收集和存储输入数据的数据记录系统的制作方法

本公开涉及收集和存储输入数据的数据记录系统的领域，数据记录系统包括收集输入数据的处理单元以及用于存储事件数据(即，与触发事件有关的输入数据)的存储装置。

背景技术：

这样的数据记录系统是计算系统，该计算系统例如可以被用于汽车中，特别是用于具有自主驾驶系统或者一个或更多个adas(高级驾驶员辅助系统)的车辆中。

出于安全理由，来自车辆的数据(例如，用于自主驾驶或adas的、由传感器捕获的数据)需要进行记录，即，由车辆的计算系统进行收集和存储。

当比如碰撞之类的触发事件在“时间零t0”或“开始时间”(触发事件的时间)发生时，需要数据记录系统来记录事件数据，即，针对相对于时间零限定的记录时段的特定数据元。

触发事件可能是碰撞(车辆事故)、车辆急减速、为车载电子组件和/或计算组件供电的汽车电池的意外断电或者要通过分析所记录的数据来调查的任何其它事件。

通常，相对于时间零(触发事件的时间)的记录时段在时间零之前开始并在时间零结束，或者对于某些特定数据元，在时间零之前开始并在时间零之后结束。记录时段的持续时间可以由规程指定。通常是时间零之前几秒钟至时间零之后几毫秒或几秒钟。

由于时间零(被视为比如碰撞之类的触发事件的时间)是先验未知的，因此需要永久地或连续地记录来自车辆的数据。然后，当触发事件在任何时间发生时，旨在使用所记录的数据，以便帮助确定是由人类驾驶员还是由ad(自主驾驶)或adas(高级驾驶员辅助系统)为触发事件(例如，碰撞)负责。

存在多种解决方案以记录(即，收集和存储)事件数据，该事件数据是针对相对于时间零的记录时段记录的数据，时间零表示比如碰撞之类的触发事件发生的时间。

第一种解决方案包括将输入数据连续且直接地存储至经由接口系统连接至处理单元的大容量存储装置中的非易失性存储器中。大容量存储装置旨在即使切断电源后也保留所存储的数据。大容量存储装置包括：控制器、诸如nand闪速存储器的非易失性存储器并且通常有附加易失性存储器(例如ram或高速缓冲存储器)。在工作中，处理单元收集输入数据并将这些输入数据直接传递至外围大容量存储装置。在将数据写入非易失性存储器之前，可以将大容量存储装置中的附加易失性存储器用作临时存储，以便限制非易失性存储器的编程循环次数，并且还临时存储控制器的当前运行数据。

该第一解决方案的优点是，当触发事件发生并且电源也被从系统移除时，仅需要备用电源的少量能量即可使大容量存储装置中的非易失性存储器完成进行中的写操作。然而，这种非易失性存储器的主要缺点是，其通常具有有限次数的编程循环和擦除循环(也被称为“p/e循环”)。如先前说明的，由于触发事件可能在任何时间发生，因此需要连续存储来自车辆的数据。在车辆的使用寿命内，待存储数据的量可能非常大，使得其可能超过大容量存储装置中的非易失性存储器的允许的编程循环和擦除循环的次数。为了避开该问题，要么必须增加存储器大小(这意味着数据记录系统的成本较高)，要么必须减少待记录数据的量(这产生的后果是，无法存储所有相关数据，以便不超过允许的编程循环和擦除循环的次数)。根据大容量存储装置中的非易失性存储器的种类，可能会出现其它缺点。硬盘驱动器和光盘是具有可移动部件的非易失性存储组件，这是不适用于车辆的。磁阻随机存取存储器(mram)和铁电ram(feram、f-ram或fram)是仅具有非常小的存储容量(几兆字节)的非易失性随机存取存储器。3dxpoint是另一种非易失性存储器，但是至今尚未有3dxpoint的汽车级产品可用。nand闪速存储器汽车中常用的一种存储器，但是仅限于大约1000次的编程循环和擦除循环。

第二种解决方案包括首先将数据临时存储在被附接至处理单元的易失性系统存储器(例如，ram(随机存取存储器))中，然后，当触发事件发生时，在处理单元中的存储器控制器的控制下或者在处理单元的控制下，以突发方式将所存储的数据从处理单元的易失性系统存储器复制到连接至处理单元的大容量存储装置内的非易失性存储器中。当在触发事件发生时也发生电源中断时，需要使用备用电源为执行数据复制的组件供电。用于临时存储数据的易失性系统存储器可以是环形缓冲存储器，当必须通过覆写(overwrite)来存储新的输入数据时，该环形缓冲存储器擦除最早存储的数据。

第二种解决方案的优点是，处理单元的易失性系统存储器的编程循环和擦除循环的次数被认为是无限的，其允许在车辆的使用寿命内存储所有需要的数据。另一优点是，仅在触发事件发生时，才执行将处理单元的易失性系统存储器的数据复制到大容量存储装置中的非易失性存储器中，这表示在车辆的使用寿命内在大容量存储装置中的非易失性存储器上的较少编程循环和擦除循环的次数。

然而，第二种解决方案的缺点是，在触发事件发生时断电的情况下，需要大量备用电力，以允许数据记录系统能将数据从处理单元的易失性系统存储器复制到大容量存储装置中的非易失性存储器。

us2019/0042414a1公开了在使用非易失性存储装置的计算平台中使用主机存储器缓冲区的非易失性双列直插式存储器模块(nvdimm)仿真。当计算平台发生加电事件时，在计算平台中的系统存储装置中分配主机存储器缓冲区，并且将主机存储器缓冲区的后备存储从非易失性存储装置复制到所述系统存储装置中的主机存储器缓冲区。当计算平台发生掉电事件或刷新事件时，将主机存储器缓冲从计算平台中的系统存储器装置复制到非易失性存储装置中的用于主机存储器缓冲区的对应后备存储。us2019/0042414a1中公开的解决方案接近于先前描述的第二种解决方案，并且呈现了相同的优点和缺点。

本公开在以下限制之间利用更好的权衡来改进所述情形：限制在触发事件发生时有关用于存储事件数据的非易失性存储器的编程循环和擦除循环的次数与限制在触发事件发生时执行这些事件数据的存储所需的电量。

技术实现要素：

本公开涉及一种收集和存储输入数据的数据记录系统，该数据记录系统包括：处理单元，该处理单元收集输入数据；以及外围存储装置，该外围存储装置经由接口系统连接至处理单元，该外围存储装置在非易失性存储器中记录事件数据，其中，所述事件数据是针对相对于时间零的记录时段存储的输入数据，所述时间零表示触发事件发生的时间，其特征在于，外围存储装置还包括易失性存储器，并且当输入数据被收集时，数据记录系统将该输入数据存储在外围存储装置的易失性存储器中，并且当触发事件发生时，所述数据记录系统将所存储的输入数据作为事件数据集从外围存储装置的所述易失性存储器复制到外围存储装置的所述非易失性存储器中。

这样的数据记录系统呈现了以下优点：当触发事件发生时，仅需要向存储装置供电，以便安全地复制事件数据。

与多个相应触发事件对应的多个输入数据的副本可以被从外围存储装置的易失性存储器复制到外围存储装置的非易失性存储器中。非易失性存储器可以存储与所述多个触发事件对应的多个事件数据集。对于各个触发事件，可以在将先前存储的事件数据保存在非易失性存储器中同时将输入数据复制到非易失性存储器。输入数据可以被复制，直到存储了预定最大量的数据为止。该预定最大量的数据可以对应于非易失性存储器的存储容量或者对应于所述非易失性存储器中的被分配用于事件数据存储的一部分的存储容量。当存储在非易失性存储器中的数据的量已经达到该最大量时，最早的事件数据被最新的事件数据覆写。

在特定实施方式中，当没有触发事件发生时，数据记录系统覆写存储在外围存储装置的易失性存储器中的输入数据，不将存储在外围存储装置的易失性存储器中的所述输入数据复制到外围存储装置的非易失性存储器中。

数据记录系统可以包括处理单元的易失性存储器(比如易失性系统存储器)，该易失性存储器用作操作该处理单元的临时存储和工作空间。有利地，处理单元的所述易失性系统存储器不同于存储装置的易失性存储器。

数据记录系统还可以包括备用电源装置，并且在所述触发事件发生时电源中断的情况下，所述备用电源装置仅有利地向外围存储装置供电。

数据记录系统可以装备产品，该产品例如是比如车辆之类的运动主体或者比如医疗装置之类的任何其它类型的装置。在一些实施方式中，当包括配备有所述数据记录系统的产品的撞击事件、所述产品的碰撞事件、所述产品的减速事件以及所述产品的掉电事件的组中的触发事件中的一者发生时，数据记录系统在外围存储装置内将所存储的输入数据从易失性存储器复制到非易失性存储器中。

可以将外围存储装置的易失性存储器至少部分地实现成环形缓冲存储器。有利地，在没有触发事件发生的情况下，当以下两种情形中的至少一种情形发生时，易失性存储器通过覆写最早存储的输入数据来存储新的输入数据：

所述易失性存储器已满，和

已经存储了给定量的输入数据，该给定量的输入数据与需要针对一个触发事件的记录时段存储的所需数据量对应。

当电源被从数据记录系统移除并且没有触发事件发生过时，存储在外围存储装置的易失性存储器中的输入数据丢失而没有被复制到外围存储装置的非易失性存储器中。

外围存储装置的易失性存储器可以是ram(随机存取存储器)或高速缓冲存储器。外围存储装置的非易失性存储器可以是闪速存储器，比如nand闪速存储器。

接口系统例如是pciexpress(高速外围组件互连)接口。也可以使用其它类型的存储器接口，比如ufs(通用闪存)接口。

有利地，当输入数据通过处理单元被收集时，所述输入数据被直接传递至存储装置。

本公开的第二方面涉及配备有上面定义的数据记录系统的产品。该产品可以是比如汽车或飞机之类的移动主体或者任何其它装置(例如，医疗装置)。

本公开的第三方面涉及一种包含程序指令的非暂时性计算机可读介质，该程序指令使数据记录系统收集并存储输入数据，所述数据记录系统包括：处理单元，该处理单元收集输入数据；以及外围存储装置，该外围存储装置经由接口系统连接至处理单元，该外围存储装置在非易失性存储器中记录事件数据，所述事件数据是针对相对于时间零的记录时段存储的输入数据，所述时间零表示触发事件发生的时间，所述数据记录系统执行以下步骤：

当输入数据被收集时，将该输入数据存储在外围存储装置的易失性存储器中，以及

当触发事件发生时，将所存储的输入数据从外围存储装置的所述易失性存储器复制到外围存储装置的所述非易失性存储器中。

附图说明

通过阅读参照附图进行的非限制性实施方式的详细陈述，本公开的其它特征、目的以及优点将变得更加明显。

图1示出了根据示例性实施方式的数据记录系统。

图2示出了集成了图1的数据记录系统的汽车。

图3是示出了图1的数据记录系统如何工作的示例性简化流程图。

具体实施方式

图1例示了收集和存储输入数据300的示例数据记录系统100。数据记录系统100可以装备例如具有自主驾驶功能和/或一个或更多个adas(高级驾驶员辅助系统)的汽车200。然而，数据记录系统100可以装备任何其它产品。该产品可以是比如飞机之类的移动主体或者任何其它装置(例如，医疗装置)。

数据记录系统100是具有计算平台110和外围存储装置120的计算系统。计算平台110具有处理单元111或cpu(中央处理单元)、易失性系统存储器112以及非易失性系统存储器113。数据记录系统100可以具有一个或更多个处理单元111。出于简化的目的，图1表示了一个处理单元111。

处理单元111具有至少一个cpu核114或cpu处理器，以及存储器控制器115，该存储器控制器控制易失性系统存储器112和非易失性系统存储器113。

易失性系统存储器112和非易失性系统存储器113二者是系统存储器或计算机存储器，其中，处理单元111保存使用中的当前程序和数据。系统存储器112和113被附接至处理单元111并且是使处理单元111工作所必需的。易失性系统存储器112是易失性存储器(例如，ram(随机存取存储器))，以用作处理单元111的临时存储和工作空间，特别是使用中的操作系统和应用的临时存储和工作空间。非易失性系统存储器113是非易失性存储器(例如，闪存单元)，其存储可以由处理单元111使用的操作系统以及一个或更多个应用。

存储装置120是通过接口系统130(例如，pciexpress(高速外围组件互连)接口或ufs(通用闪存)接口)连接至处理单元111的外围存储装置。该存储装置120是与被附接至cpu111的系统存储器112和113不同的附加存储装置。存储装置120对于处理单元111进行工作不是必需的。存储装置120可以是大容量存储装置。

存储装置120的作用是即使当电源被从数据记录系统100移除时也可存储事件数据301。标号为301的表达“事件数据”可以被定义成针对相对于“时间零”的记录时段记录的输入数据300，“时间零”表示触发事件发生的时间。触发事件可以被定义成触发在数据记录系统100中永久存储事件数据集的事件。触发事件是用户或操作员可能想要随后(在触发事件之后)基于永久存储的事件数据进行分析的事件。在数据记录系统100装备具有向数据记录系统100供电的电源装置的移动主体(诸如车辆)的情况下，触发事件可能是移动主体的撞击(impact)事件、移动主体的碰撞(crash)事件、电池的掉电事件、移动主体的减速事件或者操作员可能想要随后进行分析的任何其它事件。例如，可以在事件数据记录器的规程内指定本公开中使用的触发事件。

事件数据的记录时段可以在时间零之前(即，触发事件的时间之前)开始，并且在时间零或时间零之后结束(例如，取决于数据元的类型)。记录时段的持续时间可以由规程或制造商指定。例如，是时间零之前几秒钟至时间零之后几毫秒或几秒钟。

存储装置120具有控制器121、易失性存储器122以及非易失性存储器123。

易失性存储器122例如可以是具有线性组织的ram(随机存取存储器)或高速缓冲存储器。易失性存储器122的一部分保存输入数据300，该部分可以被实现成环形缓冲区。

非易失性存储器123例如可以是闪存单元，例如，nand闪速存储器。

该易失性存储器122的第一作用是用作控制器121的操作的临时存储和工作空间。在本公开中，在触发事件发生并且必须执行非易失性存储器123中的数据永久存储的情况下，该易失性存储器122的第二作用是用作输入数据300的临时存储。易失性存储器122存储当输入数据300被收集时由处理单元111传递的输入数据300。在控制器121的控制下，当触发事件发生时，临时存储在易失性存储器122中的数据被复制到非易失性存储器123中，以便执行事件数据的永久存储；或者当没有触发事件发生时，存储在易失性存储器122中的最早的数据被最新的输入数据覆写，而没有被复制到非易失性存储器123中。

如前所示，处理单元111的易失性系统存储器112用作操作处理单元111的临时存储和工作空间。处理单元111的该易失性系统存储器112不同于经由接口系统130连接至处理单元111的存储装置120的易失性存储器122，并且该存储装置120的作用是将事件数据记录在非易失性存储器123中，例如用于随后分析这些事件数据。

数据记录系统100具有一个或更多个其它接口系统(未表示)，处理单元111通过所述一个或更多个其它接口系统接收输入数据300。这些输入数据300可以来自各种数据源单元，比如传感器、测量单元、数据接收器等。数据源单元可以装备车辆200(或者更一般地，配备有数据记录系统100的产品)。一些特定数据源单元可能处于车辆200(或者配备有数据记录系统100的产品)的外部。在这样的情况下，外部数据源可能需要与车辆(或产品)的接口。

在常见的操作中，数据记录系统100是由第一电源供电的。该第一电源例如可以是电池。例如，在车辆中，数据记录系统100是由汽车电池供电的。当触发事件发生时，电源可能同时被从数据记录系统100移除(但是，在触发事件发生时，并非总是如此)。换句话说，在某些情况下，来自第一电源的电力供应可能会中断。在这样的情形下，使用第二电源，即备用电源装置140。对于该第二电源，存在不同的可能实现方式。例如，第二电源可以是电池。另选地，第二电源可以是存储在一个或更多个电容器中的能量。车辆200(或更一般地，配备有数据记录系统100的产品)或数据记录系统100本身配备有这样的备用电源装置140。在触发事件发生时第一电源断开的情况下，备用电源装置140仅向存储装置120供电，以使得可以在存储装置内将事件数据从易失性存储器122安全地复制到非易失性存储器123。

现在，将参照图2和图3描述数据记录系统100的操作。

在本示例性实施方式中，数据记录系统100装备汽车200，该汽车200配备有多个数据源单元，包括：传感器(比如摄像机、lidar传感器、雷达传感器)、测量单元(比如imu(惯性测量单元))以及数据接收器(比如gps接收器)等。这些数据源单元(传感器、测量单元以及数据接收器)可以提供用于车辆200的自主驾驶或者车辆200的一个或更多个adas的数据。一些数据源单元可能还提供来自软件的中间计算结果，这可能是由多个传感器的数据的融合而产生的。这样的数据例如可以是表示驾驶计划的“占用栅格”或“轨迹”。中间计算结果中的一些中间计算结果也可能是所关注的，以作为输入数据的一部分被存储在数据记录系统中。

在操作中，数据源单元将数据作为输入数据300发送至处理单元111。因此，在步骤s0，随着时间的推移，这些输入数据300被处理单元111连续地收集。

有利地，当输入数据300被处理单元111收集时，在步骤s1，随着时间的推移，这些输入数据300通过接口系统130传递至存储装置120。接口130的接口速度可以高于输入数据300的数据速率。在这样的情况下，输入数据300可以被布置在以非连续方式传递至存储装置120的数据包中。在这样的情况下，输入数据300被以数据突发的形式、一个数据包接一个数据包地传递至存储装置120。总的来说，这实现了在不会丢失输入数据300的情况下输入数据300从处理单元111到存储装置120的连续流。

另外，在步骤s1，当输入数据300被处理单元111接收时，可以将这些输入数据300从处理单元111直接传递至存储装置120。实际上，为了减少在电源中断的情况下数据丢失的风险，可以将输入数据300直接传递至存储装置120，即，除了进行数据传递所需的时间外，没有延迟。由于接口130的接口速度可以高于输入数据300的数据速率，因此进行数据传递所需的时间可以对应于将输入数据300布置在以数据突发的形式一个包接一个包地传递至存储装置120的数据包中所需的时间。还应提到的是，输入数据300可以主要由处理单元111来使用，以例如计算用于自主驾驶的驾驶决定。出于由处理单元111使用输入数据300的目的，还将输入数据300存储在附接至处理单元111的存储器112中。

在存储装置120中，在步骤s2，首先将所传递的输入数据300存储在易失性存储器122中。由于易失性存储器122的保存输入数据300的一部分被组织成环形缓冲存储器，因此当所述易失性存储器已满(并且没有触发事件发生)时，在存储步骤s2中，通过覆写最早存储的输入数据，在易失性存储器122中执行新输入数据的后续写入。在特定实施方式中，不是仅在易失性存储器122已满时才开始覆写易失性存储器122中的数据。考虑到输入数据速率的给定速率(每秒钟x兆字节)和一个触发事件的、跨越时间零的所需记录时段(y秒)，需要针对一个触发事件的记录时段存储的所需数据量‘a’可以计算如下：

a＝x*y

该数据量“a”对应于易失性存储器122的环形缓冲区必须能够存储的所需存储器量。当超出该数据量时，即，当易失性存储器122中已经存储了与该所需数据量“a”对应的数据量时，则执行数据覆写以将新的输入数据存储在易失性存储器122中。

在步骤s3，处理单元111确定触发事件是否发生。确定触发事件是否发生是本领域技术人员众所周知的，因此本公开中不再加以描述。

当比如碰撞事件之类的触发事件发生(图3中的分支“是”)时，在步骤s4，处理单元111通知存储装置120的控制器121。然后，在步骤s5，在控制器121的控制下，将当前存储在存储装置120的易失性存储器122中的输入数据300复制到存储装置120的非易失性存储器123中，作为事件数据集。可以将当前存储在易失性存储器122中的所有数据或仅所有数据的一部分数据复制到非易失性存储器123。这取决于需要记录的事件数据。

当已经将事件数据集复制到非易失性存储器123时，在步骤s5之后，系统100可以返回至步骤s0以继续收集输入数据。

然后，当另一触发事件发生时，有利地，已经被存储在非易失性存储器123中的事件数据(其可以包括与一个或更多个相应触发事件对应的一个或更多个事件数据集)不会被覆写。可以使用非易失性存储器123中的可用存储将新的事件数据添加至已经被存储的事件数据。换句话说，在一些实施方式中，非易失性存储器123存储与多个触发事件对应的多个事件数据集。可以在非易失性存储器123中制作事件数据的副本直到存储了预定最大量的数据为止。该预定最大量的数据可以对应于非易失性存储器的存储容量或者对应于所述非易失性存储器中的被分配用于事件数据存储的一部分的存储容量。当存储在非易失性存储器中的数据的量达到该最大量时，根据第一选项，最早的事件数据可以被最新的事件数据覆写。另选地，根据第二选项，可以阻止对另一事件数据的复制，直到已经分析了所述多个事件数据集并且操作员已经擦除这些事件数据集。所选择的选项可以取决于操作员或规程要求。

在当触发事件发生时(由第一电源提供的)电源被从数据记录系统100移除的情况下，备用电源装置140有利地仅向存储装置120供电，至少临时地向存储装置120供电，以便允许在存储装置120内将事件数据从易失性存储器122复制到非易失性存储器123。

当没有触发事件发生过时(图3中的分支“否”)，处理返回至步骤s0，并且继续收集输入数据300。

当在任何时间电源被从数据记录系统100移除(例如，由于系统被用户或操作员自愿关闭)时并且当没有触发事件时，当前存储在存储装置120的易失性存储器122中的输入数据300不被复制到非易失性存储器123，因此可能会丢失。在一些软件实现中，当用户启动系统关闭时，在先前分配的存储器被声明为空闲的情况下，可以清除存储器。

当没有触发事件发生时，在没有触发事件而系统关闭或者断电的情况下，存储在外围存储装置120的易失性存储器122中的输入数据被新的输入数据覆写或者丢失(即，没有被复制到非易失性存储器123)。

在所描述的特定实施方式中，数据记录系统100装备汽车200。在其它的实施方式中，数据记录系统100可以装备任何其它移动主体，例如飞机。在该情况下，当包括移动主体的撞击事件、所述移动主体的碰撞事件、所述移动主体的减速事件以及向数据记录系统供电的电池的掉电事件的组中的预定事件中的一者发生时，数据记录系统在外围存储装置120内将所存储的输入数据从易失性存储器122复制到非易失性存储器123中。可以考虑其它触发事件，如先前在本公开中指示的。在其它的实施方式中，数据记录系统可以被集成在不是移动主体的产品中，比如医疗装置。在该情况下，触发事件可能是电源被从医疗装置意外地移除。

本公开还涉及一种包含程序指令的非暂时性计算机可读介质，该程序指令使数据记录系统100执行先前描述的步骤，特别是：当输入数据300被收集时，将该输入数据300存储在外围存储装置的易失性存储器122中，并且当触发事件发生时，将所存储的输入数据从存储装置120的易失性存储器122复制到存储装置120的所述非易失性存储器123中，作为事件数据集。

该程序指令被存储在与车辆有关的存储模块中，诸如易失性存储器(例如，ram等)和/或非易失性存储器(例如，rom、闪速存储器(例如，nand闪速存储器)等，该存储模块被永久地或可拆卸地集成在车辆中，或者可以例如经由“云”连接至车辆，并且可以由车辆的计算机或计算器(诸如电子控制单元(ecu)的一个或更多个模块)执行。该程序指令可以至少部分地存储在存储装置120中。

在车辆200中，数据记录系统100可以是内置到车辆200中的单独硬件单元，或者可以是某一其它自主驾驶或adas系统控制器的集成部分。