或IP传感器同时运行时,可以设置独立感知计算节点。
参考型号:UT100NA6L(12×12cm工业主板)
主要配置:
Intel Core Ultra系列处理器,TDP 35W、2×DDR5 SO-DIMM,最大96GB;
6×Intel i226-V 2.5G LAN,可选4网版本、3×USB3.0、1×USB2.0、Type-C;
M.2 2280 PCIe 4.0 x4、E-Key、B-Key、DC 12~19V;
PCB尺寸120×120mm。
UT100NA6L提供6个2.5G网口,但只有1路RS232,因此更适合作为视觉和感知节点,而不是同时承担大量底盘I/O。
4. 多设备接入,算法负载较轻UGV
如果车辆主要进行数据采集、录像和远程通信,复杂视觉放在其他计算节点或服务器,可以选择多网口、多串口低功耗整机。
参考型号:N11-52工控机
主要配置:
Intel N150,TDP 6W,可选N305 15W、最大16GB DDR5;
4×LAN,其中3路Intel i226-V、1路RTL8156B;
网口可选48V/15W PoE PSE、4×USB;
外部5路COM + 1路RJ45 Console、底层共6路串口资源;
COM2~COM6可按配置选择RS232/RS485、M.2 2280;
MiniPCIe支持Wi-Fi/蓝牙/4G、DC 9~36V。
这种配置更偏向传感器接入、网关和轻量数据处理,不宜把多路3D点云和复杂视觉任务全部放在N150/N305平台上。
5. UGV远程控制和地面站
UGV地面站需要显示地图、视频、车辆状态和任务信息,并支持远程操作。
如果设备安装在固定机柜或移动控制箱中,可以采用Q-BOX-E10等完整工控机;接口需求较特殊时,也可以根据显示、串口和无线通信重新配置。
6. UGV标准主板不匹配时,怎么处理
无人车开发中常见的问题并不是CPU性能不足,而是主板与整车接口对不上。
例如:
底盘与BMS都需要CAN;
GNSS、RTK电台、IMU占用多个串口;
4台GigE相机导致LAN不足;
电控仓空间有限,连接器方向不合适;
车辆使用24V电源;
Wi-Fi和5G需要同时安装;
希望整车上电后工控机自动启动。
这种情况下,可以根据已经确定的底盘、传感器和电源重新规划LAN、COM、CAN、USB、M.2和接口位置。
派勤现有ODM/OEM服务涵盖单板与整机,并支持硬件、操作系统等项目级配置。
五、派勤可以为无人车项目提供什么
如果项目还在样机阶段,可以先用标准产品验证系统架构。
PRM-7610A可用于双CAN、多串口和车载通信需求;Q-BOX-E10可承担导航与视觉任务;UT100NA6L可作为多GigE感知节点;N11-52则偏向多网络和串口设备接入。
如果处理器平台已经确定,但网口、CAN、COM、电源、接口方向或机箱尺寸与车体不匹配,可以继续评估主板或整机ODM/OEM,而不是在机器人内部增加大量转换器和交换设备。
开始选型时,最好先准备底盘接口、GNSS/RTK、LiDAR、相机、CAN/COM/LAN/USB数量、无线方式、供电和安装尺寸。这样比只提出“需要一台i5工控机”更容易找到合适的平台。
六、无人车主控怎么选?
户外UGV首先看定位、底盘通信和无线链路;视觉任务增加以后,再提高CPU、内存和相机接口配置。
多传感器车辆还要核算网络带宽、SSD和车载供电。
最终主控需要解决的是:导航程序能够运行,底盘和传感器都有合适接口,远程通信能够接入,电源可以匹配,而且整套计算设备能够安装在车辆电控仓内。
这些条件同时满足后,再比较不同CPU平台才更有意义。