DDS通信中间件及其在汽车领域的应用.docxVIP

当前，面向服务的软件架构（SOA）在车载软件中占据越来越重要的位置，通信中间件便是其落地的关键环节之一。数据分发服务（DDS）在汽车领域的优势逐渐凸显，但关于DDS在车辆上部署与应用，文献却鲜有提及。文章针对数据分发服务，详细介绍了其基本原理、发布订阅模型和服务质量策略。接着介绍了DDS通信的整个过程，及DDS在车辆上部署的三种不同形式。最后以FASTDDS为例，详细介绍了DDS在车辆上部署的具体流程。基于数据分发服务的通信中间件在车辆上具有非常广泛的应用前景。

当前，我们正身处于汽车行业向电动化、智能化、网联化、共享化转型的浪潮之下，智能电控、智能驾驶、智能互联、智能出行深刻影响着人们的生活与思考方式，智能网联汽车已经成为引领我国汽车产业转型升级的战略方向[1-2]。随之而来的车辆电子电气架构向区域集中化靠拢，车载软件趋向更高融合度和复杂度，海量数据向云端迁移，软件定义汽车已成为行业发展的趋势。

面向服务的软件架构也越来越受到各大汽车厂商的青睐。基于新的架构模式，功能业务可以基于服务做灵活拓展，业务部署的灵活性和业务更新的快捷性都有质的提升。这些都对车辆的通信服务提出了更高的要求。一直沿用的AUTOSARCP已经无法满足车辆通信的要求，面向服务的中间件也越来越引起人们的重视。

在分布式系统中，中间件指的是位于操作系统和应用程序之间的软件层。它通过对计算平台软硬件的抽象，并提供统一接口，简化了分布式系统的开发过程。使用中间件带来最直接的好处就是实现了应用层和底层的解耦，应用层开发人员可以忽略芯片、传感器等硬件的差异，从而高效、灵活地将上层应用及功能算法在不同平台上实现、迭代、移植。从这点来看，AUTOSAR也可以认为是一种中间件。

1数据分发服务框架结构及特点

1.1数据分发服务简介

目前主流的面向服务的中间件有数据分发服务（DataDistributionService,DDS）、基于IP的可扩展面向服务的中间件（Scalableservice-OrientedMiddlewarEoverIP,SOME/IP）、消息队列遥测传输协议（MessageQueuingTelemetryTransport,MQTT）。DDS是由对象管理组织（ObjectManage-mentGroup,OMG）制定的一种面向服务的通信中间件协议。采用发布订阅模型，强调以数据为中心，提供多种服务质量策略（QualityofService,QoS），以保障数据实时、高效、灵活地分发，可满足各种分布式实时通信的应用需求[3-5]。

DDS在国防、航天、电网、医疗、能源等领域取得大量成功的应用，其优良的性能经过了长期的验证。在汽车领域，早在2018年，AUTOSARAP在通信管理模块中加入了DDS技术；ROS2、ApolloCyberRT的底层也是基于DDS协议；Orin、Xavier等面向自动驾驶的系统级芯片（SystemOnChip,SOC）上也都预留了DDS的接口。DDS已被奥迪、大众等多家原始设备制造商（OriginalEquipmentManufacturer,OEM）厂商应用于智能驾驶、泊车充电、仿真测试平台等场景；国内的造车新势力小鹏汽车等也已经将DDS技术应用到量产车型上。

DDS能够实现低延时、高可靠、高实时性的数据融合服务，能够从根本上降低软件的耦合性、复杂性，提高软件的模块化特性，融合了DDS的汽车软件能够更好地运行在下一代汽车的体系架构中，更能降低开发的成本、缩短研发时间，更快地将产品推向市场。

DDS标准是一种中间件协议和以数据为中心的连接框架，它可以将分布式系统的组件集成在一起。DDS能够实现低延迟、高可靠、高实时性的数据融合服务，能够从根本上降低软件的耦合性、复杂性，提高软件的模块化特性，数据分发DDS是OMG提供的用于以数据为中心的连接的中间件协议、连接框架和应用,应用程序接口（ApplicationProgrammingInterface,API）标准。它继承了分布式系统的组件，提供了低延时的数据连接、极高的可靠性和可扩展的体系结构，满足业务和任务关键型应用程序的需求[6]。与SOME/IP、MQTT相比，DDS具有以下特点：

1）SOME/IP是针对汽车领域的中间件，在车载领域已经应用了较长的时间。MQTT适用于低带宽及不稳定的网络，但它依赖于一个中央代理。DDS本身是一个工业级别的通信标准，适用于多种的应用场景，但用在汽车领域时可能需要做专门的裁剪。

2）相比于SOME/IP，DDS引入大量标准内置特性，在灵活性、可伸缩性等方便更具优势。

3）SOME/IP主要采用远程过程调用（RemoteProcedureCall,RPC）的通信方式，服