01
课程导论：为什么消息延迟是自动驾驶的隐形杀手？Autoware消息架构概览。
自动驾驶的实时性挑战，Autoware 整体消息流与延迟关键点。
概念入门
02
ROS2中间件基础：DDS原理、QoS策略、Topic/Service/Action通信模式。
DDS 发现、发布订阅模型、QoS 配置对延迟的影响。
ROS2DDS
03
延迟测量基础：时间戳机制、Clock同步、rosbag录制与回放。
系统时钟、ROS Time、bag 时间轴与延迟测量精度。
测量rosbag
04
常用延迟分析工具：ros2 topic delay、ros2 topic hz、ros2 bag info。
命令行工具快速定位延迟与频率异常。
工具CLI
05
可视化分析：PlotJuggler、Foxglove Studio、rqt_graph实战。
实时绘图、消息流可视化、延迟分布分析。
可视化Foxglove
06
端到端延迟链路：从传感器驱动到规划控制的全链路追踪。
逐跳延迟分解，识别瓶颈环节。
链路端到端
07
传感器数据延迟：LiDAR点云、Camera图像、Radar数据的延迟特性。
不同传感器数据量、传输方式与延迟差异。
传感器LiDAR
08
感知模块延迟：目标检测、跟踪、融合中的消息瓶颈。
检测模型耗时、跟踪更新频率、融合时间窗。
感知瓶颈
09
定位模块延迟：NDT匹配、EKF融合中的时间同步问题。
点云匹配耗时、滤波预测更新延迟。
定位EKF
10
规划模块延迟：路径规划、速度规划中的计算耗时。
A*、Lattice planner 等算法延迟特性。
规划计算
11
控制模块延迟：Ackermann控制、PID输出中的响应滞后。
控制周期、执行器指令传输延迟。
控制PID
12
系统资源瓶颈：CPU过载、内存交换、磁盘I/O对延迟的影响。
资源竞争导致的消息处理抖动。
系统资源
13
网络传输延迟：共享内存 vs 网络通信、UDP/TCP选择。
进程间与机器间通信延迟对比。
网络共享内存
14
QoS深度调优：Reliability、Durability、History、Depth参数详解。
每个参数对延迟与可靠性的权衡。
QoS调优
15
线程与优先级：ROS2 Executor模型、Callback Group、线程绑定。
多线程执行器、回调优先级与延迟隔离。
线程Executor
16
零拷贝技术：LoanedMessage、ZeroCopy、共享内存传输。
减少数据拷贝，降低延迟与CPU负载。
零拷贝性能
17
消息序列化优化：CDR序列化、FlatBuffers、Cap'n Proto对比。
序列化速度与数据大小对延迟的影响。
序列化FlatBuffers
18
时间同步策略：ApproximateTime、ExactTime、TimeSynchronizer。
多传感器时间对齐算法与延迟引入。
同步时间
19
延迟抖动分析：最大值、最小值、标准差、百分位延迟。
统计指标与延迟分布评估方法。
抖动统计
20
实时操作系统：PREEMPT_RT内核、isolcpus、CPU隔离。
内核抢占优化与确定性延迟。
RT内核
21
硬件加速：GPU加速感知、FPGA预处理、DPU卸载。
硬件卸载降低消息处理延迟。
硬件GPU
22
延迟预算分配：从传感器到执行器的端到端延迟预算。
系统级延迟分解与分配方法。
预算架构
23
监控与告警：Prometheus + Grafana监控消息延迟。
实时仪表盘与延迟告警规则。
监控Grafana
24
自动化测试：延迟回归测试、压力测试、混沌工程。
CI/CD 中集成延迟测试与故障注入。
测试混沌
25
案例研究1：某园区无人车感知延迟从200ms降到50ms。
实际优化过程与关键技术。
案例感知
26
案例研究2：高速场景下规划延迟抖动导致急刹问题。
抖动根因分析与解决方案。
案例规划
27
案例研究3：多传感器融合中的时间戳错位修复。
时间同步错误导致融合异常修复。
案例融合
28
最佳实践：Autoware消息延迟优化的Checklist。
从架构到部署的优化清单。
最佳实践Checklist
29
未来趋势：Zenoh、eCAL、下一代中间件对延迟的影响。
新兴中间件与延迟优化潜力。
未来Zenoh
30
课程总结：延迟优化的核心思维与持续改进方法论。
系统性思维、度量驱动与迭代优化。
总结方法论