智能網(wǎng)聯(lián)汽車計(jì)算平臺(tái)虛擬化技術(shù)研究

劉愛志　于霞

摘 要：在智慧網(wǎng)聯(lián)汽車的組成中，計(jì)算平臺(tái)是指揮整個(gè)系統(tǒng)的大腦，它采取多元化硬件架構(gòu)，通過大量操作形成功能安全與信息安全的高保護(hù)等級(jí)的車輛控制與行駛規(guī)劃及環(huán)境感知等算法。文章論述了一種適合多種平臺(tái)與應(yīng)用的虛擬化軟件技術(shù)。這個(gè)技術(shù)可以滿足虛擬機(jī)在操作過程的資源共享智能操作，還能夠給出保護(hù)措施與大量容錯(cuò)機(jī)制，同一時(shí)刻滿足信息與功能的相互需求。

關(guān)鍵詞：智慧網(wǎng)聯(lián) 汽車 計(jì)算平臺(tái) 虛擬化技術(shù)

Research on Virtualization Technology of Intelligent Networked Vehicle Computing Platform

Liu Aizhi Yu Xia

Abstract：In the composition of intelligent networked vehicles， the computing platform is the brain that commands the entire system. It adopts a diversified hardware architecture to form a high level of protection for functional safety and information security through a large number of algorithms， such as vehicle control， driving planning， and environmental awareness. The article discusses a virtualization software technology suitable for multiple platforms and applications. This technology can meet the resource sharing and intelligent operation of virtual machines during the operation process， and can also provide protection measures and a large number of fault tolerance mechanisms to meet the mutual requirements of information and functions at the same time.

Key words：Wisdom Networking， Automobile， Computing Platform， Virtualization Technology

1 前言

伴隨我國汽車行業(yè)迅速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)為智能汽車提供前所未有的發(fā)現(xiàn)機(jī)遇。智能、網(wǎng)聯(lián)化與虛擬化成為汽車應(yīng)用技術(shù)的最高成就。智能網(wǎng)聯(lián)汽車指的是對(duì)汽車的控制、傳感和執(zhí)行機(jī)制實(shí)施網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，進(jìn)而讓車實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)與人信息資源的共享，最終形成具備環(huán)境感知、智能控制、智能執(zhí)行、自動(dòng)化決策的現(xiàn)代化新動(dòng)力汽車，計(jì)算平臺(tái)的虛擬化技術(shù)將成為汽車制造與產(chǎn)業(yè)模式更新升級(jí)的重要構(gòu)成部分，其為汽車制造中的能源、資源環(huán)保提供新的機(jī)遇，在以后的城市交通建設(shè)過程發(fā)揮巨大作用。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車概念與工作原理分析

2.1 概念分析

智能汽車是集多功能輔助駕駛、路徑規(guī)劃、環(huán)境感知為一體的多元化運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其應(yīng)用的技術(shù)主要有計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、AI智能與現(xiàn)代傳感技術(shù)，是當(dāng)今應(yīng)用高新技術(shù)種類較多的綜合體?，F(xiàn)階段對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)的要求主要表現(xiàn)在提升其技術(shù)軟件應(yīng)用、安全性能與人車交互等等。多年來，智能網(wǎng)聯(lián)汽車逐漸成為全球研究車輛產(chǎn)業(yè)的新興動(dòng)力，大多數(shù)發(fā)達(dá)國家將智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)歸入到重點(diǎn)技術(shù)研究領(lǐng)域。

伴隨，計(jì)算機(jī)高科技技術(shù)的逐漸成長(zhǎng)，信息化、虛擬化、數(shù)字化被廣泛中用到社會(huì)生產(chǎn)當(dāng)中，智能網(wǎng)聯(lián)汽車內(nèi)部系統(tǒng)具備高科技計(jì)算平臺(tái)，其可以接受到汽車運(yùn)行過程外界環(huán)境與自身駕駛的各類信息，而且能夠快速優(yōu)化整合，并將信息傳送到汽車的管理與執(zhí)行中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輔助駕駛、智能管理與自動(dòng)控制的相關(guān)操作。

2.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車操作原理

汽車在智能網(wǎng)聯(lián)的幫助下，通過智能顯示屏識(shí)別目的地之后，可以自動(dòng)規(guī)劃行駛路徑，把電子地圖下的定位系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)入計(jì)算平臺(tái)中，計(jì)算平臺(tái)下的處理器能夠按照實(shí)際路況選擇出合理的出行路徑。汽車行駛過程，GPS系統(tǒng)處理器獲取動(dòng)態(tài)信息，通過計(jì)算平臺(tái)下的通訊傳送器傳輸給汽車處理平臺(tái)，并計(jì)算汽車駕駛的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)位置。計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)地處理器與路徑規(guī)劃進(jìn)行信息資源的交互，之后后臺(tái)計(jì)算平臺(tái)將補(bǔ)充的位置數(shù)據(jù)和之前地圖進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，獲得偏差值，通過一定措施處理偏差值，完成后，利用自動(dòng)變速轉(zhuǎn)向技術(shù)控制汽車的駕駛方向與速度。然后汽車遠(yuǎn)距離傳感系統(tǒng)把信息傳遞給后臺(tái)計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行最后決策，形成應(yīng)急避險(xiǎn)系統(tǒng)。在測(cè)試汽車和障礙物的系統(tǒng)上，通過計(jì)算平臺(tái)下的虛擬處理技術(shù)，保證智慧網(wǎng)聯(lián)汽車行駛的安全性。

3 虛擬化技術(shù)總體架構(gòu)分析

將計(jì)算機(jī)作為一種軟件進(jìn)行開發(fā)，簡(jiǎn)單而言是計(jì)算機(jī)平臺(tái)下的虛擬軟件開發(fā)技術(shù)，由智慧網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)多方面因素決定的。對(duì)智慧網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)行虛擬化技術(shù)管理，是當(dāng)前智慧網(wǎng)聯(lián)計(jì)算機(jī)平臺(tái)不斷壯大的前提，智能化時(shí)代的來臨，讓計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)都以快速發(fā)展，硬件設(shè)施的使用性能不斷強(qiáng)化，為汽車生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的影響。智慧湖人汽車生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)用虛擬化技術(shù)，只因?yàn)榧夹g(shù)具有高效性，使用性與便捷性等優(yōu)勢(shì).在社會(huì)環(huán)境逐漸向智能化方向轉(zhuǎn)變的時(shí)刻，虛擬化技術(shù)在計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用也由常規(guī)化向程序化標(biāo)準(zhǔn)上轉(zhuǎn)變，其用量也在不斷變大，汽車制造行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)的可持續(xù)發(fā)展，必須在競(jìng)爭(zhēng)過程運(yùn)用虛擬化技術(shù)，以此來提高計(jì)算平臺(tái)的處理能力。

計(jì)算機(jī)平臺(tái)需要通過大量硬件運(yùn)算資源支撐，能夠根據(jù)多種數(shù)據(jù)融合形成車輛管理的各種操作系統(tǒng)，并滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)際應(yīng)用的性能與安全性要求。虛擬機(jī)監(jiān)視器需要支撐多種異構(gòu)處理系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)操作類型的工作，所以計(jì)算平臺(tái)選擇能夠直接運(yùn)用在系統(tǒng)上的Tyep型號(hào)的虛擬處理器，通過全虛擬化與硬件輔助系統(tǒng)的虛擬技術(shù)，保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車的實(shí)效性與安全性。全虛擬技術(shù)能夠?yàn)榭蛻艏跋到y(tǒng)提供各種服務(wù)，兼容性較強(qiáng)。但是如果利用全虛擬化技術(shù)有可能造成計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)使用性能下降，所以應(yīng)通過硬件輔助技術(shù)對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行性能加速，進(jìn)而滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車的虛擬化要求。

4 計(jì)算平臺(tái)下的Hypervisor技術(shù)實(shí)現(xiàn)

虛擬技術(shù)在展開相關(guān)工作計(jì)劃中，能夠與實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)要求相結(jié)合，收集汽車信息數(shù)據(jù)，保證每項(xiàng)汽車駕駛都能夠順利進(jìn)行。智慧網(wǎng)聯(lián)背景下汽車制造下的計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)應(yīng)用范圍更加廣泛，在具體應(yīng)用中能夠產(chǎn)生良好的效果，為建設(shè)我國交通行業(yè)和完善其服務(wù)功能創(chuàng)造出有利條件。另外，智慧網(wǎng)聯(lián)時(shí)代的影響，虛擬化技術(shù)結(jié)構(gòu)框架正在不斷完善的過程中，有關(guān)計(jì)算處理功能的規(guī)模也不斷在擴(kuò)大，給汽車制造與駕駛現(xiàn)代化提升了有利條件開發(fā)應(yīng)用數(shù)字化地圖或根據(jù)不同類型綜合使用，虛擬專業(yè)機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)能夠有效制定并實(shí)施智慧網(wǎng)聯(lián)創(chuàng)建計(jì)劃，促進(jìn)智慧網(wǎng)聯(lián)可以向著更高級(jí)時(shí)期發(fā)展，與現(xiàn)代化虛擬處理模式相符合。與傳統(tǒng)汽車智能化發(fā)展模式相對(duì)比來看，虛擬化技術(shù)建設(shè)的最為明顯特征是惡能夠讓汽車行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營模式和生活方式達(dá)到高度智慧化目標(biāo)，能夠最大程度地符合現(xiàn)代化交通建設(shè)需要。實(shí)現(xiàn)此類發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)切實(shí)把握智慧網(wǎng)聯(lián)時(shí)代下汽車的發(fā)展機(jī)遇。在不斷整合各類數(shù)據(jù)資源與自動(dòng)化控制技術(shù)和傳感器支持下，增加地理位置數(shù)據(jù)利用率，構(gòu)建與智慧網(wǎng)聯(lián)虛擬化處理器相符合的新模式，最終在大數(shù)據(jù)背景下實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車駕駛模式控制與使用。

依據(jù)汽車行駛標(biāo)準(zhǔn)滿足自動(dòng)駕駛安全性需求通過分解方式，滿足 Hypervisor 要求。文章從以下機(jī)制說明虛擬機(jī)處理技術(shù)的功能：

4.1 安全性保障機(jī)制

虛擬機(jī)處理器在各種分區(qū)上對(duì)智慧網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)地處理器、內(nèi)存和外設(shè)等資源進(jìn)行隔離并實(shí)施信息共享，然后利用訪問控制系統(tǒng)保障共享資源過程不會(huì)影響到其他客戶系統(tǒng)。

4.2 實(shí)時(shí)性保障機(jī)制

高效計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)的通信傳送機(jī)制虛擬機(jī)處理系統(tǒng)支持計(jì)算平臺(tái)操作系統(tǒng)之間的多種聯(lián)系方式，如虛擬情景演繹、共享內(nèi)存與遠(yuǎn)程消息機(jī)制等。客戶機(jī)操作系統(tǒng)可根據(jù)需要選擇合適的通信方法與其他客戶機(jī)操作系統(tǒng)通信。按照計(jì)算平臺(tái)的虛擬處理系統(tǒng)、環(huán)境感知算法及決策規(guī)劃算法設(shè)置在不同處理器上， 所以虛擬處理器支持同一互聯(lián)網(wǎng)上的客戶機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和太網(wǎng)及其他 SoC 通信; 運(yùn)用虛擬以太網(wǎng)通信技術(shù)，能夠讓 Hypervisor 作以一個(gè)虛擬交換機(jī)。此種虛擬管理方式能夠?yàn)橹腔劬W(wǎng)聯(lián)處理系統(tǒng)提供有效解決方案。虛擬化處理技術(shù)作為計(jì)算平臺(tái)的關(guān)鍵性技術(shù)，其應(yīng)用要點(diǎn)既十分重要又較為關(guān)鍵，在保障汽車生產(chǎn)過程發(fā)揮了巨大貢獻(xiàn)。

4.3 計(jì)算平臺(tái)的云存儲(chǔ)技術(shù)

在智慧網(wǎng)聯(lián)汽車建設(shè)中，是一種基于虛擬技術(shù)的新型儲(chǔ)存方式，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，將汽車中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)信息通過虛擬處理器進(jìn)行儲(chǔ)存與信息處理，協(xié)同完成汽車駕駛過程的位置信息管理與處理功能。這種虛擬化信息儲(chǔ)存與管理方式可以為智慧互聯(lián)下的汽車駕駛模式提供多種路徑選擇方案，七應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下相關(guān)內(nèi)容：第一，減少對(duì)硬件的要求，操作過程較為快速靈敏。第二，可以儲(chǔ)存較大的數(shù)據(jù)吞吐量，在大輛汽車同時(shí)駕駛過程能夠高效使用，并且容易訪問。第三，計(jì)算平臺(tái)下的虛擬化云儲(chǔ)存技術(shù)，具有分布式計(jì)算方法，有利于計(jì)算機(jī)平臺(tái)快速處理汽車駕駛?cè)蝿?wù)，不僅支持智慧語音功能，韓榮和多個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)資源庫，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，并能夠及時(shí)查詢汽車相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

智慧網(wǎng)聯(lián)背景下為汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供一些動(dòng)力，計(jì)算機(jī)共享平臺(tái)因此建立，并未企業(yè)數(shù)據(jù)提供便利、快捷的服務(wù)。虛擬技術(shù)打破以往汽車行駛信息落后、單一的發(fā)展情況，使汽車資源可利用價(jià)值更高，加快信息傳遞與交流。資源共享同時(shí)為汽車產(chǎn)業(yè)信息化建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐，使其利用率更高，并能夠充分展現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)束語

綜上所述，新時(shí)代下，智慧網(wǎng)聯(lián)汽車的建設(shè)逐漸產(chǎn)生了大量新興特征。為了彰顯其實(shí)際運(yùn)用價(jià)值，應(yīng)用虛擬化技術(shù)是當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的潮流。其不僅能夠滿足人們生活的實(shí)際需要，而且還能夠有效增加汽車駕駛信息服務(wù)效率與水平。這需要處理并更新數(shù)據(jù)處理方式。以計(jì)算平臺(tái)為支撐點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)全新的虛擬信息系統(tǒng)工作模式，摒棄以往傳統(tǒng)的處理模式。另外，從概念上來說，相關(guān)汽車企業(yè)應(yīng)充分意識(shí)到，智慧網(wǎng)聯(lián)時(shí)代下，人們比以前任何時(shí)期都要用到智慧汽車多功能的駕駛模式，同時(shí)這也是交通建設(shè)信息化發(fā)展的實(shí)際意義和價(jià)值。

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