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开发自动驾驶或互联驾驶功能是一项重大挑战。在保时捷工程公司的 JUPITER 测试车上，机器人操作系统 (ROS) 加快了新功能和创新功能的开发速度，使人们能够更快地体验到这些功能。
自 2007 年以来，世界各地的研究人员一直致力于推动机器人操作系统（ROS）的发展–最初是在斯坦福人工智能实验室，现在则是开源机器人基金会（OSRF）的一部分。尽管从名字上就可以看出，ROS 严格来说并不是一个独立的操作系统，而是建立在 Linux 或 Windows 等系统之上，充当硬件和软件之间的中介层。除其他组件外，ROS 还提供广泛的设备驱动程序，这意味着新的传感器和执行器可以轻松集成到现有系统中。此外，ROS 还将自己视为用于研究和应用驱动自动化的 “软件工具箱”。
保时捷工程公司自 2019 年起开始使用 ROS。该公司的工程师与保时捷的 ADAS 工程师合作，自行开发了复杂的软件接口，将 ROS 层与批量生产车辆的总线系统连接起来。这意味着新功能可以无缝集成到现有车辆中，而现有车辆又可以被用作新形式的 “软件功能装配载体”。这就是保时捷工程公司在其 JUPITER 测试车辆（联合用户个性化集成测试和工程资源）中采用的方法。这些车辆可配备用于自动驾驶功能的众多传感器，目前包括立体摄像头和激光雷达。
保时捷工程公司的驾驶辅助系统开发工程师兼 JUPITER 项目负责人 Marcel Pelzer 表示：”多亏了 ROS，激光雷达传感器仅在一周内就完成了安装和集成。”集成和调试时间在几天到几周之间是很常见的”。
ROS 应用程序由相互通信的单个节点组成。为了支持这一点，ROS 还提供了许多软件库，用于标准化数据交换、数据可视化、调试等。”这使得新节点可以立即开始使用其他节点的数据，”Pelzer 解释说。”你不需要从一开始就知道谁应该与谁对话，标准化的信息也有助于使算法适应各种传感器”。
这使得 ROS 不仅在机器人制造方面，而且在开发新的自动或互联驾驶功能方面都很有吸引力，因为这些应用要求新的软件和传感器能够在原型车辆上快速体验。除了新硬件的简单集成，节点概念尤其具有决定性的优势： 高级驾驶员辅助系统（ADAS）功能可以作为新节点灵活实现，并且可以在一个统一的平台上测试它们之间的交互方式。另一个例子是，Pelzer 将先进的泊车辅助功能作为原型实施。”在系列开发过程中，驾驶辅助功能的供应商解决方案通常需要几个月的时间才能应用于车辆。而在 JUPITER 汽车上，我们只用了一名开发人员，就实现了倒车辅助功能，可自动识别行人，时间仅为平时的一半。”
除了快速实施新传感器和功能外，JUPITER 车辆还为开发人员带来了更多好处： 传感器安装在未来批量生产的潜在位置，以便评估定位对算法的影响。此外，还可以访问传感器的原始数据，访问车辆总线，进而访问所有执行器。
通过使用 ROS，开发人员可以随时将新的驾驶功能作为 ROS 中的节点加以实现，而无需做大量额外工作。一辆 JUPITER 汽车中总共有 50 到 60 个节点，用于执行各种功能和子功能，并可在运行期间通过增加节点动态扩展系统。更重要的是，ROS 的源代码是开源的，ROS 支持 C++ 和 Python 等多种编程语言，而且还有一个庞大的社区可以提供灵感和问题帮助。这使得保时捷工程公司的工程师们能够专注于最基本的工作： 功能开发。
新版本 ROS 2 以 ROS 的经验为基础。由于采用了 DDS 标准（数据分发服务），其通信基础设施也通过了汽车应用认证，这意味着 ROS 2 理论上可用于量产汽车。根据数据源的不同，DDS 的主要优势在于能够配置属性（服务质量）、传输机制和访问权限，从而最大限度地利用硬件资源。”事实证明，ROS 是测试新技术和向客户提供尖端技术的绝佳平台，”Pelzer 总结道。”这使我们能够快速演示用例，并大大缩短向客户交付产品的时间。我们为此感到自豪，因为智能加速复杂任务解决方案的交付和提供时间，是我们优化流程和方法活动的重要组成部分。此外，ROS 还可以在标准化的基础上研究 ADAS、V2X、人工智能和仿真等多个技术领域如何相互影响。这使我们能够在未来互联和智能汽车的开发过程中利用许多协同效应”。
原文始发于微信公众号（虚拟原型 Virtual Prototyping）：保时捷使用 ROS 2 快速开发 Jupiter 原型车
