自动汽车设计中的数据分发服务

自动驾驶汽车是一个极度复杂的高度分布的动态系统,其中组件对象基于全系统约束和近似全局状态不断地作出实时局部决策。在自动汽车设计方面,RTI解释了实时和嵌入式系统中最广泛采用,开放,行业领先的标准(数据分发服务(DDS))的相关性。DDS为高弹性和响应的分布式控制系统提供了经过验证的基础。其实时性,高可靠性,开放式架构和发布/订阅解耦,大大加速和简化了分布式系统的开发,使其非常适用于自动驾驶汽车。DDS是唯一可以提供微秒级延迟,IEC 26262安全认证,最高安全性,
图1.与以消息为中心的连接模型不同,以数据为中心提供了卓越的模块化,简单性和可伸缩性。
 
智能机器(如自动驾驶汽车)正在改变世界,推动工业物联网(IIoT)发展的当前阶段。事实上,工业互联网是最激动人心的创新之一,这些创新正在改变从医学到发电行业的基础设施。IIoT依赖于新的网络标准,如DDS,用于医疗,能源,运输和远程监控(SCADA)等实时应用。DDS中间件在智能设备和组成医院网络,电网,无人驾驶军车车队以及现在的自动驾驶汽车的子系统之间提供可靠的物理速度连接。
DDS的一个重要优点是,它允许开发人员设计高级别的发布和订阅应用程序编程接口,而不是编写低级网络代码。通过消除数以万计的自定义应用程序代码及其认证证据,Connext DDS Cert可帮助开发人员节省数百万美元的成本,同时降低风险并缩短产品上市时间。通过DDS,模块可以通过简单地发布数据和命令来进行通信,并订阅他们所需的数据。Connext DDS处理所有的通信细节。这些包括发现和存在检测,路由,可靠性,故障转移,序列化和晚期加入者的状态同步。对于时间紧迫的应用程序,它提供了实时的服务质量控制和可视性。
虽然自主汽车的实施细节仍然是严密的设计秘密,但相邻市场的部署实例提供了大量有关DDS的信息,以及解决最具挑战性的连接问题的能力。以下用例与自动驾驶汽车有一个或多个连接要求。对于自动驾驶汽车,要求包括三个主要方面:性能,安全性和一体化。系统必须确保性能,以成功连接组件,优化完全自主系统的各个层面的安全性,并使从不同组件组成的复杂,可靠的软件更加容易。
奥迪和大众等熟悉的汽车制造商已经推出了RTI Connext DDS,为今天的智能汽车提供了高性能的连接测试和增强功能。奥迪能够用DDS数据总线取代专有的光纤网络和测试设备,为公司提供了一种灵活的方式来连接多个仿真供应商系统。RTI中间件使模块化测试环境的速度能够在模拟操作过程中处理来自车辆中所有电子系统的数据。自主车辆算法是大众汽车在驾驶辅助和集成安全方面的努力的一部分。该系统结合了雷达,激光测距仪和视频,以协助安全操作。大众使用RTI Connext DDS帮助驾驶员避开障碍物,检测车道偏离,跟踪眼睛活动并安全地协商转弯。DDS协议连接所有必需的组件,以创建具有驾驶辅助功能和集成安全性的单一智能机器。在完全自动驾驶汽车的过程中,大众已经利用DDS技术实现了一些重大的里程碑。2013年,该公司的DDS中间件被部署在一个电动车辆中,能够在下车乘客后自主地往返充电站。
航空和国防系统工程师长期以来一直依靠RTI基础设施技术来开发无人驾驶飞机和无人驾驶飞机,以进行陆地和水下的部署。DDS符合许多开放式架构计划,包括未来机载能力环境,UAS控制段体系结构和开放式任务系统。Connext DDS Cert还可以帮助无人机系统的开发人员准备融入国家航空航天局(NAS)。为了在NAS中运行,UAS必须经过与民用飞机相同的安全标准认证。这可能是特别具有挑战性的,因为大多数UAS软件不是被设计为可认证的。无人机还具有复杂的通信要求,飞行关键部件分布在空中和地面部分。Connext DDS Cert可以满足UAS通信要求,同时最大限度地减少必须通过认证的自定义代码量。这个行业领域的严格的安全要求与汽车符合性规范非常相似。认证过程取决于技术供应商和解决方案设计人员之间的密切合作关系 - 在自主汽车的情况下,RTI已经与汽车制造商建立了工作关系。这些共同的努力和投资将确保汽车行业所需的认证和安全水平。认证过程取决于技术供应商和解决方案设计人员之间的密切合作关系 - 在自主汽车的情况下,RTI已经与汽车制造商建立了工作关系。这些共同的努力和投资将确保汽车行业所需的认证和安全水平。认证过程取决于技术供应商和解决方案设计人员之间的密切合作关系 - 在自主汽车的情况下,RTI已经与汽车制造商建立了工作关系。这些共同的努力和投资将确保汽车行业所需的认证和安全水平。

图2. DDS支持传感器,执行器和应用程序之间的无缝连接。
 
先进的设备连接正在改变医疗实践,降低成本,并改善患者结果。DDS的一些医疗应用演示了如何以确保所需性能的方式将其用于集成复杂的分布式子系统和设备。例如,RTI Connext DDS为前沿计算机断层扫描(CT)成像仪中的子系统提供精确的分布式控制。在医院基础设施中,RTI DDS的实施也被用于连接众多用于病人监护和诊断的技术,为现代医院设备提供动力。
DDS将继续与智能设备和分布式系统协同发展。与其他中间件不同,十多年前DDS出现了解决实时,物理速度连接的问题。它是唯一能够满足三个基本要求的中间件。1)可靠性:如果宕机时间为5分钟或5毫秒,DDS将实现自然冗余以确保持续运行。2)性能:如果系统需要毫秒或微秒的响应,它提供了快速的点对点连接。3)规模集成:如果系统集成了10个或更多的应用程序,或者处理了数千个可寻址的数据项,那么以数据为中心的DDS便于复杂的数据流。

图3.连接车辆架构中的DDS
 
为了最小化开销,DDS发布 - 订阅模型可以对服务质量(QoS)参数(包括可靠性,带宽控制,交付截止日期,活跃状态,资源限制和安全性)进行精细控制。它包括一个显式管理的通信数据模型,可以选择连接类型。此外,它是以数据为中心,对被管理和共享信息的内容有深刻的理解。它具有固有的自动化功能(应用程序和设备之间没有硬编码的交互)和设备发现(无需任何配置更改就能轻松添加新设备)。与传统的点对点通信相比,DDS提供了具有即插即用简单性,可扩展性和可在不断发展的同时保持卓越性能水平的卓越数据总线。
RTI在类似的物联网应用方面有着悠久的历史,成为值得信赖的专家,协助未来自动驾驶汽车的创新者。RTI Connext DDS中间件集成简单,灵活,可靠,快速的发布 - 订阅数据模型适用于解决自动驾驶汽车所面临的许多棘手难题。这包括车辆子系统集成和控制,跨越驾驶控制,安全,信息娱乐和诊断功能以及车间交互,避免碰撞和优化旅行体验。跟踪和控制功能用于车队管理,交通监控和管理,危机管理和政府机构协调。传感器和摄像机数据聚合以毫秒速度执行,本地和远程反馈回路可用,以及通过不可靠渠道(例如无线,蜂窝)的可靠通信以及在冗余环境中运行的能力(智能地仅提供一个数据副本)。通过使用RTI Connext DDS证书,这可以加快安全认证基础架构的上市时间。
从一开始,DDS已经涉及到最广泛的现实世界的工业系统,它仍然是这种广泛使用的唯一常见的实时连接平台。目前已经有十多种实施方式可供选择,不断增长的生态系统也在加强这一标准。IIoT和DDS继续培育大胆的新型智能机器 - 现在甚至可以驾驶自己的汽车。在实时连接的最前沿,RTI继续与行业领先的开发人员和技术创新者合作,扩展DDS标准,确保其符合最苛刻的应用(如自动驾驶汽车)的需求。目前,RTI Connext解决方案组合能够满足最复杂子系统的连接需求,并简化车载和远程系统的集成,从而为安全,可靠,

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