一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统，包括：车辆信息上载模块、与车辆信息上载模块信号连接的分布式感知信息接收模块、与分布式感知信息接收模块信号连接的消息总控、与消息总控信号连接的分布式轨迹控制模块与多种算法模块、与多种算法模块信号连接的消息确认模块及与分布式轨迹控制模块信号连接的车端控制量接收模块；分布式轨迹控制模块、消息总控、消息确认模块、多种算法模块及分布式感知信息接收模块均处于云端的网络环境中。根据本发明专利技术，能够支持数据存储安全\高可用性和可伸缩性下的数据共享协同。性和可伸缩性下的数据共享协同。性和可伸缩性下的数据共享协同。

【技术实现步骤摘要】
一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统


[0001]本专利技术涉及无人驾驶的
，特别涉及一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统。

技术介绍

[0002]无人驾驶系统在大规模部署运营之前必须实现多车智能与单车智能的结合。然而，在现有的车端部署设置下，数据难以共享协同，从而无法宏观调控；另一方面，车端易遭受黑客攻击导致存储的隐私信息丢失，不利于单车智能；并且，车端的计算资源有限，会限制决策和控制等任务的实时性能，从而抑制单车智能。因此，采用基于容器的分布式云化无人驾驶系统就成为无人驾驶系统研发的必要基础。总结，现有的车端无人驾驶系统存在如下缺陷：
[0003]1.计算资源有限
[0004]在现有的无人驾驶车端部署设置下，自动驾驶车辆集感知、决策、控制于一体，并且对实时性能具有较高的要求。然而，车载计算资源的限制势必存在资源的竞争，导致进程等待，从而使得时延上升，对各种任务构成性能瓶颈。
[0005]2.数据安全性缺口
[0006]在现有的无人驾驶车端部署设置下，重要的隐私信息存储于车载工控机内存或被直接写入磁盘中。然而，在黑客攻击或物理因素的影响下，内存紊乱或磁盘受损将导致无人驾驶系统控制器提取信息失败，使得进程崩溃。
[0007]3.无法实现数据共享协同
[0008]在现有的无人驾驶车端部署设置下，车辆自身构建局域网。无人驾驶系统进程之间的信息通过用户数据报协议(UDP)或进程间通信(IPC)的方式进行传输。然而，多车智能要求存在数据枢纽，由数据枢纽向车端发出控制指令实现车辆间数据共享协同。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统，能够支持数据存储安全\高可用性和可伸缩性下的数据共享协同。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统，包括：
[0010]车辆信息上载模块、与车辆信息上载模块信号连接的分布式感知信息接收模块、与分布式感知信息接收模块信号连接的消息总控、与消息总控信号连接的分布式轨迹控制模块与多种算法模块、与多种算法模块信号连接的消息确认模块及与分布式轨迹控制模块信号连接的车端控制量接收模块；
[0011]分布式轨迹控制模块、消息总控、消息确认模块、多种算法模块及分布式感知信息接收模块均处于云端的网络环境中；
[0012]车辆信息上载模块用于将感知信息通过传感器接收后传递至云端；
[0013]分布式感知信息接收模块用于对自动驾驶车辆感知信息的接收，通过分布式容器部署的方式能够实现调度与负载均衡，缓解高并发的压力；
[0014]消息总控用于负责解耦、异步的完成消息传递；
[0015]消息确认模块用于防止消息重复消费引起系统崩溃或消息传输信道风暴；
[0016]多种算法模块通过由原本车端算法负责单车智能改进为基于多车数据的多车智能算法，云化系统赋予了各算法数据协同共享的能力；
[0017]分布式轨迹控制模块用于将车辆控制量传输给每个自动驾驶车辆获得协同控制能力；
[0018]车端控制量接收模块用于从云端获取该车最终需要执行的车辆控制量，完成实际的道路行驶过程。
[0019]优选的，消息总控通过Redis集群的自带发布订阅消息传输模式，其包括以下步骤：多种算法模块产生的消息均以二进制序列化信息形式发布到Redis集群，Redis集群根据发布消息所传入的信道进行转发，使所有订阅该信道的模块均可获取该消息。
[0020]优选的，消息确认模块通过采用MongoDB集群，使得分担Redis集群的负载，其具体步骤包括：将二进制序列化消息被引入MongoDB集群进行消息注册，生成记录；MongoDB引擎为该记录设置TTL索引；消息等待被相应算法进行验证，若有算法启动了该消息的验证机制，则MongoDB引擎原子的进行消息记录的存在性检查并删除，若该操作成功则返回相应算法成功的标志，否则返回相应算法失败的标志，若没有算法启动消息验证机制，则进入下步骤；判断该记录是否到达TTL索引设置的过期时间，若是，则删除记录，否则继续回到消息验证判断步骤。
[0021]优选的，分布式轨迹控制模块包括消息接收和消息处理两阶段，其中消息接收阶段包括以下步骤：二进制序列化消息通过订阅Redis信道方式被该算法模块获取；各分布式子算法均进行消息验证，发送命令至消息确认模块后进入下步骤；消息接收模块等待消息确认模块的返回，若返回失败，则将消息丢弃后结束，否则将消息传入分布式消息处理模块。
[0022]优选的，消息处理阶段包括以下步骤：消息通过K8S Service进行负载均衡，分发给处理程序中的其中一个；该处理程序对消息进行处理，生成最终的控制量发送给车端控制量接收模块。
[0023]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：实现基于分布式容器部署的各独立算法模块、消息总控组件以及消息确认组件，保证了数据存储安全、高可用性和可伸缩性。实现基于Redis的异步、解耦发布
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订阅消息传输机制，保证了传输的低时延、模块的高拓展性和系统的高并发性。实现基于二进制序列化与反序列化的传输方式，保证了数据传输安全。实现基于MongoDB的消息确认机制，利用原子操作保证消息确认过程不会被打断，同时分担了Redis消息总控集群的负载。
附图说明
[0024]图1为根据本专利技术的基于容器的分布式云化无人驾驶系统的模块图；
[0025]图2为根据本专利技术的基于容器的分布式云化无人驾驶系统的分布式感知信息接收模块示意图；
[0026]图3为根据本专利技术的基于容器的分布式云化无人驾驶系统的消息总控示意图；
[0027]图4为根据本专利技术的基于容器的分布式云化无人驾驶系统的消息确认模块示意图；
[0028]图5为根据本专利技术的基于容器的分布式云化无人驾驶系统的分布式轨迹控制模块示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]参照图1
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5，一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统，包括：车辆信息上载模块、与车辆信息上载模块信号连接的分布式感知信息接收模块、与分布式感知信息接收模块信号连接的消息总控、与消息总控信号连接的分布式轨迹控制模块与多种算法模块、与多种算法模块信号连接的消息确认模块及与分布式轨迹控制模块信号连接的车端控制量接收模块；
[0031]分布式轨迹控制模块、消息总控、消息确认模块、多种算法模块及分布式感知信息接收模块均处于云端的网络环境中；
[0032]车辆信息上载模块用于将感知信息通过传感器接收后传递至云端；
[0033]分布式感知信息接收模块用于对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统，其特征在于，包括：车辆信息上载模块、与车辆信息上载模块信号连接的分布式感知信息接收模块、与分布式感知信息接收模块信号连接的消息总控、与消息总控信号连接的分布式轨迹控制模块与多种算法模块、与多种算法模块信号连接的消息确认模块及与分布式轨迹控制模块信号连接的车端控制量接收模块；分布式轨迹控制模块、消息总控、消息确认模块、多种算法模块及分布式感知信息接收模块均处于云端的网络环境中；车辆信息上载模块用于将感知信息通过传感器接收后传递至云端；分布式感知信息接收模块用于对自动驾驶车辆感知信息的接收，通过分布式容器部署的方式能够实现调度与负载均衡，缓解高并发的压力；消息总控用于负责解耦、异步的完成消息传递；消息确认模块用于防止消息重复消费引起系统崩溃或消息传输信道风暴；多种算法模块通过由原本车端算法负责单车智能改进为基于多车数据的多车智能算法，云化系统赋予了各算法数据协同共享的能力；分布式轨迹控制模块用于将车辆控制量传输给每个自动驾驶车辆获得协同控制能力；车端控制量接收模块用于从云端获取该车最终需要执行的车辆控制量，完成实际的道路行驶过程。2.如权利要求1所述的一种基于容器的分布式云化无人驾驶系统，其特征在于，消息总控通过Redis集群的自带发布订阅消息传输模式，其包括以下步骤：多种算法模块产生的消息均以二进制序列化信息形式发布到Redis集群，Redis集群根据发布消息所传入的信道进行转发，使所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵君峤，张海，黄昌，姜梓恒，周宏图，叶晨，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：