3. 多摄像头系统架构设计

多摄像头系统架构设计不是把几台相机接到 Jetson 上就结束，而是要在“相机数量、分辨率、帧率、触发方式、数据流拓扑、存储与传输预算”之间做一次完整的资源闭合。任何一项超限，都会在采集阶段表现为丢帧、时间戳抖动、内存耗尽或磁盘写满。本节以 Jetson Orin 平台为例，给出可复用的设计方法与示例参数。

一、先确定相机数量与接口拓扑

Jetson 的 CSI 接口数量有限，Orin NX/Nano 通常提供 2 路 MIPI CSI-2 接口，Orin AGX 可提供 16 路虚拟通道。若相机数量超过物理 CSI 接口，需要选择两种拓扑之一：

• 聚合拓扑：多台相机通过 GMSL2/FPD-Link III 串行器接入同一解串器，再以单路 CSI 输出。优点是节省 CSI 接口，缺点是共享带宽，需确认解串器通道数与聚合帧率。
• 分布式拓扑：每台相机独立占用一路 CSI 或 USB 3.0 接口。优点是互不干扰，缺点是接口数量受限，且 USB 相机难以做到硬件级同步。

对于需要严格同步的 4 相机系统，推荐使用 GMSL2 聚合方案：4 台相机 → 4 个串行器 → 1 个 4 通道解串器 → 1 路 CSI-2。这样既保证同步，又释放 CSI 接口给其他传感器。

二、分辨率与帧率的带宽预算

带宽预算的核心公式为：

单相机带宽 = 宽 × 高 × 位深 × 帧率 × 冗余系数
总带宽 = 单相机带宽 × 相机数量

以 1920×1080、RAW10、30fps 为例，单相机带宽约为 1920×1080×10×30 ≈ 622 Mbps，冗余系数取 1.2 后约 746 Mbps。4 相机聚合后约 2.98 Gbps，需确认解串器与 CSI-2 通道总带宽是否满足。若使用 RAW12 或 60fps，带宽会翻倍，必须重新核算。

三、触发方式与同步精度

触发方式决定同步精度，常见有三类：

• 自由运行：各相机独立曝光，同步精度最差，仅适合非同步场景。
• 软触发：由 Jetson 通过 I2C/GPIO 发送触发信号，精度约毫秒级，受系统调度影响。
• 硬触发：外部信号发生器或解串器同步信号统一触发，精度可达微秒级，是多相机标定与融合的首选。

在 GMSL2 方案中，解串器通常支持外部触发输入，可将同一触发信号分发到所有串行器，实现 4 相机同时曝光。设计时需确认触发信号的电平标准（通常 3.3V LVCMOS）与相机触发延迟参数。

四、数据流拓扑与存储/传输预算

数据从相机到存储的路径为：相机 → 串行器 → 解串器 → CSI-2 → VI（视频输入）→ 内存 → 编码/处理 → 存储或网络。每一级都有带宽上限，需逐级核算。

存储预算方面，若 4 相机以 1920×1080、RAW10、30fps 连续采集 1 小时，原始数据量约为：

4 × 1920 × 1080 × 10bit × 30fps × 3600s ÷ 8 ≈ 1.12 TB

若采用 H.265 编码，压缩比约 50:1，则约 22 GB。因此，架构设计必须明确：是保存原始数据用于标定，还是保存压缩视频用于回放。前者需要 NVMe SSD 阵列，后者可用单块高速 SSD。

五、架构设计检查清单

在完成上述计算后，建议用以下清单逐项确认，避免遗漏：

架构设计的最终输出应是一份明确的参数表：相机型号、分辨率、帧率、触发源、解串器型号、CSI 通道分配、存储介质与写入速度。只有这些参数全部闭合，后续的同步采集与标定才有稳定的基础。