L4/L5级自动驾驶低延时中间件意味着什么

L4/L5级自动驾驶系统通常由感知、定位、融合、规划、控制等几个模块构成流式系统，如图1所示，而由中间件负责为各个模块之间提供通信通道，如ros的topic、Apollo cyberRT的channel等，不仅屏蔽了不同操作系统之间的差异，而且为自动驾驶系统各个模块提供了统一的通信接口，降低了模块间通信及模块开发的复杂性。相比多层次的服务型架构，流式系统架构减少了通信路程，减少了不必要的流向控制，降低了系统复杂度，减少了通信的时延。对高速自动驾驶，低通信时延则非常重要，通常意味着更高的控制频率、更高的安全性、较低的成本。

图1 自动驾驶系统架构图 

L4/L5自动驾驶端到端时延为：传感器发送数据到控制模块发出控制指令的时长，这个时延收到多种因素的影响而变化，如车辆周围环境等，主要分为两部分：模块计算时延和模块间的通信时延。在相同的硬件和相同控制频率下，通信时延越小，则模块计算时延可以越大，这就意味为着模块算法可以做更多的计算，有助于提高自动驾驶系统的安全性；若相同的硬件和相同的算法，即在相同的硬件和相同的模块计算时延的情况下，通信时延越小，则端到端的通信时延越小，即自动驾驶系统可以有更高的控制频率，这同样有助于提高系统的安全性；端到端时延越短，控制频率越高，也就是系统灵敏性越高，在出现意外情况时，自动驾驶车可以快速的做出响应保障车辆的安全性。自动驾驶车辆端到端的时延越大，为保证自动驾驶车辆的安全性，则应该与前车保持更远的安全车距（理论最小安全车距：当前车速对应的制动车距+响应时间*当前车速）。

减小端到端时延主要有三个方向，a：降低模块计算时延，使用更优的模块算法系统、使用更高更快算力设备或两者的结合；b：降低模块间的通信时延，即使用更加优越自动驾驶中间件；c：使用具有更高算力的硬件，但这通常会增加成本。由此可见高性能低延时的L4/L5自动驾驶中间件的重要性，不仅连接各个L4/L5级自动驾驶计算模块，更影响L4/L5级自动驾驶车辆的性能，尤其在高速场景下，L4/L5级自动驾驶车辆自身车速及周围车辆车速都非常高，L4/L5级自动驾驶系统必须具有非常高的响应速度，以保证即使出现突发情况L4/L5级自动驾驶车辆也可以迅速做出响应保障车辆的安全性，规避危险。在城市道路环境中，L4/L5级自动驾驶车辆车速不会太高，但城市道路中随时出现突发情况的可能性则更高，同样要求L4/L5级自动驾驶车辆必须具有更高的响应性，能够迅速对突发情况做出合理的响应，以保障自动驾驶车辆的安全性。