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自動駕駛中的機器人操作系統(tǒng)ROS

2020-04-14 23:58:26·  來源：清研車聯(lián)  
　
要保證一個復雜的系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行，每個模塊都能發(fā)揮出最大的潛能，需要一個成熟有效的管理機制。一.什么是機器人操作系統(tǒng)ROS1.ROS（RobotOperatingSystem
要保證一個復雜的系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行，每個模塊都能發(fā)揮出最大的潛能，需要一個成熟有效的管理機制。
一.什么是機器人操作系統(tǒng)ROS
1.ROS（Robot Operating System）是一個操作系統(tǒng)
ROS是對機器人的硬件進行了封裝，不同的機器人、不同的傳感器，在ROS里可以用相同的方式表示（topic等），供上層應用程序（運動規(guī)劃等）調(diào)用。
 
計算機OS與機器人OS對比示意圖，圖片引用自Nao
2.ROS是一種跨平臺模塊化軟件通訊機制
ROS用節(jié)點（Node）的概念表示一個應用程序，不同node之間通過事先定義好格式的消息（Topic），服務（Service），動作（Action）來實現(xiàn)連接。
因為ROS本身是基于消息機制的，開發(fā)者可以根據(jù)功能把軟件拆分成為各個模塊，每個模塊只是負責讀取和分發(fā)消息，模塊間通過消息關(guān)聯(lián)。
 
3.ROS是一系列開源工具
很多知名的機器人開源庫，比如基于quaternion的坐標轉(zhuǎn)換、3D點云處理驅(qū)動、定位算法SLAM等都是開源貢獻者基于ROS開發(fā)的。
二.機器人操作系統(tǒng)ROS特性
1.系統(tǒng)安全可靠
  • 去中心化
ROS重要節(jié)點需要熱備份，以便宕機時可以隨時切換。主節(jié)點宕機后，備份節(jié)點被切換為主節(jié)點，并且用備份的主節(jié)點完成信息初始化。
  • 實時監(jiān)控和報警
對于運行的節(jié)點實時監(jiān)控其運行數(shù)據(jù)，并檢測到嚴重的錯誤信息時報警。
 
基于ZooKeeper的監(jiān)控和報警
  • 節(jié)點宕機狀態(tài)恢復
節(jié)點宕機的時候，需要通過重啟的機制恢復節(jié)點，這個重啟可以是無狀態(tài)的，但有些時候也必須是有狀態(tài)的，因此狀態(tài)的備份格外重要。節(jié)點的宕機檢測也是非常重要的，如果察覺到節(jié)點宕機，必須很快地使用備份的數(shù)據(jù)重啟。
2.系統(tǒng)通信性能提升
由于無人駕駛系統(tǒng)模塊很多，模塊間的信息交互很頻繁，提升系統(tǒng)通信性能會對整個系統(tǒng)性能提升的作用很大。
3.系統(tǒng)資源管理與安全性
如何解決資源分配與安全問題是無人駕駛技術(shù)的一個大課題。
三.ROS在自動駕駛上的應用
想要制造無人駕駛汽車，有很多關(guān)鍵問題需要解決。
怎么在車內(nèi)搭建可靠的網(wǎng)絡，如何管理內(nèi)存、存儲數(shù)據(jù)和日志記錄，如何使傳感器和計算機能夠同時相互通信，以及如何確保它們都很穩(wěn)定且安全。
機器人操作系統(tǒng)ROS為許多問題提供了開源解決方案。
 
要保證一個復雜的系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行，每個模塊都能發(fā)揮出最大的潛能，需要一個成熟有效的管理機制。
在無人駕駛場景中，ROS提供了這樣一個管理機制，使得系統(tǒng)中的每個軟硬件模塊都能有效地進行互動。原生的ROS提供了許多必要的功能，但是這些功能并不能滿足無人駕駛的所有需求，因此我們在ROS之上進一步地提高了系統(tǒng)的性能與可靠性，完成了有效的資源管理及隔離。
我們相信隨著無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，更多的系統(tǒng)需求會被提出，比如車車互聯(lián)、車與城市交通系統(tǒng)互聯(lián)、云車互聯(lián)、異構(gòu)計算硬件加速等，我們也將會持續(xù)優(yōu)化這個系統(tǒng)，力求讓它變成無人駕駛的標準系統(tǒng)。
 
 
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