《智能網(wǎng)聯(lián)汽車計(jì)算平臺(tái)部署與測(cè)試》 課件 任務(wù)4 計(jì)算平臺(tái)軟件系統(tǒng)認(rèn)知

任務(wù)四計(jì)算平臺(tái)軟件系統(tǒng)認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車計(jì)算平臺(tái)部署與測(cè)試某國(guó)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(tīng)說(shuō)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的軟件作用重要，那么計(jì)算平臺(tái)的軟件與手機(jī)和計(jì)算機(jī)的軟件有哪些不同之處呢，小張帶著這個(gè)疑問(wèn)開(kāi)始今天的工作，請(qǐng)和小張一起開(kāi)始今天的學(xué)習(xí)吧。1.什么是計(jì)算平臺(tái)軟件系統(tǒng)？2.計(jì)算平臺(tái)軟件系統(tǒng)由什么組成？裝調(diào)技師劉師傅、實(shí)習(xí)技師小張能根據(jù)計(jì)算平臺(tái)技術(shù)手冊(cè)，正確講解計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件的功能與特點(diǎn)。能根據(jù)計(jì)算平臺(tái)技術(shù)手冊(cè)，正確講解計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)的功能軟件的定義與用途。計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)定義與組成計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)與調(diào)動(dòng)自動(dòng)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(jí)人工智能計(jì)算子系統(tǒng)支持自動(dòng)駕駛汽車的基礎(chǔ)功能和高級(jí)功能。對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠反饋的車載計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件認(rèn)知計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)定義與組成操作系統(tǒng)是計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)框架軟件，是車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、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(shí)支撐各個(gè)應(yīng)用軟件運(yùn)行。系統(tǒng)軟件認(rèn)知實(shí)時(shí)準(zhǔn)確安全高效計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)定義與組成系統(tǒng)軟件認(rèn)知根據(jù)自動(dòng)駕駛的核心共性需求實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)功能的共性軟件模塊，如自動(dòng)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(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)和外部硬件傳感器設(shè)備，支持復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)系統(tǒng)軟件計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)定義與組成系統(tǒng)軟件認(rèn)知在開(kāi)發(fā)階段一般使用Linux系統(tǒng)作為計(jì)算平臺(tái)的操作系統(tǒng)。硬件選用工控機(jī)，對(duì)開(kāi)發(fā)中的各個(gè)ADAS、自動(dòng)駕駛算法進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知系統(tǒng)軟件是專門(mén)用于汽車場(chǎng)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(jì)算平臺(tái)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是典型的RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（real-timeoperatingsystem，RTOS）是指能夠在指定或者確定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和在外部或內(nèi)部、同步或異步時(shí)間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有在事先定義的時(shí)間范圍內(nèi)識(shí)別和處理離散事件的能力；系統(tǒng)能夠處理和儲(chǔ)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)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(shí)時(shí)性”，如果有一個(gè)任務(wù)需要執(zhí)行，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)會(huì)馬上（在較短時(shí)間內(nèi)）執(zhí)行該任務(wù)，不會(huì)有較長(zhǎng)的延時(shí)。這種特性保證了各個(gè)任務(wù)的及時(shí)執(zhí)行。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中都要包含一個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器，這個(gè)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(jí)來(lái)分配CPU時(shí)間。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件認(rèn)知計(jì)算平臺(tái)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(jí)（automotivesafetyintegrationlevel，ASIL）中最高等級(jí)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(dòng)、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(dòng)態(tài)內(nèi)核、開(kāi)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(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。優(yōu)勢(shì)在于為開(kāi)源系統(tǒng)，易于各車企以此為基礎(chǔ)進(jìn)行自研開(kāi)發(fā)，各移動(dòng)終端應(yīng)用生態(tài)豐富。缺點(diǎn)系統(tǒng)對(duì)于自動(dòng)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(shí)時(shí)的特點(diǎn)。該系統(tǒng)因?yàn)殚_(kāi)發(fā)者數(shù)量較少等原因目前逐漸退出市場(chǎng)。各大車企開(kāi)發(fā)的各個(gè)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(kāi)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(gè)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(gè)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(gè)計(jì)算機(jī)上面運(yùn)行著一個(gè)hypervisor，hypervisor上面又運(yùn)行著一個(gè)或多個(gè)虛擬機(jī)，該類虛擬機(jī)一般被稱為virtualmachine（VM）。hypervisor為虛擬機(jī)營(yíng)造了一個(gè)虛擬操作系統(tǒng)，并且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行管理。多個(gè)不同的操作系統(tǒng)能夠共享虛擬化的硬件資源，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為例，Linux、Windows、macOS實(shí)例能夠在一個(gè)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(jì)算平臺(tái)上，Hypervisor可以實(shí)現(xiàn)將不同的操作系統(tǒng)運(yùn)行在同一個(gè)主控芯片上，成為跨平臺(tái)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(dòng)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(shí)時(shí)通信中間件，采用發(fā)布/訂閱體系架構(gòu)，面向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分布服務(wù)。通過(guò)DDS車內(nèi)模塊間的通信可簡(jiǎn)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(bào)數(shù)法從任意指派從一名學(xué)生開(kāi)始從1-5依次報(bào)數(shù)報(bào)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(dòng)駕駛操作系統(tǒng)。?記錄員負(fù)責(zé)填寫(xiě)工作記錄表?？梢暂啌Q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(guò)程評(píng)價(jià)。系統(tǒng)軟件認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)訓(xùn)汽車或智能駕駛小車無(wú)筆計(jì)算平臺(tái)技術(shù)手冊(cè)系統(tǒng)軟件認(rèn)知無(wú)?講解內(nèi)容無(wú)遺漏功能軟件定義功能軟件認(rèn)知自動(dòng)駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知自動(dòng)駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知主要功能：通過(guò)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)通用框架模塊滿足動(dòng)駕駛會(huì)產(chǎn)生安全和產(chǎn)品化共性需求，保障自動(dòng)駕駛系統(tǒng)實(shí)時(shí)、安全、可擴(kuò)展和可定制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型的控制算法等。自動(dòng)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(dòng)駕駛通用框架功能軟件認(rèn)知普通模塊化框架每個(gè)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(huì)丟失最優(yōu)性，各個(gè)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(gè)模塊的誤差會(huì)傳遞到之后的模塊。自動(dòng)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(gè)共享的特征提取器來(lái)完成多個(gè)子任務(wù)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省計(jì)算成本。缺點(diǎn)是不同任務(wù)之間可能會(huì)存在負(fù)面影響。自動(dòng)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(jiǎn)潔。缺點(diǎn)是缺乏可解釋性，難以調(diào)式及迭代。自動(dòng)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(gè)模塊囊括在端到端模型之中，每個(gè)模塊有各自的輸出，并且會(huì)將提取到的特征傳遞到下游任務(wù)。自動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(hào)燈、道路交通提示預(yù)警等信息和其他車輛信息，通過(guò)V2X（車用無(wú)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(guò)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(dòng)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(shí)現(xiàn)車輛間防碰撞等功能。自動(dòng)駕駛云控模塊功能軟件認(rèn)知云控基礎(chǔ)平臺(tái)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(dòng)態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。云控基礎(chǔ)平臺(tái)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(jì)算動(dòng)態(tài)交互場(chǎng)景庫(kù)體系化應(yīng)用開(kāi)發(fā)與測(cè)試環(huán)境自動(dòng)駕駛云控模塊功能軟件認(rèn)知云控模塊基于自動(dòng)駕駛通用模塊提供云控基礎(chǔ)平臺(tái)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(jí)支撐體系實(shí)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(dòng)駕駛操作系統(tǒng)。?記錄員負(fù)責(zé)填寫(xiě)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(guò)程評(píng)價(jià)。功能軟件認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)訓(xùn)汽車或智能駕駛小車無(wú)筆計(jì)算平臺(tái)技術(shù)手冊(cè)功能軟件認(rèn)知無(wú)?

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