列车自动驾驶软件架构设计精讲 · 课程目录

列车自动驾驶系统概述发展·定义

发展历程、系统定义、核心价值与挑战。

系统架构设计原则模块·分层

模块化、分层设计、高内聚低耦合、安全冗余。

核心功能模块划分感知·决策

感知、决策、控制、通信、人机交互。

感知层架构设计传感器融合

传感器融合、轨道占用检测、障碍物识别。

决策层架构设计运行计划

运行计划、速度曲线规划、停车点控制。

控制层架构设计牵引/制动

牵引/制动控制、PID与模型预测控制、执行器接口。

通信层架构设计车地通信

车地通信、列车间通信、协议栈（GSM-R、LTE）。

人机交互界面设计司机台

司机台显示、状态监控、报警与干预。

安全完整性等级（SIL）SIL4

SIL4要求、冗余设计（2oo2, 2oo3）。

故障安全设计原则导向安全

故障导向安全、降级模式、看门狗与自检。

实时操作系统（RTOS）VxWorks/QNX

VxWorks、QNX、FreeRTOS在列车中的应用。

软件分层架构详解应用·中间件

应用层、中间件层、驱动层、硬件抽象层。

中间件与DDS 数据分发

DDS在列车控制中的角色、QoS策略。

状态机与模式管理 AM/CM/RM

列车运行模式（AM、CM、RM）、模式切换逻辑。

速度与位置计算模块测速测距

测速测距原理、多传感器融合算法。

自动驾驶等级（GoA）GoA1~4

GoA1到GoA4的架构差异与映射。

系统启动与初始化上电自检

上电自检、配置加载、通信建立。

运行计划与时刻表动态调整

时刻表解析、动态调整、节能优化。

紧急制动与安全停车制动曲线

触发条件、制动曲线、乘客保护。

车门与站台屏蔽门控制安全联锁

同步逻辑、安全联锁、故障处理。

数据记录与诊断系统黑匣子

黑匣子功能、日志管理、远程诊断。

系统集成与接口设计 CBTC

与信号系统（CBTC）、车辆接口、TMS接口。

软件测试策略单元·集成

单元测试、集成测试、HIL测试、现场测试。

形式化方法与模型验证 SCADE

SCADE、Simulink代码生成、验证流程。

网络安全架构加密·认证

加密通信、身份认证、入侵检测。

系统升级与OTA技术远程升级

远程升级策略、版本管理、回滚机制。

性能优化与资源管理 CPU/内存

CPU/内存优化、任务调度、实时性保障。

典型案例分析地铁拆解

某地铁线路自动驾驶系统架构拆解。

未来趋势 AI·车车通信

AI在自动驾驶中的应用、车车通信、全自动运行。

课程总结与架构师成长职业发展

知识体系、工程实践、认证与职业发展。