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《基于安全需求的信息物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)》介紹了信息物理系統(tǒng)的一些初步知識和現(xiàn)有安全問題、基于安全需求的設(shè)計(jì)方法、CAN協(xié)議的安全機(jī)制、基于CAN和TDMA系統(tǒng)的安全需求映射問題和算法、用于V2V通信的安全需求優(yōu)化問題和算法、基于狀態(tài)機(jī)和基于圖形的安全需求設(shè)計(jì)問題，本書還指出一些未來的發(fā)展方向。
《基于安全需求的信息物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)》契合智能網(wǎng)聯(lián)汽車對高安全性的要求，非常適合汽車行業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考，也適合通信、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)行業(yè)車載應(yīng)用研究方面的技術(shù)人員參考閱讀，對于車輛工程專業(yè)師生也會有所幫助。

【適讀人群】

智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)學(xué)研技術(shù)人員，以及信息安全相關(guān)技術(shù)人員。

【圖書特色】

1.《基于安全需求的信息物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由林忠緯博士與加州大學(xué)伯克利分校Alberto Sangiovanni-Vincentelli合著，兩位作者均在信息安全、通信及汽車領(lǐng)域耕耘多年。

2.《基于安全需求的信息物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)》對以汽車為代表的信息（計(jì)算部分）物理（物理操控性為）系統(tǒng)滿足完整性、真實(shí)性、機(jī)密性、可用性在內(nèi)的多種安全要求設(shè)計(jì)安全機(jī)制提供建議。

3.《基于安全需求的信息物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)》介紹了一種通用的基于安全需求的設(shè)計(jì)方法，在信息物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段分析各種約束條件時，將安全問題也考慮在內(nèi)。

智能駕駛是當(dāng)前一個主要的研究熱點(diǎn)，視頻圖像處理技術(shù)在智能駕駛領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，如車道線檢測、障礙物識別、紅綠燈識別和交通標(biāo)志牌識別等。視頻圖像實(shí)時處理技術(shù)是智能駕駛領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，也是智能駕駛安全的重要保證。隨著GPGPU計(jì)算的發(fā)展，特別是NVIDIA Tegra高性能GPU計(jì)算平臺的推出，通過高性能計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時處理，成為當(dāng)前重要的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。
GPGPU的出現(xiàn)和發(fā)展，給并行計(jì)算帶來了新的計(jì)算平臺。新計(jì)算平臺需要新方法來進(jìn)行并行軟件開發(fā)。GPU編程的重點(diǎn)在于性能優(yōu)化，經(jīng)過細(xì)致調(diào)優(yōu)的GPU程序可實(shí)現(xiàn)巨大的性能提升。然而，GPU編程的難點(diǎn)也在于性能優(yōu)化，并行程序開發(fā)人員不僅要熟悉算法特征，還必須要了解底層硬件架構(gòu)特征，這就對GPU并行程序開發(fā)人員提出了新的挑戰(zhàn)。
近年來，我們跟蹤新計(jì)算平臺上視頻圖像實(shí)時處理技術(shù)的最新進(jìn)展并深入研究，試圖從算法和硬件架構(gòu)兩方面來迎接這種挑戰(zhàn)，書中不僅介紹了在智能駕駛中廣泛應(yīng)用的視頻圖像處理算法，而且介紹了多種不同的GPU架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，分析了GPU編程和優(yōu)化的主要思路和方法，不僅能針對各種獨(dú)立的優(yōu)化方法，更重要的是能針對各種優(yōu)化方法組合的情況。研究過程中得到了國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目、北京市屬高等學(xué)校高層次人才引進(jìn)與培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目、北京市教育委員會科技計(jì)劃面上項(xiàng)目的資助，成果已用到北京聯(lián)合大學(xué)智能車上。
本書作為視頻圖像處理技術(shù)理論研究和應(yīng)用的一本學(xué)術(shù)專著，參考了國內(nèi)外大量的相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)了我們近幾年來的研究成果，并提供了大量的實(shí)際案例，通過實(shí)際案例的實(shí)現(xiàn)和解析，為讀者提供一個視頻圖像處理算法在GPU上實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化的具體思路和方法。讀者通過本書的閱讀和學(xué)習(xí)，不僅可以學(xué)習(xí)視頻圖像處理技術(shù)在智能駕駛中的應(yīng)用，而且可以了解GPU程序從實(shí)現(xiàn)到優(yōu)化的具體方法。雖然本書實(shí)際案例的實(shí)現(xiàn)都是基于CUDA，但是本書也比較了CUDA和OpenCL的異同，本書描述的優(yōu)化方法也可以非常方便地移植到OpenCL程序的編寫和優(yōu)化中。
本書可以分成如下四個邏輯單元：
視頻圖像處理技術(shù)在智能駕駛中的應(yīng)用：第2章在分析了當(dāng)前國內(nèi)外主流的智能駕駛技術(shù)后，詳細(xì)介紹了在智能駕駛中應(yīng)用廣泛的幾類視頻圖像處理算法，包括：車道線的提取和跟蹤技術(shù)、交通標(biāo)志牌的檢測和識別技術(shù)、交通信號燈的檢測與識別技術(shù)等。
GPU硬件架構(gòu)與編程：第3章介紹了CPU與GPU架構(gòu)的主要區(qū)別，在此基礎(chǔ)上，對當(dāng)前主流的GPU架構(gòu)特征（包括NVIDA GPU和AMD GPU）進(jìn)行了詳細(xì)介紹，這是進(jìn)行GPU并行編程和優(yōu)化的前提。第4章介紹了當(dāng)前GPU主要的編程模型：CUDA和OpenCL，不僅介紹了這兩種編程模型的關(guān)鍵概念和定義、兩種編程模型的異同；而且通過一個簡單的例子介紹了使用這兩種編程模型進(jìn)行GPU編程的主要流程和方法，最后給出了GPU程序性能優(yōu)化的主要思路。
實(shí)際案例分析：第5章介紹了矩陣轉(zhuǎn)置、規(guī)約算法、resize算法和Laplace算法等主要的視頻圖像處理算子在GPU上的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化方法，結(jié)合具體算法詳細(xì)分析了GPU編程和優(yōu)化思路和方法。最后第6～8章分別給出了Canny、人臉檢測以及激光雷達(dá)算法等具體實(shí)際應(yīng)用案例的GPU移植和優(yōu)化方法。
性能與能耗： 第9章從能效評價指標(biāo)、各層次能耗優(yōu)化策略以及系統(tǒng)級能耗優(yōu)化技術(shù)三個方面介紹了在高性能計(jì)算以及智能駕駛中對性能與能耗的權(quán)衡。
本書由梁軍、賈海鵬著，其中肖琳、胡正坤、梁愛華、許武、李威、王晶、魏秋明和李志豪參與了本書的編輯整理工作。在本書編寫、出版的過程中，得到了鮑泓教授主持的國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目（91420202）的資助，同時，也參考了國內(nèi)外大量的論文和專著，在此一并表示感謝。
由于時間倉促，書中難免會出現(xiàn)錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者不吝批評指正。

【譯者簡介】

《基于安全需求的信息物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)》譯者羅瓔珞女士，南洋理工大學(xué)碩士畢業(yè)，2001-2004，中國電信系統(tǒng)集成公司任產(chǎn)品經(jīng)理；2004-2014，諾基亞中國有限公司任產(chǎn)品經(jīng)理； 2015-2019，中國信息通信研究院泰爾終端實(shí)驗(yàn)室任主任工程師；2019至今，國汽智聯(lián)公司任信息安全主任工程師。

第1章簡介……1

第2章信息物理系統(tǒng)安全威脅……4

第3章基于安全需求的設(shè)計(jì)方法……7

3.1安全需求映射……7

3.2安全機(jī)制選擇……9

3.3體系架構(gòu)選擇……9

3.4基于安全需求的設(shè)計(jì)示例……10

3.5總結(jié)……12

第4章CAN協(xié)議系統(tǒng)的安全機(jī)制……13

4.1系統(tǒng)模型和攻擊者模型……14

4.2安全機(jī)制……16

4.2.1基本認(rèn)證……17

4.2.2高級機(jī)制……19

4.3計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)……20

4.4計(jì)數(shù)器復(fù)位機(jī)制……22

4.4.1自愈復(fù)位機(jī)制……23

4.4.2網(wǎng)絡(luò)復(fù)位機(jī)制……23

4.5分析……25

4.6總結(jié)……28

第5章基于CAN總線系統(tǒng)的安全需求映射……29

5.1系統(tǒng)模型與公式……30

5.1.1系統(tǒng)模型……30

5.1.2信息安全約束和密鑰分發(fā)……31

5.1.3功能安全約束……33

5.2映射算法……33

5.2.1約束……34

5.2.2目標(biāo)函數(shù)……38

5.2.3基于MILP的算法……39

5.3擴(kuò)展……40

5.3.1基于路徑的安全約束……40

5.3.2目標(biāo)函數(shù)……41

5.3.3算法……41

5.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果……42

5.4.1與貪婪啟發(fā)式算法的比較……43

5.4.2與非集成方法的比較……44

5.4.3擴(kuò)展……45

5.5總結(jié)……46

第6章基于TDMA系統(tǒng)的安全需求映射……47

6.1系統(tǒng)模型與公式48

6.2密鑰延時釋放…… 49

6.3映射算法……51