《自动驾驶》课件 第2章自动驾驶基本结构与组成

·学院：XX自动驾驶基本结构与组成第二章主讲人：XX04车联网系统介绍01总体结构概述02无人车硬件结构03无人车软件结构CONTENTS目录01总体结构概述总体结构概述自动驾驶技术包括环境感知、决策规划和车辆控制三大部分。总体结构概述硬件平台云端服务高精度地图仿真数据平台在线监控OTA远程驾驶软件平台MapEngineLocalizationPerceptionPlanningControlHMIApollo

CyberRTFrameworkRTOSV2XAdapter车辆平台车载计算单元GPS/IMU摄像头激光雷达毫米波雷达人机交互硬件平行驾驶系统V2XOBUVCUEPSEHBEPBBMUMCUV2XRoadsideService超声波雷达高压回路低压回路底盘系统自动驾驶的总体架构02无人车硬件结构无人车硬件结构无人车硬件结构无人车硬件结构目前主流无人车多采用激光雷达作为主要感知传感器，同时结合摄像头、卫星定位系统、惯性测量单元、毫米波雷达、超声波雷达等，以NVIDIADrivePX2或Xavier作为主要计算平台，在工业PC机上运行各种算法模块，通过线控技术控制车辆行驶。无人车硬件结构线控系统线控驱动核心是实现车辆的速度控制。传统的驱动控制是驾驶员控制油门踏板，实现汽车的速度控制。而智能汽车的驱动控制是通过油门踏板的自动控制，实现电子节气门开度的自动调整，调节进气量大小，从而实现控制车速的目的。无人车硬件结构传感器系统无人驾驶车用到了各种各样的传感器来获取车当前所处的环境信息。名称简介图片摄像头摄像头由镜头、镜头模组、滤光片、CMOS／CCD、ISP、数据传输部分组成。主要用于车道线、交通标示牌、红绿灯以及车辆、行人检测激光雷达激光雷达主要用于高精地图制作、障碍物识别和跟踪和自身定位毫米波雷达用于交通车辆和行人的检测定位系统由定位导航卫星、位置接收器和惯性测量单元、基站等组成超声波传感器超声波传感器主要用于近距离和低矮障碍物探测，避免车辆周围近距离感知盲区计算单元L2以上自动驾驶需要处理雷达及相机等传感器输入的数据，数据量指数级增长，因此需要基于深度学习的AI算法实现数据处理能力的飞跃。传统ADAS层面处理器计算单元CPU已无法满足AI算法需求，目前已开发多种架构计算单元，主要分为通用型（CPU、GPU）和专用型（FPGA、ASIC）两大类。通用芯片：CPU、GPU专用芯片：FPGA、ASICCPU（CentralProcessingUnit，中央处理器）：计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。GPU（GraphicsProcessingUnit，图像处理器）：也称显示核心，是一种做图像和图形相关运算工作的微处理器。FPGA：是一个可编程芯片，用户可以自定义芯片内部的电路连接来实现特定功能，常用于算法训练优化。ASIC：ASIC已经制作完成并且只搭载一种算法和形成一种用途，一旦设定制造完成，内部电路以及算法就无法改变。代表性神经网络处理器包括谷歌公司研发的张量处理器（TensorProcessingUnit,TPU），以及特斯拉自研的神经网络处理器（NeuralNetworkProcessingUnit，NPU）等。03无人车软件结构无人车软件结构Apollo系统软件结构软件层(SoftwareLayer)一般是针对自动驾驶定制化的高实时、高并发、低时延的Linux操作系统。.实时操作系统（RTOS,RealTimeOperatingSystem）基于操作系统层的各算法模块调度框架，主要负责各模块之间的消息通信、资源分配和运行调度等。运行时框架（RuntimeFramework）①地图引擎(MapEngine)②)高精定位(Localization)③感知(Perception)④规划(Planning)⑤控制(Control)⑥端到端(End-t0-End)解决方案⑦人机交互接口(HMI)应用算法模块云端服务层（CloudServiceLayer）（1）高精地图（HDMap）：提供高精地图数据，包括静态地图、反射值地图等，供车端高精地图服务引擎查询或更新使用。（2）仿真（Simulation）：提供评测或训练各算法模块的服务平台，可以基于实车采集的数据，不断丰富更新各种测试场景或训练数据，以提高自动驾驶系统的智能和适应性。（3）数据平台（DataPlatform）：实时存储从无人车上传来的各种数据，包括感知、车辆状态、行驶轨迹、各软件模块状态、关键log文件等，供云端平台做离线统计、分析、定位问题、训练模型使用。（4）安全（Security）：主要是对车端各种外部请求的认证、鉴权等，保证车端和云端的信息安全，避免遭受黑客攻击。（5）在线升级（OTA，OverTheAir）：提供对无人车的各软件模块的升级、数据更新、证书更新等功能，使得无人车随时保持最新的高精地图数据、配置信息和软件模块。04车联网系统介绍车联网系统定义车联网系统是指通过无线通信技术、计算机技术、网络传输和控制技术，对无人车实现实时的、自动化的、高度集中控制的无人车运行系统。2021年3月，国务院发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，提出了“积极稳妥发展车联网”、“在智能交通、智慧物流、智慧能源等重点领域开展试点示范”等任务目标，强化了车联网的战略地位。NEWS车联网市场范畴01020403系统硬件是支撑车联网运行环境的基础指传感器或者传感数据的传输部件,如整车CAN总线数据采集部件以复杂的扩展功能为主,其软件运算量已经超出了其他集成设备的能力功能性部件指车联网中的一些分析和处理数据的程序数据运算部件用于回传车载终端采集和处理的数据数据回传部件车联网系统硬件组成车联网系统硬件环境车联网系统架构运营平台共享服务平台12运营管理平台应用平台3车联网运营平台共享服务平台———OpenAPI系统旨在对外提供一套标准化可供三方调用的开放接口,包括无人车自身的车辆控制以及车辆日常运营中的业务应用。API（ApplicationProgrammingInterface）：应用编程接口共享服务平台OpenAPI：将服务封装成一系列计算机易识别的数据接口开放出去，供第三方开发者使用共享服务平台系统功能车辆行驶控制车辆调度信息实时状态信息获取故障检测和急停通知格口柜和货箱控制行车LED灯显示控制车辆扬声器双向语音控制运营管理平台SaaS（Software-as-a-Service）：通过网络提供软件服务通过可视化地图实时获取无人车位置、电量、车速、胎压、行驶状态等可视化监控控制无人车直接前往指定站点,或通过规划并创建无人车行驶路线,使无人车按路线自动巡航车辆调度/巡航通过故障告警系统能够及时查看异常类型、异常原因和解决办法,并收到消息通知,第一时间介入处理故障告警为运维系统的使用人员,开通账号、分配账号权限等用户中心应用平台针对无人车应用不同功能开发的应用也不尽相同,目前市场上已实现应用的主要有零售系统、安防系统、运输系统和远程驾驶系统等。零售系统结合智能引导交互系统,提供多平台购物功能,用户可通过该系统选购无人车上装载的商品。1跨平台2基础业务功能丰富3开放性强5性能伸缩性强6数据安全性高7高集成,易维护安防系统4功能伸缩性强平台可提供任务巡航、车辆调度、安防设备管理等模块的功能,方便安防无人车运营方、运营人员通过小程序对安防区域内的任务进行有效管理,实现对安防区域内车辆的调度,以及对安防设备的操控等。运输系统无人车运输系统,包括“运输管理SaaS+移动端无人配送应用”“车载屏端取件应用”“通知系统”三个系统组成部分,支持从站点发件到用户收件的快递接驳运输闭环流程。主要功能包括:无人配送、车载屏端取件、自动通知(包括短信、语音电话、电子邮件、应用内push几种通知方式,分别作为运输业务中各个环节的通知形式)。远程驾驶系统远程驾驶系统是指通过5G网络使驾驶员与无人车连接,在高可靠低延时(ultra-Re