摘要
自动驾驶汽车的从业者面对着一个令人感到气馁的挑战。为了取得更强的竞争优势，智能汽车制造商必须在为消费者提供舒适驾驶体验的同时，满足在分布式系统中所要面对的安全、恢复、保护、扩展以及容错和高速数据方面的需求。自动驾驶汽车是具有超高复杂度的分布式动态系统，它基于系统级别的限制以及需要反映全局状态的分布式原件在工作时会持续不断地进行实时运算。
关于自动汽车设计,本文解释了采用实时嵌入式系统所设计的目前采用最广泛的、开放的、行业领先的标准:数据分发服务(DDS)。DDS提供了行之有效的具有高复原性、高响应性的分布式系统控制基础。它具有的实时性能、高可靠性能、开放式体系结构和发布/订阅端的非耦合性能，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汽车领域。DDS是唯一可以提供以下需求的技术：（1）微秒级延迟、（2）IEC 26262安全认证、（3）最高安全性能、（4）数十亿美元产品线上的操作证明。
工业级别连通性
智能机器(如自动汽车)正在改变世界，并推动着当前工业物联网(IIoT)的不断发展。事实上，物联网领域中存在着最激动人心的创新发展，毕竟创新是重塑基础设施产业(如医疗、发电)的基础。
工业物联网依赖新的网络标准－例如适用于实时应用程序的DDS，它在医疗、能源、运输、和远程监控(SCADA)中得到广泛应用。DDS中间件为智能设备和子系统之间提供了可靠的连接，得以构成医院网络、电网、无人驾驶的军用车队，以及当今大热的自动汽车。
DDS的重要好处之一就是允许开发者专注于设计上层的发布-订阅应用程序编程接口（API），而不是编写底层网络代码。通过消除潜在的数以万计的定制应用程序代码以及验证的证明，Connext DDS Cert帮助开发者节省了数百万美元的成本，同时减少了风险，并加快了产品投放到市场的时间。
通过DDS，模块间的通信可简单地发布数据、控制进程、并订阅到所需的数据。Connext DDS 会处理所有通信的细节。这些细节包括：发现、存在检测、路由、可靠性、故障转移、以及序列化，并可为后加入的目标进行状态同步。对于时间关键型的应用程序，Connext DDS还提供了实时的服务质量(QoS)控制、可视化的能力。
DDS证明点：实时用例
虽然在自动汽车的实现中某些设计细节仍是受到严格保护的机密，但部署在相关市场的DDS已经提供了足够多的信息，来表明它具有能力来解决当今最具挑战性的连通问题。
下面将举出在自动汽车领域中具有一个或多个共同连接需求的用例。在自动汽车的实际用例中，三个需要被贯穿的要点分别是:性能、安全、以及集成。系统必须确保拥有足够的性能以确保成功地连接各组件、并能优化全自动化系统中的各级安全、使其更容易集成那些来自不同组件的复杂但可靠的软件。
性能:修正汽车系统测试方法
汽车制造商中熟知的品牌如奥迪、大众，已经引进了RTI Connext DDS来提供高性能的连接，在测试和改进当今的智能汽车上发挥了很大作用。奥迪已经能够使用DDS取代私有的光纤网络，并使用DDS数据总线来构建他们的试验台，给予公司以一个灵活的方式来连接多个仿真设备供应商的系统。RTI网络中间件支持模块化的测试环境。在仿真设备的操作过程中，该环境的高速数据来自所有的车辆电子系统。
自动驾驶算法是大众公司在辅助驾驶和一体化安全领域的一部分成果。该系统结合了雷达、激光测距仪、以及协助安全操作的录像机。大众公司使用RTI Connext DDS来帮助司机：避开障碍、检测车道偏离、跟踪眼部活动、以及安全地拐入弯道。DDS协议连接着所有必需的组件，用来创建出满足驾驶员辅助特征以及一体化安全特征的独立、智能的机器。
在全自动汽车的道路上，大众已经利用DDS技术达到了一些重要的里程碑。在2013年,大众使用部署在电动汽车上的DDS中间件实现了让乘客下车后、该车可自动前往并离开充电站的功能。
适应性和安全性:无人驾驶飞机
航空和防御系统的工程师长期以来依靠获奖的RTI基础设施技术，来开发无人机以及在陆上、水下的无人驾驶设备。
DDS遵从许多开放式体系结构组织，包括Future Airborne Capability Environment，UAS Control Segment Architecture，以及Open Mission Systems。Connext DDS Cert还可以帮助Unmanned Air Systems的开发人员集成到National Air Space中去。为了能够在NAS进行这样的工作，UAS必须像民用航空器一样被相同的安全标准所认证。因为大多数UAS的软件在设计之初就没有考虑认证的问题，这可能是极具有挑战性的。UAS还存在着复杂的通信需求，因为对飞行至关重要的组件分布在广袤的空中和地上。Connext DDS Cert向UAS提供了满足该通信需求的解决方案，同时使用户需要被认证的代码量减到最少。
在这个工业部门中严格的安全需求与汽车产业合作规范十分类似。认证过程能否顺利进行取决于技术供应商和解决方案设计师之间的密切合作程度，对于自动汽车，RTI已经与汽车制造商建立了良好的合作关系。这些共同努力和投资将确保所需的认证和安全水平能达到汽车工业的需要。
系统集成:医疗
先进的设备连接正在改变临床医疗，并降低医疗成本、改善患者的治疗效果。一些医学上的DDS应用程序证明它是可以被用于集成复杂的、分布式子系统以及那些能够提供所需性能的设备。例如，RTI Connext DDS在尖端的计算机断层扫描(CT)成像系统为子系统提供精确的分布式控制。在医院的基础设施中，RTI DDS也被用于部署于连接大量现代化的医疗设备的领域，用于患者监测和诊断。
全自动汽车之旅
从DDS映射到自动汽车的需求
DDS同智能设备和分布式系统一起不断地发展。不像其他中间件，DDS相比于十多年前，在解决实时的高速数据的连接问题上已有了很大的进步。DDS是唯一能够满足以下几点基本要求的网络中间件：
- 可靠性。如果发生了5分钟、甚至是5毫秒的停机事件，DDS都会实现自然冗余，以确保后续的操作。
- 性能。如果系统需要毫秒级或微秒级的响应速度，DDS可提供高速的点对点连接。
- 大规模集成。如果系统集成了十多个应用程序或需要处理成千上万的可寻址数据项，以数据为中心的DDS可以简化复杂的数据流。
图1. 与以消息为中心的连接模型不同，以数据为中心的设计方式能够提供更好的模块性、简单性和可扩展性。
为了减少间接费用，DDS发布－订阅模型可提供：
- 服务质量(QoS)参数的精准控制，包括可靠性、带宽控制，投递期限，活跃状态，资源限制和安全性
- 清晰地管理通信数据模型，并选择特定的连接类型
- 数据中心性，并能对控制、共享的信息内容进行理解
- 固有的自动化性能(应用程序和设备之间没有硬编码交互)
- 设备发现(对新设备可进行容易的附加，而不需要更改任何配置)
相比传统的点对点通信，DDS通过即插即用的简单、易扩展的方式，提供了一个更胜一筹的数据总线。该架构可以在保持杰出的性能水平的同时逐步继续扩展。在汽车与汽车之间、汽车与环境之间，DDS的扩展能力和集成能力也起到了很大作用，包括连接外部系统，如流量监控。
图2. DDS使传感器、执行器和应用程序之间无缝连接
RTI的角色
由于在类似的工业物联网应用程序中拥有长时间的成功案例，RTI已成为一个在协助未来的自动汽车创新中值得信赖的专家。RTI Connext DDS中间件拥有易于集成、灵活、可靠的特点以及快速的发布-订阅数据模型，特别适合于解决许多由自动汽车带来的棘手问题：
- 车辆子系统集成及控制，包括驾驶控制、安全设备、娱乐信息和诊断功能
- 车辆内部交互，针对避碰撞车、并优化行程体验
- 跟踪和控制功能，针对车队管理、交通监控和危机管理、以及协调*机构
- 以毫秒级别的速度融合传感器和摄像头数据
- 本地和远程反馈环路
- 为不可靠的通道（例如无线网络、蜂窝网络）提供可靠的通信
- 为冗余环境（只能智能地递送一份副本数据）提供操作的能力
- 通过使用 RTI Connext DDS Cert，可以通过繁琐的安全认证并拥有快速的市场响应时间
图3. 连接汽车架构的DDS
结论
从一开始，DDS就致力于最广泛的现实工业系统，它仍然是被广泛使用的、唯一的、通用的、实时连接平台。伴随着不断发展的生态系统持续完善的标准，很多现代工业的DDS应用已经实现了。
工业物联网和DDS继续发展前卫的新智能机器－自动驾驶汽车。在实时连接的最前沿，RTI将继续与业界领先的开发者和技术创新的合作伙伴一同扩展DDS标准，并确保它能和当今最苛刻应用（如自动驾驶汽车）需求保持一致。
当前RTI Connext解决方案集合满足最复杂的子系统的连接需求，并简化了车内和远端系统间的集成，有助于形成安全、可靠的自动驾驶汽车。欲知相关详细信息，请访问RTI网站。
RTI Connext DDS软件是智能机器和设备内部、之间的消息传递通信解决方案
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交通系统应用程序，包括关于大众、奥迪和其他用例的更多细节
有关于RTI
RTI提供了连接工业物联网的平台。
RTI Connext®通讯软件可为智能的分布式应用程序构成核心神经系统。RTI Connext允许设备智能地共享信息，并共同作为一个集成系统工作。RTI在2014年被Appinions评为“最具影响力的工业物联网公司”，并发表在《福布斯》上。
我们的客户涵盖物联网各个领域，包括医疗、能源、矿业、空中交通管制、贸易、汽车、无人驾驶系统、工业SCADA、海军系统、防空反导、地面站和科学研究等等。客户信任RTI，在他们的基本架构体系设计中使用DDS，该体系总价值超过1万亿美元。
RTI致力于开放标准、开放的社区源码和开放架构。RTI是对象管理组织(OMG)数据分布服务(DDS)标准实施的领导者。
RTI是全球最大的嵌入式中间件提供商，由私人控股，总部位于加利福尼亚州桑尼维尔市。