自動駕駛汽車以太網數字孿生建模（一）

標注：本文來自本實驗室杜興華的研究成果。

1. 車載以太網 TCP/IP 和 UDP 通信建模

TCP/IP 協議和 UDP 協議是網絡的重要協議，利用 TCP/IP 協議和 UDP 協議，我們可以模擬出車載網絡和車載以太網，實現車載以太網的數字孿生建模。

1.1 分析車載以太網 TCP 協議報文

TCP 報文如圖1-1所示。

圖 1-1 : TCP 協議報文格式

我們使用 wireshark 抓包獲得車載以太網 TCP 報文，如圖 1-2 所示。

圖 1-2: Wireshark TCP 報文

1.2 建立 TCP 通信模型

這個模型意在建立 TCP 簡單通信模型，來幫助我們了解 TCP 的傳輸協議，為后面實現車載以太網的建模打好基礎。

由于 TCP 是面向連接的協議，所以我們要分別建立一個客戶端和服務器端，讓他們建立通信連接，之后可以進行 TCP 通信。

首先我們建立一個客戶端，如圖 1-3 所示。

圖 1-3: 客戶端

接下來我們建立服務器端，如圖 1-4 所示。

圖 1-4: 服務器端

緊接著我們運行一下程序，首先運行服務器端，然后運行客戶端，他們就可以建立通信連接，成功通信。通信結果如圖 1-5 所示。

圖 1-5: TCP 通信

服務器端和客戶端通信成功。至此，TCP 通信模型建立完畢。

1.3 分析車載以太網 UDP 協議報文

UDP 協議傳輸的數據段由 8 個字節組成，分別是報頭和有效載荷字段。4 個域組成了 UDP 報頭，分別叫做來源連接端口、目的連接端口、報文長度和校驗和，每個域各占兩個字節。

圖 1-6: UDP 協議報文格式

使用 wireshark 捕獲 UDP 協議報文，結果如圖 1-7 所示。

圖 1-7: Wireshark UDP 報文

1.4 建立 UDP 通信模型

這個模型意在建立 UDP 通信模型，來幫助我們了解 UDP 的傳輸協議，為后面實現車載以太網的建模打好基礎。

由于 UDP 是面向無連接的傳輸協議，因此我們只需要建立創建一個 MATLAB 文件即可以實現 UDP 通信建模。UDP 通信模型代碼如圖 1-9、1-10 所示。

圖 1-9: UDP 模型

圖 1-10: UDP 模型

單擊運行，可以得到 UDP 通信的結果，如圖 1-11 所示。

圖 1--11: UDP 通信

可以看到 u1、u2、u3 實現了互相之間的 UDP 通信。

至此，UDP 通信模型建立完畢。