智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概論 課件 4-1 認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)操作系統(tǒng)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概論能力模塊四掌握決策控制系統(tǒng)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)上的應(yīng)用方式任務(wù)一認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)操作系統(tǒng)導(dǎo)入操作系統(tǒng)承上啟下，引領(lǐng)智能汽車(chē)發(fā)展，操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）是指控制和管理整系統(tǒng)的硬件和軟件資源，并合組織調(diào)度計(jì)算機(jī)的工作和資源，以提供給用戶和其他軟件方便的接口和環(huán)境的程序集合設(shè)備發(fā)展到一定程度后一般都需要專門(mén)的操作系統(tǒng)。作為一名智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)開(kāi)發(fā)助理，主管要求你就目前市面主流車(chē)型的線控底盤(pán)進(jìn)行報(bào)告分析，具體包括整理自動(dòng)駕駛汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)的底盤(pán)控制執(zhí)行系統(tǒng)的不同點(diǎn)與相同點(diǎn)，整理目前投入量產(chǎn)的、可用于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的底盤(pán)控制系統(tǒng)與車(chē)型。新授Newteaching1六、AGL系統(tǒng)目錄一、QNX系統(tǒng)二、Android系統(tǒng)三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)——ROS系統(tǒng)五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的學(xué)習(xí)平臺(tái)——Gazebo系統(tǒng)四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的操作系統(tǒng)——Linux系統(tǒng)六、AGL系統(tǒng)七、IOS系統(tǒng)一、QNX系統(tǒng)（一）QNX系統(tǒng)的定義QNX系統(tǒng)是一種商用的遵從POSIX（可移植操作系統(tǒng)接口，PortableOperatingSystemInterface，縮寫(xiě)為POSIX，是IEEE為要在各種UNIX操作系統(tǒng)上運(yùn)行軟件，而定義API的一系列互相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)的總稱）規(guī)范的商業(yè)類UNIX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，目標(biāo)市場(chǎng)主要是面向嵌入式系統(tǒng)。QNX系統(tǒng)是商業(yè)類UNIX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，主要針對(duì)嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)。QNXNeutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、QNXMomentics工具套件和QNXAviage中間件系列基于組件的架構(gòu)共同構(gòu)成業(yè)界可靠性和延展性最強(qiáng)的架構(gòu)，幫助建立高性能的嵌入式系統(tǒng)。QNX采用微內(nèi)核架構(gòu)，操作系統(tǒng)中的多數(shù)功能是以許多小型的task來(lái)執(zhí)行，它們被稱為server。QNX是一個(gè)微內(nèi)核實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其核心僅提供4種服務(wù)：進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、底層網(wǎng)絡(luò)通信和中斷處理，其進(jìn)程在獨(dú)立的地址空間運(yùn)行。所有其它OS服務(wù)，都實(shí)現(xiàn)為協(xié)作的用戶進(jìn)程。QNX的微內(nèi)核獨(dú)立自處于一個(gè)被保護(hù)的地址空間，驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用程序處于程序空間中。一、QNX系統(tǒng)（二）QNX系統(tǒng)的微內(nèi)核架構(gòu)1.微內(nèi)核架構(gòu)的認(rèn)識(shí)一、QNX系統(tǒng)（二）QNX系統(tǒng)的微內(nèi)核架構(gòu)

（1）驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、文件系統(tǒng)等操作系統(tǒng)模塊和內(nèi)核相互獨(dú)立，任何模塊的故障都不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)核的崩潰；

（2）驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序都處于程序空間，都調(diào)用相同的內(nèi)核API，開(kāi)發(fā)與調(diào)試和應(yīng)用程序沒(méi)有區(qū)別；

（3）操作系統(tǒng)功能模塊可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地加載或卸載，不需要編譯內(nèi)核。在高可靠性要求的情況下，可以編寫(xiě)監(jiān)視模塊，對(duì)可靠性要求高的模塊進(jìn)行監(jiān)視，必要的時(shí)候重新啟動(dòng)或重新加載而無(wú)須重啟系統(tǒng)。高可靠性的內(nèi)核結(jié)構(gòu)使QNX具備了高可靠性嵌入式操作系統(tǒng)的本質(zhì)特征。2.微內(nèi)核架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)一、QNX系統(tǒng)QNXNeutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)架構(gòu)（二）QNX系統(tǒng)的微內(nèi)核架構(gòu)

QNXNeutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)內(nèi)存受保護(hù)的微內(nèi)核架構(gòu)，QNXNeutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：3.QNXNeutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)（1）所有驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序、協(xié)議棧和文件系統(tǒng)都在內(nèi)核外部?jī)?nèi)存受保護(hù)的安全的用戶空間內(nèi)運(yùn)行。幾乎所有組件在出現(xiàn)故障時(shí)都能自動(dòng)重啟而不會(huì)影響其他組件或內(nèi)核。（2）采用模塊化結(jié)構(gòu)，可允許用戶動(dòng)態(tài)升級(jí)模塊、引入新功能或?qū)嵤﹩?wèn)題修復(fù)，而無(wú)高增加停機(jī)時(shí)間和系統(tǒng)中斷的成本。（3）采用多核技術(shù)和內(nèi)置透明分布處理技術(shù)。（4）根據(jù)POSIX標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，只需通過(guò)簡(jiǎn)單地重新編譯，就可移植既存代碼、開(kāi)源UNIX、Linux和因特網(wǎng)代碼。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口，用戶能重新使用應(yīng)用程序代碼。（5）利用自適應(yīng)分區(qū)技術(shù)確保系統(tǒng)資源滿足應(yīng)用要求。（6）支持x86、PowerPC和ARM平臺(tái)。一、QNX系統(tǒng)（二）QNX系統(tǒng)的微內(nèi)核架構(gòu)一、QNX系統(tǒng)

4.QNX

Momentics工具套件(ToolSuite)

QNXMomentics工具套件(ToolSuite)是基于Eclipse的靈活集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。（二）QNX系統(tǒng)的微內(nèi)核架構(gòu)工具套件作用包含用戶所需的所有工具便于迅速創(chuàng)建和優(yōu)化用于QNXNeutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序。用戶可選擇喜歡的編程語(yǔ)言、主機(jī)和目標(biāo)機(jī)利用QNXMomentics工具套件，用戶可使用C、C++、嵌入式C++編程。提供大量的優(yōu)質(zhì)高效的分析工具以加快產(chǎn)品交付所有階段的進(jìn)展。支持所有QNXNeutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)技術(shù)可以包括多核技術(shù)、擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)、閃存文件系統(tǒng)、高級(jí)圖形和透明分布處理技術(shù)等。二、Android系統(tǒng)（一）Android系統(tǒng)的定義Android系統(tǒng)是一種基于Linux內(nèi)核（不包含GNU組件）的自由及開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)。主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由美國(guó)Google公司和開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開(kāi)發(fā)。Android操作系統(tǒng)最初由AndyRubin開(kāi)發(fā)，主要支持手機(jī)。年份發(fā)展內(nèi)容2015年網(wǎng)絡(luò)安全公司Zimperium研究人員警告，安卓(Android)存在"致命"安全漏洞，黑客發(fā)送一封彩信便能在用戶毫不知情的情況下完全控制手機(jī)。2018年10月谷歌表示，將于2018年12月6日停止Android系統(tǒng)中的NearbyNotifications(附近通知)服務(wù)，因?yàn)锳ndroid用戶收到太多的附近商家推銷信息的垃圾郵件。2020年3月谷歌的Android安全公告中提到，新更新已經(jīng)提供了CVE-2020-0069補(bǔ)丁來(lái)解決針對(duì)聯(lián)發(fā)科芯片的一個(gè)嚴(yán)重安全漏洞。

Android的系統(tǒng)架構(gòu)和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。從架構(gòu)圖看，Android分為四個(gè)層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層和Linux內(nèi)核層。二、Android系統(tǒng)（二）Android系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.體系架構(gòu)二、Android系統(tǒng)（二）Android系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）應(yīng)用層系統(tǒng)內(nèi)置的應(yīng)用程序以及非系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用程序都屬于應(yīng)用層，負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行直接交互，通常都是JAVA進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。（2）應(yīng)用程序框架

應(yīng)用框架層是系統(tǒng)的核心部分，一方面向上提供接口給應(yīng)用層調(diào)用，另一方面向下與C/C++程序庫(kù)以及硬件抽象層等進(jìn)行銜接。應(yīng)用框架層為開(kāi)發(fā)人員提供了開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序所需要的API，我們平常開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序都是調(diào)用這一層所提供的API，當(dāng)然也包括系統(tǒng)應(yīng)用，這一層是由JAVA代碼編寫(xiě)的，可以稱為JAVAFramework。二、Android系統(tǒng)（二）Android系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（2）應(yīng)用程序框架隱藏在每個(gè)應(yīng)用后面的是一系列的服務(wù)和系統(tǒng)，其中包括以下五點(diǎn)：服務(wù)和系統(tǒng)主要內(nèi)容豐富而又可擴(kuò)展的視圖這些視圖用來(lái)構(gòu)建應(yīng)用程序，它包括列表、網(wǎng)格、文本框、按鈕，甚至可嵌入的web瀏覽器。內(nèi)容提供器使得應(yīng)用程序可以訪問(wèn)另一個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)(如聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫(kù))，或者共享它們自己的數(shù)據(jù)。資源管理器提供非代碼資源的訪問(wèn)，如本地字符串、圖形和布局文件。通知管理器使得應(yīng)用程序可以在狀態(tài)欄中顯示自定義的提示信息?；顒?dòng)管理器用來(lái)管理應(yīng)用程序生命周期并提供常用的導(dǎo)航回退功能。二、Android系統(tǒng)

（3）系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)

Android包含一些C/C++庫(kù)，這些庫(kù)能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過(guò)Android應(yīng)用程序框架為開(kāi)發(fā)者提供服務(wù)。以下是一些核心庫(kù)：核心庫(kù)主要內(nèi)容系統(tǒng)C庫(kù)一個(gè)從BSD繼承來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)C系統(tǒng)函數(shù)庫(kù)（Libc），它是專門(mén)為基于Embeddedlinux的設(shè)備定制的。媒體庫(kù)基于PacketVideoOpenCORE；該庫(kù)支持多種常用的音頻、視頻格式回放和錄制，同時(shí)支持靜態(tài)圖像文件。服務(wù)管理庫(kù)對(duì)顯示子系統(tǒng)的管理，并且為多個(gè)應(yīng)用程序提供了2D和3D圖層的無(wú)縫融合。自由網(wǎng)絡(luò)核心一個(gè)最新的web瀏覽器引擎用，支持Android瀏覽器和一個(gè)可嵌入的web視圖。（二）Android系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、Android系統(tǒng)（二）Android系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（4）硬件抽象層

硬件抽象層是位于操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件電路之間的接口層，其目的在于將硬件抽象化，為了保護(hù)硬件廠商的知識(shí)產(chǎn)權(quán)它隱藏了特定平臺(tái)的硬件接口細(xì)節(jié)，為操作系統(tǒng)提供虛擬硬件平臺(tái)，使其具有硬件無(wú)關(guān)性，可在多種平臺(tái)上進(jìn)行移植。（5）Linux內(nèi)核層Android的核心系統(tǒng)服務(wù)基于Linux內(nèi)核層，在此基礎(chǔ)上添加了部分Android專用的驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)的安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型等都依賴于Linux內(nèi)核層。二、Android系統(tǒng)2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容折疊系統(tǒng)內(nèi)核Android是運(yùn)行于Linuxkernel之上，但并不是GNU/Linux。因?yàn)樵谝话鉍NU/Linux里支持的功能，Android大都沒(méi)有支持，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。Android的Linuxkernel控制包括安全、存儲(chǔ)器管理、程序管理、網(wǎng)絡(luò)堆棧、驅(qū)動(dòng)程序模型等。折疊硬件抽象層Android的HAL(硬件抽象層)是能以封閉源碼形式提供硬件驅(qū)動(dòng)模塊。折疊中介軟件是操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的溝通橋梁，應(yīng)用分為兩層:函數(shù)層和虛擬機(jī)。折疊安全權(quán)限機(jī)制Android本身是一個(gè)權(quán)限分立的操作系統(tǒng)。在這類操作系統(tǒng)中，每個(gè)應(yīng)用都以一個(gè)系統(tǒng)識(shí)別身份運(yùn)行(Linux用戶ID與群組ID)。系統(tǒng)的各部分也分別使用各自獨(dú)立的識(shí)別方式。Linux就是這樣將應(yīng)用與應(yīng)用、應(yīng)用與系統(tǒng)隔離開(kāi)。（二）Android系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、Android系統(tǒng)（三）Android系統(tǒng)的應(yīng)用組件活動(dòng)01活動(dòng)(Activity)是指用于表現(xiàn)功能服務(wù)02服務(wù)(Service)是指后臺(tái)運(yùn)行服務(wù)，不提供界面呈現(xiàn)。廣播接收器03廣播接收器(BroadcastReceiver)是指用于接收廣播。內(nèi)容提供商04內(nèi)容提供商(ContentProvider)是指支持在多個(gè)應(yīng)用中存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)，相當(dāng)于數(shù)據(jù)庫(kù)。經(jīng)典四大組件：二、Android系統(tǒng)（三）Android系統(tǒng)的應(yīng)用組件1.折疊活動(dòng)在Android中，活動(dòng)是所有程序的根本，所有程序的流程都運(yùn)行在活動(dòng)之中，活動(dòng)可以算是開(kāi)發(fā)者遇到的最頻繁，也是Android當(dāng)中最基本的模塊之一。在活動(dòng)當(dāng)中可以添加一些Button、Checkbox等控件。可以看到活動(dòng)概念和網(wǎng)頁(yè)的概念相當(dāng)類似。服務(wù)是Android系統(tǒng)中的一種組件，它跟活動(dòng)的級(jí)別差不多，但是他不能自己運(yùn)行，只能后臺(tái)運(yùn)行，并且可以和其他組件進(jìn)行交互。服務(wù)是沒(méi)有界面的長(zhǎng)生命周期的代碼。服務(wù)是一種程序，它可以運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間，但是它卻沒(méi)有用戶界面。2.折疊服務(wù)二、Android系統(tǒng)（三）Android系統(tǒng)的應(yīng)用組件3.折疊廣播接收器在Android中，廣播接收器是一種廣泛運(yùn)用的在應(yīng)用程序之間傳輸信息的機(jī)制。而廣播接收器是對(duì)發(fā)送出來(lái)的廣播進(jìn)行過(guò)濾接受并響應(yīng)的一類組件。可以使用廣播接收器來(lái)讓?xiě)?yīng)用對(duì)一個(gè)外部的事件做出響應(yīng)。內(nèi)容提供商是Android提供的第三方應(yīng)用數(shù)據(jù)的訪問(wèn)方案。在Android中，對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)是很?chē)?yán)密的，除了放在SD卡中的數(shù)據(jù)，一個(gè)應(yīng)用所持有的數(shù)據(jù)庫(kù)、文件等內(nèi)容，都是不允許其他直接訪問(wèn)的。Android當(dāng)然不會(huì)真的把每個(gè)應(yīng)用都做成一座孤島，它為所有應(yīng)用都準(zhǔn)備了一扇窗，這就是內(nèi)容提供商。4.折疊內(nèi)容供應(yīng)商二、Android系統(tǒng)（四）Android系統(tǒng)的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)折疊開(kāi)放性01開(kāi)發(fā)的平臺(tái)允許任何移動(dòng)終端廠商加入到Android聯(lián)盟中來(lái)。顯著的開(kāi)放性可以使其擁有更多的開(kāi)發(fā)者，隨著用戶和應(yīng)用的日益豐富，一個(gè)嶄新的平臺(tái)也將很快走向成熟。折疊豐富的硬件02折疊豐富的硬件還是與Android平臺(tái)的開(kāi)放性相關(guān)，眾多的廠商會(huì)推出許多功能特色、豐富的產(chǎn)品。各種產(chǎn)品功能上的差異和特色，卻不會(huì)影響到數(shù)據(jù)同步、甚至軟件的兼容。折疊方便開(kāi)發(fā)03Android平臺(tái)提供給第三方開(kāi)發(fā)商一個(gè)十分寬泛、自由的環(huán)境，不會(huì)受到各種條條框框的阻擾，但同樣具有兩面性。折疊Google應(yīng)用04Google的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)有10余年的歷史，從搜索巨人到全面的互聯(lián)網(wǎng)滲透，Google服務(wù)如地圖、郵件、搜索等已經(jīng)成為連接用戶和互聯(lián)網(wǎng)的重要紐帶，而Android平臺(tái)手機(jī)將結(jié)合這些優(yōu)秀的Google服務(wù)。三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)——ROS系統(tǒng)（一）ROS系統(tǒng)的定義ROS系統(tǒng)是指用于編寫(xiě)機(jī)器人軟件程序的一種具有高度靈活性的軟件架構(gòu)。ROS系統(tǒng)是Robot（機(jī)器人）+Operating（操作）+System（系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱，即為機(jī)器人操作系統(tǒng)。從嚴(yán)格意義上來(lái)講，ROS系統(tǒng)并不是一個(gè)真正的操作系統(tǒng)，而是一款用于機(jī)器人或人工智能的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。ROS系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了盡可能地避免或減少“重復(fù)造車(chē)輪”的現(xiàn)象出現(xiàn)。共享大量可復(fù)用的程序及源代碼，便于更多的相關(guān)領(lǐng)域人才參與到機(jī)器人和人工智能兩大領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究中。三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)——ROS系統(tǒng)ROS計(jì)算圖級(jí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

ROS操作系統(tǒng)提供了大量的程序庫(kù)和工具，而且ROS本身還具有許多功能，如硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)、可視化工具、消息傳遞等。計(jì)算圖級(jí)是ROS為了處理各節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)而建立的一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。主要包括：節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)管理器、主題、消息、服務(wù)、參數(shù)服務(wù)器和消息記錄包，如圖所示。（二）ROS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)——ROS系統(tǒng)（三）ROS系統(tǒng)的特性特性內(nèi)容點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)計(jì)ROS系統(tǒng)在處理進(jìn)程之間的通信時(shí)，采用了耦合度相對(duì)較低的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)計(jì)。分布式設(shè)計(jì)ROS系統(tǒng)是一個(gè)分布式設(shè)計(jì)的框架，不僅可以實(shí)現(xiàn)ROS工程之間的集成和發(fā)布，還能夠移植到其他機(jī)器人軟件平臺(tái)上使用。支持多種語(yǔ)言ROS系統(tǒng)可支持多種編程語(yǔ)言，如C++、Java、Python、Lisp、Lua、Ruby等。豐富的功能軟件包目前的ROS系統(tǒng)已經(jīng)可以支持使用的第三方軟件包數(shù)量達(dá)到數(shù)千個(gè)，從而大大提高了開(kāi)發(fā)與測(cè)試的工作效率。免費(fèi)且開(kāi)源性ROS系統(tǒng)是一款免費(fèi)且開(kāi)源的操作系統(tǒng)。ROS系統(tǒng)中的所有源代碼都是公開(kāi)發(fā)布的，因此有利于人們對(duì)ROS系統(tǒng)進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、研究與完善。四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的操作系統(tǒng)——Linux系統(tǒng)（一）Linux系統(tǒng)的定義Linux，全稱GNU/Linux，是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個(gè)基于POSIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。目前常用的Linux發(fā)行版本主要為Ubuntu、RedHat、CentOS、Debian、FedoraCore、SuSE、Gentoo、Arch、Kali、Slackware等。（二）Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)Linux內(nèi)核是Linux操作系統(tǒng)的核心，包括內(nèi)核的抽象和對(duì)硬件資源的間接訪問(wèn)，Linux內(nèi)核以統(tǒng)一的方式支持多任務(wù)處理。Linux內(nèi)核由進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口和進(jìn)程之間的通信這五個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的操作系統(tǒng)——Linux系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度也是其余四個(gè)子系統(tǒng)的樞紐，它們之間的關(guān)系如圖所示。進(jìn)程是系統(tǒng)在運(yùn)行程序時(shí)，該程序?qū)崟r(shí)所獲得的資源分配以及優(yōu)先級(jí)的調(diào)度情況。每個(gè)程序至少都包含一個(gè)進(jìn)程。1.進(jìn)程調(diào)度（二）Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)程調(diào)度與其余子系統(tǒng)之間的關(guān)系：2.內(nèi)存管理內(nèi)存管理就是控制系統(tǒng)中正在運(yùn)行進(jìn)程之間的內(nèi)存共享區(qū)域。3.虛擬文件系統(tǒng)

Linux系統(tǒng)有兩大基本思想：一切皆文件、要明確各個(gè)軟件的用途。Linux系統(tǒng)把文件、目錄、設(shè)備、套接字都定義成文件。它們雖然屬于不同的類型，但是Linux系統(tǒng)卻為它們提供了同一的文件訪問(wèn)接口。四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的操作系統(tǒng)——Linux系統(tǒng)4.網(wǎng)絡(luò)接口5.進(jìn)程之間的通信

網(wǎng)絡(luò)接口為L(zhǎng)inux系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中提供了對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的存取和網(wǎng)絡(luò)硬件的支持。

Linux系統(tǒng)支持進(jìn)程之間的相互通信機(jī)制。Linux進(jìn)程之間的通信機(jī)制，主要包括套接字、信號(hào)、報(bào)文、共享內(nèi)存等。（二）Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的操作系統(tǒng)——Linux系統(tǒng)（三）Linux操作系統(tǒng)特點(diǎn)1.系統(tǒng)源碼完全開(kāi)放，便于進(jìn)一步研究學(xué)習(xí)和完善Linux系統(tǒng)。2.免費(fèi)使用。3.具有較高的穩(wěn)定性能，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。4.應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，Linux不僅可在計(jì)算機(jī)設(shè)備中使用、還可以在路由器、機(jī)頂盒、手機(jī)、平板電腦以及嵌入式設(shè)備中進(jìn)行安裝并使用。5.Linux系統(tǒng)本身消耗的內(nèi)存相對(duì)較少。由于Linux系統(tǒng)具有以上特點(diǎn)，所以人們都將Linux系統(tǒng)作為基礎(chǔ)系統(tǒng)，從而開(kāi)展對(duì)汽車(chē)自主駕駛或智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和探索。Linux操作系統(tǒng)是許多頂級(jí)汽車(chē)制造商首選的汽車(chē)開(kāi)源軟件平臺(tái)，已經(jīng)取代了無(wú)數(shù)專有或封閉的操作系統(tǒng)，它不僅用于運(yùn)行汽車(chē)音頻或信息娛樂(lè)中心，還用于遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)、儀表板等。Gazebo系統(tǒng)是一款功能非常強(qiáng)大的虛擬仿真工具，擁有強(qiáng)大的物理引擎和高質(zhì)量的圖形界面。Gazebo仿真測(cè)試畫(huà)面如圖所示。在外部真實(shí)場(chǎng)景下進(jìn)行對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的操作、測(cè)試與研究是最有效的學(xué)習(xí)方法，若不具備實(shí)際操作設(shè)備的條件，可在虛擬仿真環(huán)境下學(xué)習(xí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)，從而加深對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)技術(shù)的認(rèn)知與理解。五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的學(xué)習(xí)平臺(tái)——Gazebo系統(tǒng)Gazebo仿真測(cè)試畫(huà)面（一）Gazebo系統(tǒng)的概述五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的學(xué)習(xí)平臺(tái)——Gazebo系統(tǒng)（二）Gazebo的特點(diǎn)1.模擬動(dòng)力學(xué)，可訪問(wèn)多個(gè)高性能物理引擎。2.提供了逼真的環(huán)境渲染，包括高質(zhì)量的照明、陰影和紋理。3.可生成帶有噪聲的仿真?zhèn)鞲衅?，包括：激光測(cè)距儀、2D/3D攝像機(jī)、Kinect風(fēng)格的傳感器、觸點(diǎn)傳感器、力-力矩傳感器等。4.有很多基于傳感器和環(huán)境控制的插件。5.提供了許多仿真模型。6.可以在遠(yuǎn)程服務(wù)器上運(yùn)行模擬操作，并能使用protobufs結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式進(jìn)行TCP/IP的消息傳輸。Gazebo在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1.可以幫助智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)進(jìn)行傳感器設(shè)備的模擬調(diào)試與選擇。2.利用Gazebo提供的仿真環(huán)境，可以進(jìn)行路徑規(guī)劃、實(shí)時(shí)避障以及相關(guān)導(dǎo)航算法的模擬試驗(yàn)。3.配合ROS中的3D數(shù)據(jù)可視化工具，進(jìn)行快速算法測(cè)試和人工智能學(xué)習(xí)，如圖所示。五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的學(xué)習(xí)平臺(tái)——Gazebo系統(tǒng)ROS、Gazebo和Rviz可視化工具的結(jié)合使用（三）Gazebo系統(tǒng)的功能六、AGL系統(tǒng)（一）AGL系統(tǒng)的定義AGL(AutomotiveGradeLinux)系統(tǒng)是Linux基金會(huì)推出的一個(gè)可定制、開(kāi)源的開(kāi)放式車(chē)載系統(tǒng)平臺(tái)，AGL系統(tǒng)全稱是車(chē)機(jī)技術(shù)之車(chē)規(guī)級(jí)Linux-AutomotiveGradeLinux（AGL）。AGL系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)源操作系統(tǒng)項(xiàng)目，基于Linux內(nèi)核基礎(chǔ)，汽車(chē)廠商、零配件供應(yīng)商、技術(shù)提供商為了加速開(kāi)發(fā)和適配對(duì)汽車(chē)的連接，一起合作實(shí)現(xiàn)該開(kāi)源項(xiàng)目。六、AGL系統(tǒng)（二）AGL系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)AGL系統(tǒng)將汽車(chē)制造商、供應(yīng)商和技術(shù)公司聚集在一起，以實(shí)現(xiàn)新功能和技術(shù)的快速開(kāi)發(fā)，致力于成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。AGL系統(tǒng)主要應(yīng)用在車(chē)載娛樂(lè)信息系統(tǒng)上，未來(lái)將涉足包括儀表顯示器、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、ADAS和自動(dòng)駕駛等應(yīng)用領(lǐng)域，右圖為AGL的系統(tǒng)架構(gòu)：AGL的系統(tǒng)架構(gòu)六、AGL系統(tǒng)（二）AGL系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)內(nèi)容底層OS層包括系統(tǒng)bootloader啟動(dòng)、文件管理、任務(wù)調(diào)度、設(shè)備管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)（并行設(shè)備、圖形驅(qū)動(dòng)、視頻驅(qū)動(dòng)、音頻驅(qū)動(dòng)、車(chē)載外設(shè)如傳感器CAN等等）、資源監(jiān)控、系統(tǒng)更新等等。服務(wù)層在底層OS之上做了一個(gè)服務(wù)層，支持藍(lán)牙、Wifi、IPC、生命周期管理、位置服務(wù)、窗口和圖形系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、健康監(jiān)控、電源管理、錯(cuò)誤管理、電話、持久化存儲(chǔ)、攝像頭、音頻服務(wù)、智能手機(jī)連接、車(chē)載總線服務(wù)等。應(yīng)用框架層基于服務(wù)層提供的服務(wù)，在其上形成了一個(gè)應(yīng)用框架，后續(xù)開(kāi)發(fā)者們可以基于應(yīng)用框架開(kāi)發(fā)各種各樣豐富多彩的應(yīng)用。本層包括原生應(yīng)用框架、應(yīng)用管理、策略管理、窗口管理、聲音管理、輸入管理、用戶管理、WEB框架。應(yīng)用層該層已經(jīng)不屬于AGL所負(fù)責(zé)的部分，用戶可以自己開(kāi)發(fā)各類應(yīng)用，比如主屏定制、收音機(jī)、瀏覽器、天氣、手車(chē)互聯(lián)、車(chē)載電話、音視頻播放、Email收發(fā)等。安全層對(duì)于車(chē)來(lái)說(shuō)，安全是非常重要的，所以安全單獨(dú)做了一層，但是這層是橫跨所有層的，每一層都有安全需要考慮和實(shí)現(xiàn)。六、AGL系統(tǒng)（三）AGL系統(tǒng)的功能應(yīng)用功能應(yīng)用內(nèi)容圖片AGL直接控制汽車(chē)上最基本的需要AGL控制或相關(guān)的設(shè)備如下，這些都已經(jīng)在AGL中直接支持，開(kāi)發(fā)者無(wú)需花費(fèi)太多精力即可完成開(kāi)發(fā)。

無(wú)縫數(shù)據(jù)共享AGL收集的車(chē)上數(shù)據(jù)可以支持V2V、V2I、V2X實(shí)現(xiàn)無(wú)縫共享。Wifi的多種使用模式如果車(chē)上人員各自想玩自己，不想成CP玩，可以開(kāi)啟普通的wifi模式，提供上網(wǎng)功能即可。如果想玩多P，在可以設(shè)置成Miracast模式，車(chē)上所有人共享同一屏幕畫(huà)面。六、AGL系統(tǒng)（三）AGL系統(tǒng)的功能應(yīng)用功能應(yīng)用內(nèi)容圖片手機(jī)車(chē)機(jī)互聯(lián)通過(guò)MirrorLink、HDMI、Miracast、Airplay、DLNA等協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)把手機(jī)屏幕投影到車(chē)機(jī)，也可通過(guò)車(chē)機(jī)操作手機(jī)。默認(rèn)主屏風(fēng)格和內(nèi)容啟動(dòng)之后進(jìn)入的主屏，還是非常有后現(xiàn)代感的默認(rèn)主屏風(fēng)格。通風(fēng)和空調(diào)主屏通風(fēng)和空調(diào)主屏可以更好的讓車(chē)內(nèi)空氣流通順暢。六、AGL系統(tǒng)（三）AGL系統(tǒng)的功能應(yīng)用功能應(yīng)用內(nèi)容圖片電話主屏電話主屏可以讓駕駛?cè)烁憬莸目吹阶约弘娫捫畔ⅰx表板主屏儀表板主屏是可以讓駕駛?cè)朔奖憧辞逯悄芷?chē)的速度、轉(zhuǎn)速、電池大小等儀表信息。設(shè)置功能的主屏設(shè)置功能主屏可以讓駕駛?cè)烁尤嬲莆罩悄芷?chē)的功能。七、IOS系統(tǒng)（一）IOS系統(tǒng)的定義IOS系統(tǒng)是由蘋(píng)果公司開(kāi)發(fā)的手持設(shè)備操作系統(tǒng)。蘋(píng)果公司最早于2007年1月9日的Macworld大會(huì)上公布這個(gè)系統(tǒng)最初是設(shè)計(jì)給iPhone使用的后來(lái)陸續(xù)套用到iPodtouch、iPad以及AppleTV等蘋(píng)果產(chǎn)品上。IOS與蘋(píng)果的MacOSX操作系統(tǒng)一樣它也是以Darwin為基礎(chǔ)的因此同樣屬于類Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)。原本這個(gè)系統(tǒng)名為iPhoneIOS直到2010年6月7日WWDC大會(huì)上宣布改名為IOS。截止至2011年11月根據(jù)Canalys的數(shù)據(jù)顯示IOS已經(jīng)占據(jù)了全球智能手機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)份額的30%，在美國(guó)的市場(chǎng)占有率為43%。IOS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為以下四個(gè)層次：可觸摸層、媒體層、核心服務(wù)層和核心系統(tǒng)