项目名称	xenomai实时域的中间件定制	项目编号	ZJLAB-FS-BX20230586
公示开始日期	2023-09-22 15:52:37	公示截止日期	2023-09-27 16:00:00
采购单位	之江实验室	付款方式	定制服务预付百分之三十款
联系人	中标后在我参与的项目中查看	联系电话	中标后在我参与的项目中查看
签约时间要求		供货期
外贸代理费核算(若为进口采购)	代理金额：1.4万USD以下，代理费：3500元人民币；代理金额：[1.4-5)万USD，代理费率：1.6%；代理金额：[5-10)万USD，代理费率：1.3%; [10-20)万USD，1.1%；[20-50)万USD，0.6%；50万USD及以上，代理费率：0.4%
预算	￥ 350,000
供应商资质要求	符合《政府采购法》第二十二条规定的供应商基本条件
收货地址

采购清单1

采购物品	采购数量	计量单位	所属分类
xenomai实时域的中间件定制	1	项	基础软件开发服务

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预算	￥ 350,000
技术参数	定制xenomai实时域的中间件，实现实时域的进程间消息发布订阅功能。软件背景：软件组已经在在大双足机器人项目中完成了基于Ubuntu的Xenomai系统搭建，这个系统为硬实时双核结构，包括实时域和非实时域。算法和场景目前都在使用ROS1系统，但是ROS1只能运行在Xenomai非实时域，实时域则无法运行。 软件组计划开发针对双核系统的双中间件系统，实现完整的机器人操作系统框架。非实时域将采用改进的ROS2中间件，专注于处理非实时任务，例如高级决策和路径规划等功能。相应地，实时域将研发一套专门针对实时任务的操作系统中间件，提供一套实时域内消息发布订阅及服务支持的分布式节点框架，负责低级控制和传感器数据采集等关键任务，并达到硬实时特性。为实现这两个域之间的协同工作，将通过开发桥接模块实现互通，使得实时域中间件兼容ROS1/2的消息和服务，从而提升整体系统的协调和效率。 1.具体研发任务 1.1.概述 在当前的技术现状和发展趋势下，希望在底层硬实时双核Linux系统中，在实时域和非实时域分别开发一套机器人中间件。其中非实时域中间件以ROS2为基准，尽可能提升其实时性，要求多机通信性能不能低于ROS2，单机通信性能尽可能达到IROS的水平。可以在ROS2的基础上进行改进优化，也可以完全重新设计一个中间件，但是必须保证通信稳定性与ROS2相当、并且完全兼容ROS2生态环境。之所以选择ROS2为标准，原因如下：首先，ROS2作为下一代机器人操作系统，正在逐渐取代ROS1成为行业标准应用。相比之下，ROS1已进入生命周期的末期，甚至在最新的Ubuntu22.04上已不再受支持，这无疑限制了其未来的可扩展性和兼容性。其次，从通讯性能的角度来看，ROS2的整体通讯性能明显优于ROS1。其采用的DDS（数据分布式服务）通讯方式对分布式多主机环境更为适合，能够有效地应对现代机器人系统中的复杂通讯需求。从IROS的分析结果来看，虽然其在单机通讯性能上表现优秀，但在多主机通讯性能方面存在明显不足，这在当前越来越复杂的分布式机器人应用场景中是一项比较大的短板。最后，ROS的生态依然是当前所有机器人中间件中最丰富的，应用最为广泛的，没有之一。ROS的社区异常活跃，开发者众多。考虑到未来ROS2本身过硬的性能和可预见的地位，新开发的中间件必须完全兼容ROS2的所有生态环境和工具，包括ROS2的消息收发、服务调用、参数配置等功能，以及ROS2现有的各种库包和工具。 综上所述，从可持续发展、性能优势和未来趋势的角度考虑，选择对标ROS2进行中间件设计，是符合当前机器人中间件技术发展需求的理智选择。基于xenomai的双中间件架构实时域中间件，则需要结合Xenomai实时系统开发，具备实时域中的分布式节点架构，具备消息收发、服务调用功能，支持常见消息服务类型和自定义消息服务，并且能通过桥接等方式与非实时域ROS2通过消息服务通讯。实时域中间件可以看作是非实时域中间件的一个扩展，因此不要求多主机通信，但是单主机通信需满足硬实时要求。 综合开发周期和研发难度考虑，第一阶段先设计实时域中间件，后续再继续研发非实时域中间件。 1.2.一阶段任务目标 1.2.1.研发低通信延迟、高稳定性的实时域机器人中间件 1)适用环境：Linux硬实时双核操作系统（Xenomai+Ubuntu）。中间件可在Xenomai实时域下编译运行。 2)通信性能:支持发布/订阅模式，具备硬实时特性，即低延时响应时间以及完全的时间确定性，具体包括：？消息收发：实现低延迟实时单主机节点通信，主要技术指标见附件？兼容性：中间件可以通过桥接的方式兼容ROS1与ROS2的消息和服务，与非实时域的ROS1/2中间件进行通讯（可放于2阶段开发，但是设计上要提前考虑） 3)编程语言：包含但不限于C/C++ 4)统一的包管理体系：系统应提供一种统一的包结构，允许开发者按照标准化的方式组织代码、资源和依赖；包管理体系应与现有的开发和构建工具（例如CMake）无缝集成；提供用于创建、构建、测试和发布包的命令行工具。 5)命令行工具：提供多种命令行工具用于项目的创建、构建、测试、运行以及包管理 6)去中心化:中间件需尽量遵循去中心化管理原则，避免或者减少全局管理者的存在。 7)建议：可参考Orocos中间件的方案，Orocos是一套开源的实时机器人中间件，支持xenomai实时系统，也兼容ROS1和ROS2，和我们的需求比较贴合。这个项目文档混乱，且已经停止更新，但是我们测试目前在ubuntu20.04上仍然可用，其实现思想、架构和代码都有参考价值。不过我们测试它的性能较差，吞吐量远低于ROS，延时也较大，只能作为重新设计的一个参考。
售后服务	自验收通过起1年质保期，技术支持;

之江实验室

2023-09-22 15:52:37