任务一
认知Ubuntu系统

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自动驾驶开发环境的选择

操作系统（Operating System，OS）是计算机最基本、最重要的系统软件，用于管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程，为用户使用计算机提供良好运行环境。自动驾驶汽车（Autonomous vehicles；Self-piloting automobile）也称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人，是一种通过车载电脑系统实现无人驾驶的智能汽车系统。自动驾驶系统虽然能够实现自动驾驶车辆的传感器数据采集和预处理、坐标转换、信息融合，以及决策规划等功能，但这些功能的实现离不开对自动驾驶决策单元内CPU、GPU、内存等组件的操作与控制，因此自动驾驶系统必须依赖一个功能强大、运行稳定的计算机操作系统。

在能力模块一中已经提到目前自动驾驶系统使用最广泛的是ROS，而ROS必须依托计算机操作系统存在，而Linux则是对ROS最友好的计算机操作系统。

Linux是一种起源于UNIX，以可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface，POSIX）标准为框架而发展起来的开放源代码的操作系统。而POSIX是UNIX类型操作系统接口集合的国际标准。Linux继承了UNIX系统卓越的稳定性表现，不仅功能强大，而且可以自由、免费使用，在桌面应用、服务器平台、嵌入式应用等领域形成了自身的产业环境，市场份额不断增加。

Linux主流发行版本又包含了CentOS、Clear Linux、Fedora、openSUSE和Ubuntu等，各版本各有特色。其中，以桌面应用为主的Ubuntu作为一个新兴的Linux发行版本，旨在为广大用户提供一个主要由自由、开源软件构建，且相当稳定的系统平台，并提供了良好的用户体验，方便用户在PC上便捷地使用Linux。当前，自动驾驶领域大多都是直接使用机器人操作系统（ROS）或在其基础上优化的操作系统，来实现自动驾驶相关功能。对ROS支持最完美的计算机操作系统当属Ubuntu，它能为ROS的稳定运行提供良好的环境。

截至2021年11月，著名的DistroWatch（https://distrowatch.com/）网站已收录了全世界范围内的275种Linux发行版。在其最近一年统计的全球Linux使用者最为关注的10个Linux发行版本中，Ubuntu位列第六，如图2-1-1所示。

据DistroWatch统计，除了Debian与Arch外，全球最受关注的Linux版本中，Ubuntu及基于Ubuntu开发的衍生版本在前十名中占据四席。

综上所述，Ubuntu不仅是目前最热门的Linux发行版本之一，也是目前最适合自动驾驶系统（比如使用范围最广的ROS）安装的发行版本之一。

Ubuntu系统的起源

“Ubuntu”一词源于非洲祖鲁语和科萨语，发音为oo-boon-too，国际音标写作[uː'buːntuː]，该词的核心理念是“人道待人”，代表了南非的一种传统价值观，类似我国的“仁爱”思想。Ubuntu适用于便携式PC、桌面PC和服务器，包含了常用的文字处理、电子邮件、软件开发工具和Web服务等功能。Ubuntu用户可以免费下载、使用、分享Ubuntu系统，并获得相应的技术支持与服务。

Ubuntu由南非企业家马克·沙特尔沃思（Mark Shuttleworth）创立，以Debian GNU/Linux不稳定分支为开发基础，其首个版本于2004年10月20日发布。Ubuntu的出现得益于GPL，它继承了Debian的所有优点，并且使用了Debian大量的资源，不仅其开发人员作为贡献者参与了Debian社区开发，还有许多热心人士也参与Ubuntu的开发。可以说，Ubuntu对GNU/Linux的普及尤其是在桌面PC中的普及做出了巨大贡献，使更多人能够共享开源成果。

2005年7月8日，为了确保将来Ubuntu得以持续开发与获得支持，Mark Shuttleworth与Canonical有限公司宣布成立了Ubuntu基金会。

Ubuntu系统的发行版本

Ubuntu与Debian的差别并不是很大，主要区别在于版本的更新周期，Ubuntu更新频率为每半年一次，发布时间一般为每年的4月和10月，截至2021年12月，已成功发布了35个正式版本，见表2-1-1。

通过表2-1-1可以发现，Ubuntu的版本号由发布年月组成，例如第一个版本，4.10代表是在2004年10月发行的。Ubuntu会发行长期支持版本（Long Term Support，LTS），更新维护的时间比较长，大约两年会推出一个正式的大改版版本。有别于一般版本的6个月支持期限，LTS面向的是企业用户，Canonical公司曾计划对桌面系列版本提供3年的更新及付费技术支持服务，对服务器版则提供5年的支持，但自Ubuntu 12.04 LTS开始，桌面版和服务器版已经都可以获得为期5年的技术支持。

Ubuntu的每个发行版本都提供相应的代号，代号的命名由两个单词组成的，而且两个单词的第一个字母都是相同的，第一个单词为形容词，第二个单词为表示动物的名词，例如，Ubuntu 9.10的代号为“Karmic Koala”（幸运的无尾熊）。

在Ubuntu 12.04的发布页面上，Ubuntu使用了“友帮拓”一词作为其官方的中文译名。之前曾有一些中文用户使用“优班图”“乌班图”“乌斑兔”“乌帮图”“笨兔”等作为非官方译名。

曾经从Ubuntu 11.04版起，Ubuntu发行版放弃了GNOME桌面环境，改为Unity，如图2-1-2所示。不过在之后的几年中，经过了一系列验证，Unity界面可能并没有想象中那么受开发人员的欢迎，于是从Ubuntu 18.04 LTS起，Ubuntu发行版又全面回归GNOME 3桌面环境，如图2-1-3所示。

Ubuntu系统的版本分类

Ubuntu官网提供了丰富的Ubuntu版本及衍生版本，覆盖了常见的IT产品。

一、按中央处理器架构分类

根据中央处理器架构进行划分，Ubuntu系统可分为Intel i386 32位系列、AMD 64位X86系列、ARM系列及Power PC系列处理器等各种不同的版本。

二、按发布版本用途分类

由于不同的CPU适用技术不同，体系架构各异，因此，Ubuntu会编译出支持不同中央处理器类型的发行版本。而根据发行版本的用途进行划分，Ubuntu系统可分为Ubuntu桌面版（Ubuntu Desktop）、Ubuntu服务器版（Ubuntu Server）、Ubuntu云操作系统（Ubuntu Cloud）、Ubuntu容器和Ubuntu IoT。

三、按开发项目分类

根据开发项目进行划分，除了标准的Ubuntu版本，Ubuntu官方的几个主要分支分别是Ubuntu Budgie、Kubuntu、Lubuntu、Mythbuntu、Ubuntu studio、Xubuntu和优麒麟（Ubuntu Kylin）。

Ubuntu系统的特点

Ubuntu在桌面计算机、服务器方面有着不俗的表现，总能够将最新的应用特性囊括其中。它主要有以下特点：

1）Ubuntu推出的主要目的是使PC变得简单易用，同时也提供了针对企业应用的服务器版本。

2）与其他基于Debian的Linux发行版（如MEPIS、Xandros等）相比，Ubuntu更接近Debian的开发理念，它主要使用自由、开源的软件，而其他发行版往往会附带很多非开源的软件。

3）Ubuntu具有优秀的软件管理软件Synaptic（新立得软件包管理器），方便更新、安装、删除软件。

4）Ubuntu注重系统的易用性，与Windows不同，标准安装完成后（或Live CD启动完成后）就可以立即投入使用，用户无须再安装浏览器、Office套装程序、多媒体播放程序等常用软件，一般情况下也无须下载安装网卡、声卡等硬件设备的驱动。

5）Ubuntu使用sudo指令防止用户的错误操作，这种方式比传统的，以系统管理员账号进行管理工作的方式更为安全，此为Linux、Unix系统的基本思维之一。

6）Ubuntu强调易用性和国际化，在发布5.04版时，Ubuntu就已经把万国码（UTF-8 Unicode）作为系统默认编码，用以应对各国各地区不同的语言文字，给用户提供一个“无乱码”的交流平台。

任务分组

工作计划

按照前面所了解的知识内容和小组内部讨论的结果，制定工作方案，落实各项工作负责人，如任务实施前的准备工作、实施中主要操作及协助支持工作、实施过程中相关要点及数据的记录工作等。

进行决策

1.各组派代表阐述资料查询结果。

2.各组就各自的查询结果进行交流，并分享技巧。

3.教师结合各组完成的情况进行点评，选出最佳方案。

任务实施

评价反馈

1.各组代表展示汇报PPT，介绍任务的完成过程。

2.以小组为单位，请对各组的操作过程与操作结果进行自评和互评，并将结果填入综合评价表中的小组评价部分。

3.教师对学生工作过程与工作结果进行评价，并将评价结果填入综合评价表中的教师评价部分。