汽車(chē)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新是一種持續(xù)的驅(qū)動(dòng)力，每代汽車(chē)都會(huì)出現(xiàn)新的特性和性能。在不斷發(fā)展的汽車(chē)技術(shù)環(huán)境中，雷諾率先采用面向服務(wù)架構(gòu) （SOA） 來(lái)滿足現(xiàn)代車(chē)輛系統(tǒng)的需求。這種架構(gòu)方法代表了從傳統(tǒng)框架到模塊化、靈活設(shè)計(jì)的根本轉(zhuǎn)變。靈活性對(duì)于集成自動(dòng)駕駛等復(fù)雜功能至關(guān)重要。SOA 允許將汽車(chē)系統(tǒng)分解為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的單個(gè)服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)更具可擴(kuò)展性和可重用的組件。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)檐?chē)輛變得越來(lái)越像“輪子上的計(jì)算機(jī)”，需要快速的開(kāi)發(fā)周期和更大的靈活性來(lái)納入新技術(shù)或更新，而無(wú)需徹底改造整個(gè)系統(tǒng)。現(xiàn)代汽車(chē)系統(tǒng)日益復(fù)雜，擁有眾多必須協(xié)同運(yùn)行的傳感器和執(zhí)行器，這推動(dòng)了雷諾向 SOA 的轉(zhuǎn)型。采用 SOA 允許雷諾獨(dú)立開(kāi)發(fā)和測(cè)試不同的車(chē)輛部件，同時(shí)仍確保它們無(wú)縫協(xié)作。

從 SWU 到車(chē)輛 SOA 應(yīng)用：該應(yīng)用程序包含一個(gè)或多個(gè) SWU 和客戶端呼叫者。▼

汽車(chē)設(shè)計(jì)機(jī)器人工具

為了促進(jìn)這一轉(zhuǎn)變，雷諾開(kāi)發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，可以在硬件上實(shí)現(xiàn)任何東西之前進(jìn)行快速、獨(dú)立的測(cè)試和原型設(shè)計(jì)。Simulink 產(chǎn)品幫助雷諾簡(jiǎn)化了其與軟件部門(mén)的工作并將其組合成完整的應(yīng)用程序，同時(shí)考慮轉(zhuǎn)向基于 SOA 的未來(lái)。雷諾采用 ROS Toolbox 和 Simulink 等集成先進(jìn)開(kāi)發(fā)工具來(lái)滿足這一工程需求。機(jī)器人操作系統(tǒng) （ROS） 傳統(tǒng)上與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)，它提供了一個(gè)支持自動(dòng)駕駛汽車(chē)開(kāi)發(fā)的強(qiáng)大框架，包括允許各種軟件組件之間進(jìn)行有效通信的中間件功能。這種集成可以實(shí)現(xiàn)高效的原型設(shè)計(jì)，尤其是在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS） 測(cè)試程序中。Simulink 是雷諾工作流程中至關(guān)重要的集成工具，將基于軟件的設(shè)計(jì)與基于模型的設(shè)計(jì)連接起來(lái)。ROS Toolbox 與 Simulink 的使用使雷諾能夠?qū)?ROS 作為高效原型設(shè)計(jì)的中間件，特別是在增強(qiáng)其 ADAS 測(cè)試程序方面。

由 Pierre Muratory 領(lǐng)導(dǎo)的集成團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于將 Simulink 模型部署到各種目標(biāo)上，包括基于 ROS 的原型平臺(tái)和生產(chǎn) AUTOSAR 平臺(tái)，后者是車(chē)輛軟件架構(gòu)的全球標(biāo)準(zhǔn)。團(tuán)隊(duì)進(jìn)行持續(xù)集成和持續(xù)開(kāi)發(fā) （CI/CD），每當(dāng)做出更改時(shí)就會(huì)自動(dòng)更新每個(gè)目標(biāo)的管道。Muratory 表示：“對(duì)于開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，使用 Simulink 的優(yōu)勢(shì)在于它完全不受平臺(tái)和目標(biāo)的影響。我們使用 Simulink 作為跨平臺(tái)工具，將 Simulink 模型中的相同代碼源部署到不同的平臺(tái)上?！边@種由 Simulink、軟件工廠、CI/CD 管道和自動(dòng)跨平臺(tái) ROS 代碼生成支持的集成流程使雷諾能夠從開(kāi)發(fā)人員的模型發(fā)布快速過(guò)渡到運(yùn)行用于車(chē)輛原型設(shè)計(jì)和測(cè)試的集成代碼。Muratory 表示：“使用 Simulink 和 ROS Toolbox 的持續(xù)集成流程使我們能夠在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)從開(kāi)發(fā)人員的發(fā)布到原型設(shè)計(jì)并在真實(shí)目標(biāo)上進(jìn)行部署?！睂⒅芷跁r(shí)間從幾天或幾周顯著縮短至僅僅一小時(shí)，對(duì)于雷諾的 ADAS 原型設(shè)計(jì)和早期功能驗(yàn)證工作來(lái)說(shuō)具有重大改變。這一加速過(guò)程由 Muratory 集成團(tuán)隊(duì)自動(dòng)生成的代碼實(shí)現(xiàn)，使工程師能夠快速啟動(dòng) ROS 節(jié)點(diǎn)，以便在生產(chǎn)推出之前測(cè)試尖端功能。Pascal Bedouet 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)充分利用了這種靈活性，專(zhuān)注于利用 ROS 基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)高級(jí)通信和 ADAS 原型設(shè)計(jì)。

采用 ROS 允許開(kāi)發(fā)人員輕松地將開(kāi)發(fā)人員 Simulink 模型與測(cè)試車(chē)輛集成。ROS 架構(gòu)也與 SOA 原則非常契合，這使得雷諾能夠在進(jìn)行生產(chǎn)部署之前在 ROS 上測(cè)試未來(lái)面向服務(wù)的軟件設(shè)計(jì)。在 ROS 框架上進(jìn)行的測(cè)試可以確保其基于分布式服務(wù)的架構(gòu)將在即將推出的 SOA 車(chē)輛平臺(tái)上按預(yù)期運(yùn)行。

利用 ROS 增強(qiáng)溝通

雷諾也采用了 ROS 2。它是 ROS 的升級(jí)版本，支持 ROS 的非營(yíng)利組織 Open Robotics 計(jì)劃在不久的將來(lái)停止對(duì)其的支持。ROS 2 為汽車(chē)設(shè)計(jì)提供了顯著的優(yōu)勢(shì)。它支持對(duì)于自動(dòng)駕駛功能至關(guān)重要的實(shí)時(shí)操作，并包含先進(jìn)的中間件功能，有助于在車(chē)輛的互連系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)更可靠的數(shù)據(jù)分發(fā)，這是早期版本的 ROS 無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。Bedouet 表示：“現(xiàn)在有了 ROS 2 和 DDS（數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)）等新中間件，我們今天就能夠達(dá)到并滿足實(shí)時(shí)性能?！?a href="http://m.makelele.cn/tags/mathworks/" target="_blank">MathWorks 為雷諾的轉(zhuǎn)型提供了支持，包括與工程團(tuán)隊(duì)密切合作，將工具箱中的功能整合到 SOA 中。其中包括為系統(tǒng)的不同組件創(chuàng)建更多自定義消息、設(shè)計(jì) Simulink ROS 2 服務(wù)器塊以及滿足雷諾的特定實(shí)時(shí)要求。通過(guò)與 MathWorks 的密切合作，雷諾克服了這些挑戰(zhàn)，并且沒(méi)有造成重大延誤。Muratory 表示：“采用 SOA 對(duì)雷諾來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措，而 Simulink 對(duì) ROS 2 服務(wù)服務(wù)器的關(guān)鍵支持對(duì)于推進(jìn)我們的 SOA 應(yīng)用起到了重要作用。”雷諾的反饋有助于指導(dǎo) MathWorks 對(duì) ROS Toolbox 的更新，這將使其他客戶受益。MathWorks 機(jī)器人產(chǎn)品經(jīng)理 YJ Lim 表示，這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樵絹?lái)越多的汽車(chē)公司開(kāi)始使用 ROS 2 進(jìn)行 ADAS 開(kāi)發(fā)。

具有發(fā)布者、訂閱者和服務(wù)的 SOA 系統(tǒng)，用于使用 ROS 2 測(cè)試 ADAS 系統(tǒng)。（圖片所有權(quán)：雷諾）Lim 說(shuō)道：“這不僅僅是雷諾的問(wèn)題。這確實(shí)會(huì)幫助其他汽車(chē)團(tuán)隊(duì)。

使用 ROS Toolbox 簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)

Simulink 與 ROS Toolbox 結(jié)合使用的一個(gè)核心優(yōu)勢(shì)是開(kāi)發(fā)人員可以專(zhuān)注于他們的算法，而不必處理集成細(xì)節(jié)或 ROS 框架的細(xì)節(jié)。通過(guò)雷諾集成團(tuán)隊(duì)使用 MATLAB 和 Simulink 設(shè)置的持續(xù)集成工作流程，包含其設(shè)計(jì)的 Simulink 模型會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為不同目標(biāo)的可部署代碼。雷諾的尖端汽車(chē)軟件考慮到所涉及的規(guī)模和復(fù)雜性，經(jīng)常突破模擬的極限，一些模型每 10 毫秒更新一次超過(guò) 300，000 個(gè) Simulink 信號(hào)。當(dāng)遇到工具限制或性能瓶頸時(shí)，與 MathWorks 產(chǎn)品工程師建立直接的工作關(guān)系的能力對(duì)于找到解決方案至關(guān)重要。Bedouet 表示：“我們確實(shí)正在開(kāi)發(fā)一款大型應(yīng)用程序。如果它對(duì)我們有用，那么它應(yīng)該對(duì)世界上幾乎所有人都有效?！奔傻?Simulink-ROS 解決方案還將使雷諾實(shí)現(xiàn)更高的汽車(chē)安全完整性等級(jí) （ASIL），這是針對(duì)汽車(chē)功能安全的嚴(yán)格安全認(rèn)證。Bedouet 設(shè)想未來(lái)與 MathWorks 合作滿足這一需求以及其他不斷發(fā)展的行業(yè)需求，包括 ASIL 認(rèn)證。Bedouet 表示：“獲得 ASIL 等安全認(rèn)證將會(huì)非常棒，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)認(rèn)證的中間件，我們就無(wú)法做到這一點(diǎn)?！蓖ㄟ^(guò)率先將 SOA 原則與 ROS 框架以及使用Simulink 的基于模型的設(shè)計(jì)相結(jié)合，雷諾正在成為未來(lái)智能汽車(chē)模塊化、可更新、功能豐富且經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的汽車(chē)軟件系統(tǒng)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。Bedouet 表示：“MathWorks 團(tuán)隊(duì)的支持對(duì)我們提前部署和測(cè)試下一代 ADAS 功能起到了重要作用。這種靈活性是我們成功為車(chē)輛引入新功能的基石?！?/p>