《基于安全需求的信息物理系统设计》介绍了信息物理系统的一些初步知识和现有安全问题、基于安全需求的设计方法、CAN协议的安全机制、基于CAN和TDMA系统的安全需求映射问题和算法、用于V2V通信的安全需求优化问题和算法、基于状态机和基于图形的安全需求设计问题，本书还指出一些未来的发展方向。
《基于安全需求的信息物理系统设计》契合智能网联汽车对高安全性的要求，非常适合汽车行业技术人员学习参考，也适合通信、网络等相关行业车载应用研究方面的技术人员参考阅读，对于车辆工程专业师生也会有所帮助。

【适读人群】

智能网联汽车产学研技术人员，以及信息安全相关技术人员。

【图书特色】

1.《基于安全需求的信息物理系统设计》由林忠纬博士与加州大学伯克利分校Alberto Sangiovanni-Vincentelli合著，两位作者均在信息安全、通信及汽车领域耕耘多年。

2.《基于安全需求的信息物理系统设计》对以汽车为代表的信息（计算部分）物理（物理操控性为）系统满足完整性、真实性、机密性、可用性在内的多种安全要求设计安全机制提供建议。

3.《基于安全需求的信息物理系统设计》介绍了一种通用的基于安全需求的设计方法，在信息物理系统的设计阶段分析各种约束条件时，将安全问题也考虑在内。

智能驾驶是当前一个主要的研究热点，视频图像处理技术在智能驾驶领域有着广泛应用，如车道线检测、障碍物识别、红绿灯识别和交通标志牌识别等。视频图像实时处理技术是智能驾驶领域的重要研究内容，也是智能驾驶安全的重要保证。随着GPGPU计算的发展，特别是NVIDIA Tegra高性能GPU计算平台的推出，通过高性能计算技术实现视频图像的实时处理，成为当前重要的研究热点和发展趋势。
GPGPU的出现和发展，给并行计算带来了新的计算平台。新计算平台需要新方法来进行并行软件开发。GPU编程的重点在于性能优化，经过细致调优的GPU程序可实现巨大的性能提升。然而，GPU编程的难点也在于性能优化，并行程序开发人员不仅要熟悉算法特征，还必须要了解底层硬件架构特征，这就对GPU并行程序开发人员提出了新的挑战。
近年来，我们跟踪新计算平台上视频图像实时处理技术的最新进展并深入研究，试图从算法和硬件架构两方面来迎接这种挑战，书中不仅介绍了在智能驾驶中广泛应用的视频图像处理算法，而且介绍了多种不同的GPU架构，在此基础上，分析了GPU编程和优化的主要思路和方法，不仅能针对各种独立的优化方法，更重要的是能针对各种优化方法组合的情况。研究过程中得到了国家自然科学基金重大研究计划项目、北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目、北京市教育委员会科技计划面上项目的资助，成果已用到北京联合大学智能车上。
本书作为视频图像处理技术理论研究和应用的一本学术专著，参考了国内外大量的相关文献，总结了我们近几年来的研究成果，并提供了大量的实际案例，通过实际案例的实现和解析，为读者提供一个视频图像处理算法在GPU上实现和优化的具体思路和方法。读者通过本书的阅读和学习，不仅可以学习视频图像处理技术在智能驾驶中的应用，而且可以了解GPU程序从实现到优化的具体方法。虽然本书实际案例的实现都是基于CUDA，但是本书也比较了CUDA和OpenCL的异同，本书描述的优化方法也可以非常方便地移植到OpenCL程序的编写和优化中。
本书可以分成如下四个逻辑单元：
视频图像处理技术在智能驾驶中的应用：第2章在分析了当前国内外主流的智能驾驶技术后，详细介绍了在智能驾驶中应用广泛的几类视频图像处理算法，包括：车道线的提取和跟踪技术、交通标志牌的检测和识别技术、交通信号灯的检测与识别技术等。
GPU硬件架构与编程：第3章介绍了CPU与GPU架构的主要区别，在此基础上，对当前主流的GPU架构特征（包括NVIDA GPU和AMD GPU）进行了详细介绍，这是进行GPU并行编程和优化的前提。第4章介绍了当前GPU主要的编程模型：CUDA和OpenCL，不仅介绍了这两种编程模型的关键概念和定义、两种编程模型的异同；而且通过一个简单的例子介绍了使用这两种编程模型进行GPU编程的主要流程和方法，最后给出了GPU程序性能优化的主要思路。
实际案例分析：第5章介绍了矩阵转置、规约算法、resize算法和Laplace算法等主要的视频图像处理算子在GPU上的实现和优化方法，结合具体算法详细分析了GPU编程和优化思路和方法。最后第6～8章分别给出了Canny、人脸检测以及激光雷达算法等具体实际应用案例的GPU移植和优化方法。
性能与能耗： 第9章从能效评价指标、各层次能耗优化策略以及系统级能耗优化技术三个方面介绍了在高性能计算以及智能驾驶中对性能与能耗的权衡。
本书由梁军、贾海鹏著，其中肖琳、胡正坤、梁爱华、许武、李威、王晶、魏秋明和李志豪参与了本书的编辑整理工作。在本书编写、出版的过程中，得到了鲍泓教授主持的国家自然科学基金重大研究计划项目（91420202）的资助，同时，也参考了国内外大量的论文和专著，在此一并表示感谢。
由于时间仓促，书中难免会出现错误和不妥之处，恳请广大读者不吝批评指正。

【译者简介】

《基于安全需求的信息物理系统设计》译者罗璎珞女士，南洋理工大学硕士毕业，2001-2004，中国电信系统集成公司任产品经理；2004-2014，诺基亚中国有限公司任产品经理； 2015-2019，中国信息通信研究院泰尔终端实验室任主任工程师；2019至今，国汽智联公司任信息安全主任工程师。

第1章简介……1

第2章信息物理系统安全威胁……4

第3章基于安全需求的设计方法……7

3.1安全需求映射……7

3.2安全机制选择……9

3.3体系架构选择……9

3.4基于安全需求的设计示例……10

3.5总结……12

第4章CAN协议系统的安全机制……13

4.1系统模型和攻击者模型……14

4.2安全机制……16

4.2.1基本认证……17

4.2.2高级机制……19

4.3计数器的实现……20

4.4计数器复位机制……22

4.4.1自愈复位机制……23

4.4.2网络复位机制……23

4.5分析……25

4.6总结……28

第5章基于CAN总线系统的安全需求映射……29

5.1系统模型与公式……30

5.1.1系统模型……30

5.1.2信息安全约束和密钥分发……31

5.1.3功能安全约束……33

5.2映射算法……33

5.2.1约束……34

5.2.2目标函数……38

5.2.3基于MILP的算法……39

5.3扩展……40

5.3.1基于路径的安全约束……40

5.3.2目标函数……41

5.3.3算法……41

5.4实验结果……42

5.4.1与贪婪启发式算法的比较……43

5.4.2与非集成方法的比较……44

5.4.3扩展……45

5.5总结……46

第6章基于TDMA系统的安全需求映射……47

6.1系统模型与公式48

6.2密钥延时释放…… 49

6.3映射算法……51