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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 資訊工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/101791
標題: 自駕車系統與時間敏感性網路的即時效能分析
Performance Profiling and Online Monitoring on Autonomous Vehicle Systems with Time-Sensitive Networking
作者: 郭泰佑
Tai-You Kuo
指導教授: 洪士灝
Shih-Hao Hung
關鍵字: Autoware,數據分配服務時間敏感網路PCAP分散式追蹤
Autoware,DDSTSNPCAPdistributed tracing
出版年 : 2026
學位: 碩士
摘要: 本論文以由上而下的方法對一個完整的自駕車系統進行分析,藉由提供應用程式上層的效能指標,以及與此相關的底層系統效能資訊來分析自駕車系統的即時效能。首先,我們改進現有的 ROS 2 效能工具 CARET 使其能追蹤分散式系統,並利用改進後的工具對分散式的 Autoware 自駕車系統進行應用層級的效能分析,包括每個節點上計算與通訊所需的資源。為了進一步解析節點之間透過通訊協定所產生的交互作用,我們利用 libpcap 擷取有關數據分配服務(DDS)的網路流量,將相關的效能資訊放入時間序列資料庫,並提供數種資料庫查詢腳本,用以追蹤底層系統中通訊協定與網路架構的效能瓶頸,並且協助系統開發者找出異常發生的可能原因。最後,為了改進分散式系統的即時性,我們將時間敏感性網路(TSN)技術應用於 Autoware 系統中,並且探討其在多種應用情境負載下的效能,並與傳統的通信技術進行比較。使用簡易機器人工作負載與真實 Autoware 自駕車工作負載的評估結果顯示,TSN(特別是時間感知整形器 TAS)能在網路頻寬競爭下穩定高流量感測器數據的延遲,但同時也對控制訊息引入了週期層級的取捨。本論文所發展的效能工具、分析方法與系統改進,對於提高自駕車系統的即時效能和穩定性應具有相當的助益。
This thesis employs a top-down approach to analyze autonomous vehicle systems. Providing key application performance metrics, and drilling down related underlying system performance information, we examine the real-time performance of the autonomous vehicle system. We improve the existing ROS 2 performance tool, CARET, and use the enhanced tool to perform performance analysis on a distributed autonomous vehicle system based on Autoware. To record the underlying system performance, we use libpcap to capture network traffic related to DDS, store the relevant performance information into a time-series database, and provide several database query scripts to assist users in identifying possible causes of anomalies. Finally, we apply Time-Sensitive Networking (TSN) technology to the Autoware system, evaluating its real-time performance under a specific load and comparing it with traditional communication technology. Evaluation using a simplified robotic workload and a realistic Autoware-based autonomous driving workload shows that TSN, specifically Time-Aware Shaper (TAS), stabilizes latency for bandwidth-intensive sensor data under contention, while introducing cycle-level trade-offs for control messages. These results are essential for enhancing real-time performance and stability of autonomous vehicle systems.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/101791
DOI: 10.6342/NTU202600098
全文授權: 同意授權(全球公開)
電子全文公開日期: 2026-03-05
顯示於系所單位:資訊工程學系

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