[实用新型]一种基于USB的边缘计算设备

说明书

本实用新型涉及一种基于USB的边缘计算设备，包括核心计算模块，扩展计算模块，传感器模块与USB HUB底座模块，扩展计算模块及传感器模块分别通过USB HUB底座模块与核心计算模块电连接，核心计算模块包括有用于进行控制管理的主控节点设备与用于提供算力的移动运算设备，主控节点设备与移动运算设备通过USB HUB底座模块电连接。本实用新型具备强大的计算处理能力和可扩展性，以及极高的可用性和可靠性，同时具有构建成本低、占用体积小、能耗低，并且管理能力强、安装维护简便，并支持设备的远程监控，具有广泛的场景适用性。

技术领域

本实用新型涉及边缘计算设备技术领域，特别是涉及一种基于USB的边缘计算设备。

背景技术

随着物联网和人工智能的发展，以及5G(4G)无线网络的应用和普及，各种边缘设备的种类和数量迅速增加，比如城市摄像头和各类传感器设备等，这必将会有越来越多的数据在边缘端产生。因此如何对这些边缘端产生的数据进行实时计算处理，是实现边缘计算到边缘智能转变的关键，也是当前边缘计算设备面临的重要挑战。

然而，当前边缘设备数据的处理方式，或是将其全部传送到云端/数据中心，然后利用云端计算资源集中处理，这种方式不仅受限于网络传输带宽，而且还会增长数据传送时延，因此很难满足边缘端实时处理的要求；或是利用边缘设备自身的计算能力，如使用智能摄像机对物体检测，使用线圈对机动车闯红灯拍照、使用雷达对城市管道探测等；或是为边缘计算单个设备配置多核ARM处理器、多核GPU、多核神经网络处理器NNIE和多核DSP等;或是为边缘采集设备配备一个微型电脑设备（比如树莓派）作为边缘计算设备等。目前这些处理方式，因受限于边缘单设备的计算能力限制，因此存在计算力不足、可靠性低、计算资源难以扩展、设备功能单一、同时缺乏5G及北斗 (GPS) 卫星通讯和地理位置信息定位，只能用于单一的数据采集或简单的数据处理，难以满足边缘端对复杂业务场景下的实时计算要求，比如对摄像头中移动物体的实时探测、识别、跟踪和认知。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的云计算受限于带宽，而边缘运算算力不足的情况，提供一种基于USB的边缘计算设备，具备强大的计算处理能力和可扩展性，以及极高的可用性和可靠性，同时具有构建成本低、占用体积小、能耗低，并且管理能力强、安装维护简便，并支持设备的远程监控，具有广泛的场景适用性。利用本实用新型构建的基于USB的边缘计算设备集群，解决了目前边缘场景下对复杂业务进行实时计算处理时，需要对计算资源和计算能力进行可伸缩性和可扩展性需求时而缺少合适的边缘计算设备的问题。

一种基于USB的边缘计算设备，包括核心计算模块，扩展计算模块，传感器模块与USB HUB底座模块，所述扩展计算模块及所述传感器模块分别通过所述USB HUB底座模块与所述核心计算模块电连接，所述核心计算模块包括有用于进行控制管理的主控节点设备与用于提供算力的移动运算设备，所述主控节点设备与所述移动运算设备通过所述USB HUB底座模块电连接，所述主控节点设备包括有处理器单元、USB Type-C接口单元、软交换机单元、高速储存单元、摄像头接口单元、通信单元、定位单元、显示器接口单元与存储单元，所述USB Type-C接口单元、软交换机单元、高速储存单元、摄像头接口单元、通信单元、定位单元、显示器接口单元及存储单元分别与所述处理器单元电连接。

优选的，所述核心计算模块还包括有用于检测所述主控节点设备的主备节点设备，所述主控节点设备与所述主备节点设备通过USB HUB底座模块电连接，所述主备节点设备与所述主控节点设备相同。

优选的，所述扩展计算模块包括若干个工作节点设备，所述工作节点设备包括有处理器单元及与处理器单元电连接的USB Type-C接口单元、高速储存单元、摄像头接口单元、通信单元、定位单元、显示器接口单元、存储单元。

优选的，所述传感器模块包括有传感器接口、视频监控摄像头与传感器组件，所述视频监控摄像头及传感器组件通过传感器接口与USB HUB底座模块电连接。