《智能交通系统概论》课件-第十一章 智能网联汽车的操作系统与应用平台简介

第十一章智能网联汽车的操作系统2024/5/31学习目标1了解Linux操作系统的特点及其在智能网联汽车中的应用2了解ROS的特性及其在智能网联汽车中的应用智能网联汽车的操作系统——Linux01智能网联汽车的操作系统——Linux目前常用的Linux发行版本主要为Ubuntu、RedHat、CentOS、Debian、FedoraCore、SuSE、Gentoo、Arch、Kali、Slackware等。智能网联汽车的操作系统——LinuxLinux操作系统的架构组成Linux是一种广泛使用的嵌入式操作系统。嵌入式系统是以应用程序为中心，以计算机技术为基础，软硬件可以更具需要进行增减，主要用于对功能、可靠性、成本、大小、功耗和其他特殊的计算机系统。嵌入式系统通常包括硬件和软件，硬件包括嵌入式处理器、内存和各种外围设备。软件部分包括嵌入式操作系统和用户应用程序。Linux代码是完全开放的，Linux内核是操作系统的灵魂，包括内核的抽象和对硬件资源的间接访问，Linux以统一的方式支持多任务处理。此方法对用户进程和每个进程都是透明的，内核同时运行多个进程，允许多个进程公平合理地使用硬件资源，并使每个进程在不安全的操作中相互干扰。智能网联汽车的操作系统——LinuxLinux作为一个实时操作系统，具有高效的I/O管理能力，能够处理和存储控制系统所需的大量数据。Linux操作系统的结构一般由Linux内核、命令解释器（Shell)、文件系统以及应用程序四大部分构成。智能网联汽车的操作系统——Linux1.Linux内核Linux内核无疑是Linux操作系统的核心。它由以下五个子系统构成（1）进程调度（2）内存管理（3）虚拟文件系统（4）网络接口（5）进程之间的通信智能网联汽车的操作系统——Linux2.命令解释器——ShellShell是应用于Linux系统中的命令解释器，其作用和Windows系统的命令提示符一样。都是为当前用户提供与系统内核进行交互操作的一种用户界面。智能网联汽车的操作系统——Linux3.文件系统文件系统是指Linux系统将用户所有文件在各种存储设备上进行有效地存取。Linux系统文件主要包括：① 普通文件，如.cpp文件、文本文件、二进制文件等。② 目录文件，Linux系统下的主要目录结构③ bin目录下存放的是系统命名文件；④ boot目录下存放的是启动Linux系统的核心文件；⑤ dev目录下存放的是所有设备文件；⑥ etc目录下存放的是系统管理和配置文件；⑦ home目录下存放的是系统中所有用户的主目录及相关文件；⑧ lib目录下存放的是函数库文件；⑨ root目录下存放的是系统管理员相关的文件；⑩ sys目录下存放的是Linux的系统文件⑪ mnt目录下存放的是各种挂载文件，如USB设备；⑫ opt目录下存放的是可选的应用安装包；⑬ var目录下存放的是日志类文件。智能网联汽车的操作系统——Linux4.应用程序安装完Linux后，系统一般都会为用户提供文本编辑器、数据过滤器等程序集合。智能网联汽车的操作系统——LinuxLinux系统的特点，具体如下：①系统源码对外开发，便于进一步研究学习和完善Linux系统；②免费使用；③具有较高的稳定性能，可长时间连续运行；④应用领域较为广泛，Linux不仅可在计算机设备中使用、还可以在路由器、机顶盒、手机、平板以及嵌入式设备中进行安装并使用；⑤Linux系统本身消耗的内存相对较少；智能网联汽车的开发平台——ROS02智能网联汽车的开发平台——ROSROS是Robot（机器人）+Operating（操作）+System（系统）的简称，即为机器人操作系统。ROS主要组件包括ROSMaster、ROSNode和ROSService三种。现代智能网联汽车的自主驾驶系统整合了路径规划、避障、导航、交通信号监测等多个软件模块和计算、控制、传感器模块等多个硬件模块，如何有效调配软硬件资源也是一个挑战。简单的嵌入式系统并不能满足无人驾驶系统的上述需求，我们需要一个成熟、稳定、高性能的操作系统去管理各个模块。智能网联汽车的开发平台——ROSROS从严格意义上来讲并不是一个真正的操作系统，而是一款用于机器人或人工智能的应用软件开发平台。要保证一个复杂的系统稳定、高效地运行，每个模块都能发挥出最大的潜能，ROS提供了一个成熟有效的管理机制，使得系统中的每个软硬件模块都能有效地进行互动。它提供了大量的程序库和工具，从而使得开发人员能够更好地在机器人或人工智能领域中进行学习与研究。而且ROS本身还具有许多功能，如硬件设备驱动、可视化工具、消息传递等。智能网联汽车的开发平台——ROSROS的主要设计目标是为了尽可能地避免或减少重复造车轮的现象出现。共享大量可复用的程序及源代码，便于更多的相关领域人才参与到机器人和人工智能两大领域的学习和研究中。目前，ROS的应用领域除了无人驾驶和智能网联汽车领域外，还包括物流仓储领域、工业生产领域和交通管理领域等。智能网联汽车的开发平台——ROSROS的特性，包括以下几点：1）点对点设计。ROS在处理进程之间的通信时，采用了耦合度相对较低的点对点设计。2）分布式设计。ROS是一个分布式设计的框架，不仅可以实现ROS工程之间的集成和发布，还能够移植到其它机器人软件平台上使用。3）支持多种语言。ROS可支持多种编程语言，如C++、Java、Python、Lisp、Lua、Ruby等。4）丰富