攻克自主系统集成、安全与安防三大挑战

出行与货运方式的变革已在进行。无人机（UAV）已成常态；仅 2017 年就出货数百万架，美国现有超 77 万注册飞行器。凡重 0.55 磅以上无人机须强制注册。除军用外，UAV 正重塑物流、监控甚至消费级应用。

自动驾驶汽车在望，未来更远。航空航天公司 Vahana 实现单人垂直起降飞行器首飞，证明飞行汽车不再是科幻。想象一个驾照过时、交通通过订阅服务而非个人拥有获取的社会。

新技术带来新挑战。让自主系统安全可靠，需应对 UAV、自动驾驶汽车、小型爱好者无人机间截然不同的需求。沙漠战区的军用 UAV 面临民用飞机完全不同的约束。

为何传感器与数据至关重要

每增加一颗传感器——LiDAR、相机、车道检测相机——都产生海量数据。单个 LiDAR 单元每秒可生成 GB 级原始信息。这些数据必须即时到达正确处理节点以支持及时决策。
未来运行将依赖外部或系统间链路。车车通信（V2X）对安全与交通优化至关重要。
高性能车载计算机让车辆能本地分析传感器输入。自动驾驶汽车必须实时决定障碍物应对，无法等待云端延迟，这也是人工智能成为自主系统核心组件的原因。

每个自主平台都依赖组件间稳健通信。关键在于在正确时间将正确数据送达正确位置。RTI Connext® 是建立在数据分发服务（DDS）基础上的实时连接框架，DDS 为 OMG 标准，通过发布-订阅模型提供可扩展、可靠、高性能的数据交换。

DDS 抽象寻址、编组与解组，使发布者和订阅者能跨异构平台运行。亦支持超越基础模型的高级扩展。通过将数据视为组件间接口，DDS 以完美契合自主系统架构的方式解耦应用。

典型自主架构中，所有组件连接至虚拟数据总线。新元素可动态加入，总线可划分为本地层和云层。

攻克自主系统集成、安全与安防三大挑战

分层数据总线常见。下图展示由 RTI Connext 管理的多级总线。

攻克自主系统集成、安全与安防三大挑战

软件驱动自主系统大部分行为，但完美代码不切实际。严格测试必不可少。航空领域，美国联邦航空管理局用 DO-178 认证软件可靠性。满足 DO-178 约每行代码 100 美元且要求大量文档。

使用预认证组件——如 RTI 基于 DDS 的安全关键型数据总线——可降低成本并缩短上市时间。RTI 系首家发布基于 DDS 的安全关键型数据总线的厂商，为合规自主解决方案奠基。

传统车辆外部连接有限，难以被黑。自主系统依赖持续数据交换，开辟新攻击面。被攻破链路可让恶意行为者篡改刹车或转向指令。

标准 TLS 保护信道，但攻击者若获取信道访问权，即获得所有传输数据。需要更细粒度方案。DDS 安全标准提供分布式访问控制：每个参与者仅获所需权限，消除单点故障。总线上数据可加密认证，未通过策略检查的消息被丢弃。

RTI Connext DDS Secure 实现 OMG DDS 安全规范，内置认证、访问控制、加密和日志插件。安全在应用代码外配置，无需重写逻辑即可实现防护。

出行格局演变迅疾。借助 RTI Connext 提供的工具与标准，开发者可自信构建未来自主系统——安全、可靠、全面集成。

本文反映我近期在 AUVSI Xponential 的演讲「攻克自主系统软件的集成、安全与安防挑战」。

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