《智能網(wǎng)聯(lián)汽車計算平臺部署與測試》 課件 任務(wù)4 計算平臺軟件系統(tǒng)認(rèn)知

任務(wù)四計算平臺軟件系統(tǒng)認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車計算平臺部署與測試某國產(chǎn)自主品牌汽車試制車間試制車間劉師傅接到試制任務(wù)，將帶領(lǐng)小張一同在已經(jīng)完成硬件安裝的樣車上進(jìn)行軟件部署。小張聽說智能網(wǎng)聯(lián)汽車的軟件作用重要，那么計算平臺的軟件與手機(jī)和計算機(jī)的軟件有哪些不同之處呢，小張帶著這個疑問開始今天的工作，請和小張一起開始今天的學(xué)習(xí)吧。1.什么是計算平臺軟件系統(tǒng)？2.計算平臺軟件系統(tǒng)由什么組成？裝調(diào)技師劉師傅、實習(xí)技師小張能根據(jù)計算平臺技術(shù)手冊，正確講解計算平臺操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件的功能與特點(diǎn)。能根據(jù)計算平臺技術(shù)手冊，正確講解計算平臺操作系統(tǒng)的功能軟件的定義與用途。計算平臺操作系統(tǒng)定義與組成計算平臺操作系統(tǒng)是驅(qū)動與調(diào)動自動駕駛汽車的各種硬件傳感器（如激光雷達(dá)、攝像機(jī)、毫米波雷達(dá)等）。引導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)置的高級人工智能計算子系統(tǒng)支持自動駕駛汽車的基礎(chǔ)功能和高級功能。對接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實時可靠反饋的車載計算平臺系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件認(rèn)知計算平臺操作系統(tǒng)定義與組成操作系統(tǒng)是計算平臺的基礎(chǔ)框架軟件，是車輛自動駕駛系統(tǒng)能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確、安全、高效運(yùn)行的基礎(chǔ)與核心。操作系統(tǒng)在架構(gòu)上位于硬件系統(tǒng)之上，同時支撐各個應(yīng)用軟件運(yùn)行。系統(tǒng)軟件認(rèn)知實時準(zhǔn)確安全高效計算平臺操作系統(tǒng)定義與組成系統(tǒng)軟件認(rèn)知根據(jù)自動駕駛的核心共性需求實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)功能的共性軟件模塊，如自動駕駛通用框架、網(wǎng)聯(lián)、云控等功能軟件控制和協(xié)調(diào)車載智能計算基礎(chǔ)平臺和外部硬件傳感器設(shè)備，支持復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)系統(tǒng)軟件計算平臺操作系統(tǒng)定義與組成系統(tǒng)軟件認(rèn)知在開發(fā)階段一般使用Linux系統(tǒng)作為計算平臺的操作系統(tǒng)。硬件選用工控機(jī)，對開發(fā)中的各個ADAS、自動駕駛算法進(jìn)行試驗和驗證。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知系統(tǒng)軟件是專門用于汽車場景的復(fù)雜大規(guī)模嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。系統(tǒng)軟件通常包含：異構(gòu)分布系統(tǒng)虛擬機(jī)監(jiān)視器（hypervisor）內(nèi)核系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)(datadistributionservice，DDS，又稱數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù))系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知內(nèi)核系統(tǒng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車計算平臺的自動駕駛系統(tǒng)是典型的RTOS（實時操作系統(tǒng)）。實時操作系統(tǒng)（real-timeoperatingsystem，RTOS）是指能夠在指定或者確定的時間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和在外部或內(nèi)部、同步或異步時間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)有在事先定義的時間范圍內(nèi)識別和處理離散事件的能力；系統(tǒng)能夠處理和儲存控制系統(tǒng)所需要的大量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知內(nèi)核系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)與批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等其他類型的操作系統(tǒng)相比，最大的特色就是“實時性”，如果有一個任務(wù)需要執(zhí)行，實時操作系統(tǒng)會馬上（在較短時間內(nèi)）執(zhí)行該任務(wù)，不會有較長的延時。這種特性保證了各個任務(wù)的及時執(zhí)行。實時操作系統(tǒng)中都要包含一個實時任務(wù)調(diào)度器，這個任務(wù)調(diào)度器與其它操作系統(tǒng)的最大不同是強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格按照優(yōu)先級來分配CPU時間。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知計算平臺常用的內(nèi)核系統(tǒng)QNXLinuxAndroidWinCE系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知QNX分布式、嵌入式，可規(guī)模擴(kuò)展的RTOS系統(tǒng)。主要提供進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、底層網(wǎng)絡(luò)通信和中斷處理等服務(wù)。QNX建立在微內(nèi)核和完全地址空間保護(hù)基礎(chǔ)之上，其安全可靠性能可達(dá)到汽車安全完整性等級（automotivesafetyintegrationlevel，ASIL）中最高等級D的需求。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知Linux主要包括主要特性CPU進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)管理、設(shè)備管理驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)通信以及系統(tǒng)初始化和系統(tǒng)調(diào)用等模塊可移植性、動態(tài)內(nèi)核、開源靈活廣泛支持芯片和硬件環(huán)境及應(yīng)用層程序系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知Android基于Linux架構(gòu)開發(fā)的系統(tǒng)。優(yōu)勢在于為開源系統(tǒng)，易于各車企以此為基礎(chǔ)進(jìn)行自研開發(fā)，各移動終端應(yīng)用生態(tài)豐富。缺點(diǎn)系統(tǒng)對于自動駕駛的安全性和穩(wěn)定性要求滿足性較低。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知WinCE微軟發(fā)布的多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)，具有多任務(wù)搶占和硬實時的特點(diǎn)。該系統(tǒng)因為開發(fā)者數(shù)量較少等原因目前逐漸退出市場。各大車企開發(fā)的各個操作系統(tǒng)都是在以上內(nèi)核系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)而成。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知虛擬機(jī)監(jiān)視器英文名稱為Hypervisor，或被稱為VMM（virtualmachinemonitor）。用于協(xié)調(diào)管理并虛擬化內(nèi)存、CPU和外圍設(shè)備等硬件資源。Hypervisor可允許多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用共享硬件并提供給運(yùn)行在Hypervisor之上的多個內(nèi)核系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知虛擬機(jī)監(jiān)視器一個計算機(jī)上面運(yùn)行著一個hypervisor，hypervisor上面又運(yùn)行著一個或多個虛擬機(jī)，該類虛擬機(jī)一般被稱為virtualmachine（VM）。hypervisor為虛擬機(jī)營造了一個虛擬操作系統(tǒng)，并且對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行管理。多個不同的操作系統(tǒng)能夠共享虛擬化的硬件資源，以個人計算機(jī)為例，Linux、Windows、macOS實例能夠在一個單獨(dú)的物理x86機(jī)器上運(yùn)行。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知虛擬機(jī)監(jiān)視器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車計算平臺上，Hypervisor可以實現(xiàn)將不同的操作系統(tǒng)運(yùn)行在同一個主控芯片上，成為跨平臺應(yīng)用和提高硬件利用率的重要途徑。在智能座艙系統(tǒng)中，Hypervisor也有普遍應(yīng)用。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知分布式數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)自動駕駛操作系統(tǒng)需要建立跨多內(nèi)核、多CPU、多板的分布式數(shù)據(jù)服務(wù)機(jī)制。分布式數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)（DDS）作為分布式實時通信中間件，采用發(fā)布/訂閱體系架構(gòu)，面向?qū)崟r系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分布服務(wù)。通過DDS車內(nèi)模塊間的通信可簡單地發(fā)布數(shù)據(jù)、控制進(jìn)程并訂閱到所需的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件認(rèn)知報數(shù)法從任意指派從一名學(xué)生開始從1-5依次報數(shù)報相同數(shù)目者結(jié)合成一組系統(tǒng)軟件認(rèn)知?一名同學(xué)負(fù)責(zé)講解自動駕駛操作系統(tǒng)。?記錄員負(fù)責(zé)填寫工作記錄表。可以輪換進(jìn)行講解和記錄。系統(tǒng)軟件認(rèn)知系統(tǒng)軟件認(rèn)知系統(tǒng)軟件認(rèn)知確定講解內(nèi)容。講解過程評價。系統(tǒng)軟件認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)實訓(xùn)汽車或智能駕駛小車無筆計算平臺技術(shù)手冊系統(tǒng)軟件認(rèn)知無?講解內(nèi)容無遺漏功能軟件定義功能軟件認(rèn)知自動駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知自動駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知主要功能：通過設(shè)計和實現(xiàn)通用框架模塊滿足動駕駛會產(chǎn)生安全和產(chǎn)品化共性需求，保障自動駕駛系統(tǒng)實時、安全、可擴(kuò)展和可定制。實現(xiàn)自動駕駛所需的人工智能算法，如基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）框架的深度學(xué)習(xí)感知算法、基于高精度地圖等多源信息融合定位算法、基于通用AI和規(guī)則的決策規(guī)劃算法和基于車輛動力學(xué)模型的控制算法等。自動駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知分類多任務(wù)模塊化框架普通模塊化框架端到端模塊化框架自動駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知普通模塊化框架每個模型負(fù)責(zé)單獨(dú)的子任務(wù)優(yōu)點(diǎn)是易于調(diào)試迭代缺點(diǎn)是解耦就會丟失最優(yōu)性，各個模塊的優(yōu)化目標(biāo)并不是以駕駛為最終目標(biāo)，并且每個模塊的誤差會傳遞到之后的模塊。自動駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知多任務(wù)模塊化框架多任務(wù)模塊利用一個共享的特征提取器來完成多個子任務(wù)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省計算成本。缺點(diǎn)是不同任務(wù)之間可能會存在負(fù)面影響。自動駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知端到端（End-to-end，E2E）模塊化框架以最終的駕駛性能為目標(biāo)，具體又可以細(xì)分為隱式的端到端和顯式的端到端兩種框架。隱式端到端（vanillasolution）以傳感器數(shù)據(jù)作為輸入直接輸出規(guī)劃或者控制指令。這種框架的好處是較為簡潔。缺點(diǎn)是缺乏可解釋性，難以調(diào)式及迭代。自動駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知端到端（End-to-end，E2E）模塊化框架顯式端到端（explicitsolution）將多個模塊囊括在端到端模型之中，每個模塊有各自的輸出，并且會將提取到的特征傳遞到下游任務(wù)。自動駕駛網(wǎng)聯(lián)模塊功能軟件認(rèn)知網(wǎng)聯(lián)模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)通信、處理網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同規(guī)劃、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同控制等網(wǎng)聯(lián)自動駕駛功能。01網(wǎng)聯(lián)通信02處理網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)03網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知04網(wǎng)聯(lián)協(xié)同規(guī)劃05網(wǎng)聯(lián)協(xié)同控制自動駕駛網(wǎng)聯(lián)模塊功能軟件認(rèn)知網(wǎng)聯(lián)模塊的數(shù)據(jù)包括路側(cè)攝像頭、智能信號燈、道路交通提示預(yù)警等信息和其他車輛信息，通過V2X（車用無線通信技術(shù)）獲得。網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)與單車傳感器系統(tǒng)的多種環(huán)境感知手段相結(jié)合，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合處理后能夠?qū)诬嚫兄秶鷶U(kuò)展到數(shù)百米，車輛的自動駕駛系統(tǒng)可根據(jù)感知信息控制車輛啟停、減速等行為，實現(xiàn)車輛間防碰撞等功能。自動駕駛云控模塊功能軟件認(rèn)知云控基礎(chǔ)平臺為智能網(wǎng)聯(lián)汽車及其用戶、管理及服務(wù)機(jī)構(gòu)等提供：車輛運(yùn)行、基礎(chǔ)設(shè)施、交通環(huán)境、交通管理等動態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。云控基礎(chǔ)平臺可以提供服務(wù)：智能網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化互聯(lián)互通大數(shù)據(jù)計算動態(tài)交互場景庫體系化應(yīng)用開發(fā)與測試環(huán)境自動駕駛云控模塊功能軟件認(rèn)知云控模塊基于自動駕駛通用模塊提供云控基礎(chǔ)平臺所需數(shù)據(jù)支撐利用協(xié)同感知、云端決策與網(wǎng)聯(lián)交通設(shè)施控制形成車端-邊緣云-區(qū)域云-中心云四級支撐體系實現(xiàn)交通設(shè)施控制與車輛控制協(xié)同功能軟件認(rèn)知?一名同學(xué)負(fù)責(zé)講解自動駕駛操作系統(tǒng)。?記錄員負(fù)責(zé)填寫工作記錄表?？梢暂啌Q進(jìn)行講解和記錄。功能軟件認(rèn)知功能軟件認(rèn)知功能軟件認(rèn)知確定講解內(nèi)容。講解過程評價。功能軟件認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)實訓(xùn)汽車或智能駕駛小車無筆計算平臺技術(shù)手冊功能軟件認(rèn)知無?

講解內(nèi)容無遺漏講解過程表現(xiàn)是否自信流暢是否能夠準(zhǔn)確向人解釋自動駕駛框架是否能夠準(zhǔn)確向人解釋自動駕駛操作系統(tǒng)講解過程表現(xiàn)是否自信流暢自動駕駛操作系統(tǒng)解釋是