AV开发人员所采用的ROS框架简介

汽车行业的多个部门一直在采用开源软件，尤其是在过去十年中基于 Linux 的代码。

在这里，我们专注于一个称为机器人操作系统（ROS）的开放框架。Apex.AI 正在利用 ROS，添加下面讨论的新汽车功能。

ROS 已经存在了十多年，并且越来越多地被自动驾驶汽车 (AV) 开发人员使用。Apex.AI 极大地改进了汽车应用的 ROS。

我总结了 ROS 的重要性，然后介绍了 Apex.AI。该公司专注于汽车行业和软件定义车辆，正在获得支持，使其成为未来自动驾驶汽车开发的参与者和可能的收购目标。

ROS 是一个软件框架，专注于为机器人产品开发系统和应用程序。机器人技术包括大多数类型的自主系统——陆地、空中和海上。下表提供了 ROS 的概述。来源包括Open Robotics 网站。

点击查看完整大小的图片

ROS 定义

ROS 不是操作系统，因为它不控制和管理硬件资源——操作系统的关键功能。相反，ROS 与操作系统一起工作，最好是实时操作系统。

ROS 包含许多包含在中间件中的功能。ROS 中间件专注于为自主和机器人设备构建软件生态系统。这种以开发为中心的方法利用了开源开发的传统优势。

ROS 生态系统中的软件分为三类：

用于开发和分发基于 ROS 的软件的独立于语言和平台的工具。

针对关键语言（如 Python、C++ 和 Lisp）的 ROS 客户端库实现。

包含使用一个或多个 ROS 客户端库的应用程序相关代码的软件包。

独立于语言的工具和主要的客户端库（C++、Python、Lisp）都是在许可下发布的，并且可以免费用于商业用途和研究。

ROS 1 的最终版本于 2020 年 5 月发布。ROS 2 得到了极大的改进，利用软件库和开发工具的大型生态系统来构建机器人应用程序。

第二代版本包含一个新的 API，支持实时编程和更广泛的计算环境。

ROS Ignition包括机器人工具，例如仿真库和云服务。五个点火版本已经发布。另一个模拟开发工具Gazebo专注于使用机器人设备、障碍物和其他场景进行 3D 模拟。Gazebo 是第十一版。

ROS 还提供诸如低级设备控制、硬件抽象、进程间消息传递、包管理等服务。软件开发过程也可以表示为图形架构。

ROS历史

开源机器人基金会 (OSRF) 成立于 2012 年，是一家加利福尼亚公司。OSRF 是美国国税局第 501c 条规定的非营利、公益实体和免税慈善机构。新加坡的一家子公司专注于区域发展社区。2017 年，该基金会更名为 Open Robotics。从那时起，它已经发展到50多名员工。

Open Robotics 由一个由 19 名成员组成的指导委员会指导，其中包括来自亚马逊、博世、英特尔、LG 电子、微软、三星、索尼、丰田研究所、Ubuntu 和风河的代表。Apex.AI 也是指导委员会成员。

早期版本的 ROS 是由斯坦福大学的学生开发的，其中一些学生后来推出了 Willow Garage 以继续 ROS 开发。

Willow Garage 于 2010 年 3 月发布了其第一个 ROS 版本，吸引了美国和其他地方的大量大学开发人员。

2013 年 2 月，OSRF 接手 ROS 开发。此后，Open Robotics 扩展了 ROS 生态系统并更新了软件技术。

Open Robotics 目前专注于五个行业领域：航空航天、汽车、医疗保健、物流和海事。

Apex.AI

Apex.AI 于 2017 年在帕洛阿尔托成立，在柏林、慕尼黑和德国斯图加特设有办事处。据该公司网站称，它已获得超过 7000 万美元的资金，其中包括来自空中客车风险投资公司、大陆集团、海拉、捷豹路虎、丰田、沃尔沃集团和采埃孚的投资。

点击查看完整大小的图片

首席执行官 Jan Becker 拥有 20 多年的 AV 经验。Becker 是参加 2007 年 DARPA 城市挑战赛的斯坦福团队的成员。后来，他负责博世北美的自动驾驶开发。他还是 SAE 自治级别定义的合著者。

Becker 在斯坦福大学任教超过 15 年，专注于 AV 和 ADAS 技术。

在 Apex.AI 协调开发活动的首席技术官 Dejan Pangercic 在机器人和软件框架（包括基于 ROS 的软件开发）方面拥有十多年的经验。

该公司的战略重点是通过重写 ROS 2 代码并强调汽车功能，将 ROS 2 框架提升到一个新的水平。升级版 Apex.OS 是一个实时汽车开发套件和平台。Apex.AI 增加了硬件抽象，这意味着 Apex.OS 代码可以在多个微处理器架构上运行。该战略还专注于软件定义车辆，尤其是安全关键系统。

Apex.AI 已获得德国领先测试公司 TÜV Nord 的 ISO 26262 ASIL D 认证。该产品 Apex.OS Cert. 定位为用于 AV 和软件定义车辆的操作系统框架和开发套件。

Apex.AI 使用 C++ 开发其软件，提供 C、C++、Python 和 Rust 语言的中间件库。该策略使 Apex.AI 能够为其生产 ADAS 和 AV 的技术做好准备。

Apex.AI 产品

Apex.OS 是作为一个软件平台引入的，它可以集成到所有车载域，同时扩展到云功能。作为 ROS 2 的一个分支，Apex.OS 被称为实时、可靠和确定性，可用于安全应用程序。

机器人操作系统针对两个主要客户： OEM 开发人员实施与多个 ECU 集成的复杂 AI 软件；和 AV 开发人员实施安全关键型应用程序。Apex.OS 还可以与其他开发框架一起使用，包括 AUTOSAR Adaptive。

Apex.OS 1.3 和 Apex 中间件可以一起使用。后者被设计为 Eclipse Cyclone DDS 和Eclipse iceoryx的集成，支持实时数据传输和所谓的零拷贝通信。零拷贝是开发具有严格实时要求的软件的关键特性。

下图展示了 Apex.OS 如何与 Apex.Middleware 等产品集成。请注意，在 ECU 硬件之上需要一个实时操作系统。

点击查看完整大小的图片

Apex.Autonomy 是一组经过认证的构建块，用于开发自治功能。它包括一个基于激光雷达的 L4 自动驾驶堆栈，用于构建安全关键型应用程序。

合作伙伴、客户

Apex.AI 已披露了有关其合作伙伴和客户的一些信息，其他关系可能已建立但未公布。

自 2020 年以来，大陆集团和 Apex.AI 一直在合作，在车辆电子系统中使用 Apex.OS。作为一级供应商，Continental 需要更好的软件能力，Apex.AI 提供安全关键的软件工具。

Green Hills Integrity RTOS 内核已获得 ISO 26262 ASIL D 认证，并已采用 ISO 21434 汽车网络安全标准。诚信是许多 Apex.AI 客户的好伙伴。

Apex.AI 还与日本 AV 软件初创公司 Tier IV 合作。Tier IV 开发了一个名为 Autoware 的开源自主软件平台。合作伙伴将结合他们的软件并将其提供给他们的客户。

丰田的 Woven Planet 也将 Apex.OS 用于 AV 软件等安全应用。Woven Planet 正在其 Arene 平台中实施 Apex.OS。丰田的软件开发平台包括先进的工具、API 和安全构建模块，以缩短新的移动和自动化应用程序的软件开发周期。

另一个客户 Voyage 正在使用 Apex.OS 开发其固定路线货车。Voyage 最近被 Cruise 收购。

ZF 既是拥有 5% 股权的投资者，也是 Apex.AI 的客户。它正在开发基于 Apex.OS 的安全关键软件。

底线

ROS 是一个成熟的、流行的开源软件开发框架和平台，用于创建机器人系统和应用程序。在 Open Robotics 的管理下，它吸引了强大的技术行业参与。

Apex.AI 利用 ROS 生态系统开发满足汽车行业需求的产品。Apex.OS 已获得安全关键软件的最高评级：ISO 26262 ASIL D 认证。其配套产品 Apex.Middleware 和 Apex.Autonomy 可能会获得类似的安全评级。

这是一个绝妙的策略。Apex.AI 的技术应该证明对汽车 OEM、一级供应商、AV 软件开发商和那些设计安全关键系统的人有用。

Apex.AI 也有可能成为收购候选人。

、
审核编辑 黄昊宇