智能车辆设计与控制基础课件：智能车辆软件架构与软件设计

智能车辆软件架构与软件设计3.1引言3.2智能车辆软件架构3.3车辆操作系统3.4中间件技术3.5智能车辆应用软件设计本章内容1.车辆软件开发系统架构AUTOSARCP&AP2.车辆操作系统的选用要点3.AUTOSARRTE、ROS4.应用开发基本流程学习重点智能车辆软件设计面临挑战软件安全性软件数量快速增长软件的物理分布与开发协作快速部署与迭代3.1引言开放、统一的架构与方法AUTOSARClassicPlatformAUTOSARAdaptivePlatform软件定义车辆——核心：操作系统、中间件、算法3.1引言现代车辆软件系统特点软件的异质性分工协作分布式软件变体和配置互联和协作3.2智能车辆软件架构车辆软件系统的组织域——底盘域、动力域

座舱域、车身域和智能驾驶域3.2智能车辆软件架构子系统——实现特定功能组件模块——类、方法和函数的源文件单元——函数软件系统的高级结构、创建这种结构的原则以及结构文档软件组件：软件根据逻辑结构封装成子系统和组件分工协作硬件组件：执行软件的嵌入式系统基本设计要素变体和配置功能：用功能描述的软件逻辑设计元素3.2智能车辆软件架构3.2智能车辆软件架构3.2智能车辆软件架构车辆软件开发系统架构——方法标准化、架构标准化AUTOSARClassicPlatform（CP）ECU架构及层次标准化，以便于软件组件应用于不同的车辆品牌；开发方法的标准化，以便于车辆制造商、供应商之间的高效协作；系统和ECU架构模型语言的标准化，以便架构模型能够在各种建模和代码生成工具之间顺利交换。ECU中间件架构和功能的标准化，以便车辆制造商可以专注于高级应用的开发。3.2智能车辆软件架构3.2智能车辆软件架构基础软件BSW运行时环境RTE应用APP3.2智能车辆软件架构3.2智能车辆软件架构AUTOSARAdaptivePLATFORM（AP）3.2智能车辆软件架构AAARAOS3.2智能车辆软件架构3.3车辆操作系统车辆操作系统是负责管理车载计算机的硬件和软件资源、实现进程调度和资源分配、并提供基本服务的系统软件。安全车载操作系统——AUTOSARCP，实时性，可移植性，可扩展性智能驾驶操作系统——AUTOSARAP，POSIX，进程间通信智能座舱操作系统——较高算力需求，安全性、可靠性、实时性要求低3.3车辆操作系统车辆操作系统选用考虑因素：功能/应用的实时性：硬实时,调度延迟算力需求：TensorFlow，OpenCV，多核多进程安全性：静态配置，访问控制，权限管理，行为监控可靠性：ASILA-D通信：CAN、FleaRay，TCP/IP开源/定制化硬件支持：BSP，ARM应用生态/代码复用AUTOSAR兼容和适配3.4中间件中间件特指应用层与操作系统内核间的服务和功能软件组件通信中间件——通信是中间件的核心功能之一SOME/IP——基于以太网、支持面向服务的通信协议3.4中间件3.4中间件DDS——数据分发服务，采用订阅发布模型，以中间件的形式提供通信服务共享内存——降低通信延迟，CPU通信开销3.4中间件AUTOSARRTE——虚拟功能总线，为应用软件组件间、基础软件组件间的通信提供服务3.4中间件CyberRT——高性能、开源的实时通信和任务调度框架，解决自动驾驶的高并发、低延迟、高吞吐和任务调度等问题3.4中间件ROS2——支持多机器人系统、嵌入式平台、实时系统，具有增强的网络通信能力3.4中间件Apollo智能驾驶应用框架——完整的软硬件和服务系统，包括车辆平台、硬件平台、软件平台和云端服务等四个部分3.5智能车辆应用软件设计MBD方法的局限性智能驾驶的代码量及复杂度相对ADAS、底盘动力域控制软件等提高了若干个数量级。面对复杂的人工智能算法，结构化的工具箱和块组建模方法的灵活度不如直接编程人工智能的架构、工具链及各种开源代码已经形成强大的生态，利用这些资源直接编程实现比在simulink建模要高效以深度学习模型为代表的自动驾驶算法，需要持续地收集关键场景以持续迭代算法。软件的开发测试不只局限于量产装车前的阶段，已经延续到软