课程《智能网联汽车技术》课件.pptx

1、规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 1 页智能网联汽车技术规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 2 页智能网联汽车技术第1章 绪论第2章 智能网联汽车智能传感器技术第3章 智能网联汽车网络与通信技术第4章 智能网联汽车导航定位技术 第5章 智能网联汽车线控技术第6章 智能网联汽车先进驾驶辅助技术 第7章 智能网联汽车自动驾驶的前瞻技术规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 3 页第1章 绪论1.发展智能网联汽车的必要

2、性2.智能网联汽车的相关术语及定义3.智能网联汽车的驾驶自动化分级4.智能网联汽车的体系结构5.智能网联汽车的关键技术6.智能网联汽车的发展趋势规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 4 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 5 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.1 发展智能网联汽车的必要性目前，中国是世界第一汽车生产大国和第一新车销售市场，汽车保有量快速增长。到2025年，预计汽车保有量达到3亿辆，千人保有量

3、达到210辆。第 6 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.1 发展智能网联汽车的必要性随着汽车保有量的增加，带来能源短缺、环境污染、交通拥堵和事故频发等社会问题。第 7 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 8 页1.1 发展智能网联汽车的必要性智能网联汽车是解决这些社会问题的有效方案，代表着汽车行业未来的发展方向。智能网联汽车是新一轮科技革命背景下的新兴产品，可显著改善交通安全、实现节能减排、减缓交通拥堵、提高交通效率，并拉动汽车、电子、通信、服务、社会管理等协同发展

4、，对促进汽车产业转型升级具有重大战略意义。因此，中国要发展智能网联汽车。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.2 智能网联汽车的相关术语及定义智能汽车是通过搭载先进传感系统、决策系统、执行系统，运用信息通信、互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术，具有部分或完全自动驾驶功能，由单纯交通运输工具逐步向智能移动空间转变的新一代汽车。第 9 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 10 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERIN

5、G智能汽车目前典型的智能汽车是具有先进驾驶辅助系统（ADAS）的车辆，如前向碰撞预警系统、车道偏离预警系统、盲区监测系统、车道保持辅助系统、自动紧急制动系统、自适应巡航控制系统、自动泊车辅助系统、自适应前照明系统、夜视辅助系统、平视 显示系统、全景泊车系统等。ADAS在汽车上的配置越多，其 智能化程度越高，其终极目标是无人驾驶汽车2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能汽车奔驰2019款E 260 L运动型4MATIC轿车，配置了盲区监测系统、车道偏离预警系统、车道保持辅助系统、驾驶员疲劳预警系统、自适应巡航控制系统

6、、自动泊车辅助系统等，属于智能化程度较高的智能汽车2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-25车联网车联网是指利用物联网、无线通信、卫星定位、云计算、语音识别等技术，建立的一张全面覆盖车辆、交通基础设施、交通参与者、交通管理者、交通服务商等的快速通信网络，可实现智能信号控制、实时交通诱导、交通秩序管理、交通信息服务等一系列交通管理与服务应用，最终达到交通安全、行车高效、驾驶舒适、节能环保等目标。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-2

7、5规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能网联汽车智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（车、路、行人、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现车辆“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-25自动驾驶汽车自动驾驶汽车是指汽车至少在某些具有关键安全性的控制功能方面（如转向、油门或制动）无

8、须驾驶员直接操作即可自动完成控制动作的车辆。自动驾驶汽车一般使用车载传感器、GPS和其他通信设备获得信息，针对安全状况进行决策规划，在某种程度上恰当地实施控制。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING自动驾驶汽车天籁2019款2.0T XV AD1智能领航版轿车配备了并线辅助系统、车道偏离预警系统、车道保持辅助系统、自动制动辅助系统、驾驶员疲劳预警系统、全速自适应巡航控制系统、自动泊车辅助系统等，属于L2级的自动驾驶汽车2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING无人驾驶

9、汽车无人驾驶汽车是通过车载环境感知系统感知道路环境，自动规划和识别行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。无人驾驶汽车能够在限定的环境乃至全部环境下完成全部的驾驶任务2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能交通系统智能交通系统是指包含道路上的车辆、行人和各种交通设施，强调系统平台通过智能化方式对交通环境下的车辆、行人及交通设施进行智能化管理和控制，提高交通安全和效率2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能网联汽车智能传感器2020-12-

10、25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能网联汽车底盘线控执行系统智能网联汽车底盘线控执行系统是指智能网联汽车基于计算平台的决策规划进行转向和加减速的执行系统，包括线控转向、线控制动、线控驱动等软硬件2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能网联汽车智能座舱系统以车联网为依托，集合丰富的车载传感器、控制器、网络传感器、云端数据、算力资源，基于人工智能技术和先进的人机交互技术，提供友好的人机交互界面，提升车辆行驶安全、通信感知能力、用户体验的汽车座舱软硬件集成系

11、统。主要由人机交互系统、环境控制系统、影音娱乐系统、信息通信系统、导航定位系统等组成2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能网联汽车智能座舱系统2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-25智能网联汽车计算平台是以环境感知数据、导航定位信息、车辆实时数据、云端智能计算平台数据和其他V2X交互数据等作为输入，基于环境感知定位、智能规划决策和车辆运动控制等核心控制算法，输出驱动、转向和制动等执行控制指令，实现车辆智能驾驶路径的决策规划

12、控制系统。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能网联汽车计算平台2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING智能驾驶智能驾驶是指由感知、决策和控制系统组成的可协助、代替人类驾驶员的驾驶技术2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING车路协同控制是指基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，通过V2V、V2I信息交互和共享，实现车辆和基础设施之间智能协同与配合，达到优化利用系统资源、提高道路交通

13、安全、缓解交通拥堵的目标2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.3智能网联汽车的驾驶自动化分级2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第二节 智能网联汽车技术分级2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.1.2智能网联汽车的分级在量产车型中，自动驾驶级别最高的是L3级，即奥迪A8，它配备了4个鱼眼摄像头、12个超声波雷达、4个中程毫米波雷达、1个远程毫米波雷达、1个激光

14、雷达、1个前视摄像头。其中，4个鱼眼摄像头用于360环视系统，12个超声波雷达用于自动泊车系统2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.4智能网联汽车的体系结构层次结构2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.2.3智能

15、网联汽车的技术架构2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.2.3智能网联汽车的技术架构2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.2.3智能网联汽车的技术架构2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.2.3智能网联汽车的技术架构2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.5智能网联汽车的关键技术第

16、 38 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.5智能网联汽车的关键技术1.环境感知传感器技术超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、视觉传感器及其感知算法；感知对象包括道路、车辆、行人、交通标志、交通信号灯等；如何低成本、高效率、准确地识别出这些感知对象，还有很多技术需要解决2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.3.1智能网联汽车的关键技术2.决策规划技术随着汽车驾驶自动化水平的提高，对车辆自主决策能力提出了新的要求，汽车不仅需要在某个具体

17、工况进行决策规划，如超车、巡航和跟车等单一工况，还需要有在线学习能力以适应更加复杂的道路交通环境和不可预期工况。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.3.1智能网联汽车的关键技术3.控制执行技术自动驾驶汽车决策规划出行驶路径，由底盘执行机构实现汽车状态控制和轨迹跟踪，这一过程中，控制执行技术起着至关重要的作用。目前，传统汽车底盘的控制结构仍为分布式电子架构，不同子系统都有各自的运算控制器，较难实现所有功能的协同控制，必须实现线控底盘。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGIN

18、EERING2020-12-251.3.1智能网联汽车的关键技术4.交互通信技术主要包括人机交互、车载通信模块、V2X通信等多种技术。其中人机交互包驾驶员监控、语音交互、语义理解、手势控制和虚拟现实等，主要依靠深度学习和大数据等技术实现；车载通信模块具有通信网关和防火墙机制，支持报警、服务类功能、远程车辆操控类功能、车辆信息反馈类功能和基于位置的服务类等信息控制功能；V2X通信技术强调车辆在行驶环境中与其他交通参与者实时互联通讯，获得其交通参数，对传输速度、延时性和丢包率等均有较高的要求规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.3.1智能

19、网联汽车的关键技术5.计算芯片技术芯片是智能网联汽车的核心运算单元，主要包括中央处理器、图形处理器、现场可编程门阵列及专用定制芯片等2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.3.1智能网联汽车的关键技术6.云计算平台云计算平台通过以太网络与车辆、路侧设备进行远程通信，实现远程监控、车辆追踪、调度管理和路径规划等功能，同时还能够利用云计算和大数据处理，为自动驾驶控制策略、智能交通控制管理的研究提供数据依据。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1

20、.3.1智能网联汽车的关键技术7.网络信息安全智能网联汽车需满足车联网通信的保密性、完整性、可鉴别性等要求。通过引入密码安全芯片、设计“端-管-云”安全主动防御机制、密码安全协议和设置可信计算区域等手段，对云计算平台和车载终端进行软件代码和物理硬件安全升级2020-12-25规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.3.1智能网联汽车的关键技术8.虚拟仿真测试技术运用计算机建模构建出虚拟的街道、城乡和高速公路等作为测试环境，并在虚拟环境中加入测试用例，这种虚拟测试方法可以大大提高自动驾驶技术的研发测试效率、缩短研发测试

21、周期，并能实现场地测试无法提供的海量测试场景用例规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING1.4.5智能网联汽车的共性关键技术第 47 页规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.6智能网联汽车的发展趋势1.环境感知技术77GHz或79GHz毫米波雷达将取代24GHz毫米波雷达，天线尺寸更小、角分辨率更高、芯片材料将向着互补金属氧化物材料发展；激光雷达将向着固态激光雷达、更高的探测距离和分辨率、更小的尺寸和更低的成本发展；视觉传感器将沿着深度学习的技术路线，向模块化、

22、可扩展、全天候方向发展。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.6智能网联汽车的发展趋势2.决策规划技术人工智能技术将由目前所处的机器学习、深度学习阶段向着自主学习方向发展；人工智能算法芯片，将会对软硬件进行深度整合使其拥有超强的计算能力、更小的体积、更低功耗，算法处理速率将会大幅提升。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.6智能网联汽车的发展趋势3.车辆控制技术整车电子电气架构将向着跨域集中式电子架构和车辆集中式电子架构发展，分散的控制

23、单元将减少，取而代之的是应用先进算法的集中控制单元；车辆控制算法也由传统控制方法向基于模型预测控制、最优控制、神经网络控制和深度学习等智能控制方法转变。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.6智能网联汽车的发展趋势4.自主式智能与网联式智能技术加速融合网联式系统能从时间和空间维度突破自主式系统对于车辆周边环境的感知能力。在时间维度，通过V2X通信，系统能够提前获知周边车辆的操作信息、红绿灯等交通控制系统信息，以及气象条件、拥堵预测等更长期的未来状态信息。在空间维度，通过V2X通信，系统能够感知交叉路口盲区、弯道盲区

24、、车辆遮挡盲区等位置的环境信息，从而帮助自动驾驶系统更全面地掌握周边交通态势。网联式智能技术与自主式智能技术相辅相成，互为补充，正在加速融合发展。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.6智能网联汽车的发展趋势5.智能新技术将助推智能网联汽车快速发展人工智能中的深度学习、语义分割、边缘计算和大数据、云计算、5G以及边缘端、云端等新技术在智能网联汽车中的应用将不断深入，助推智能网联汽车快速发展。规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-251.智能汽车

25、练习题名词解释2.车联网3.智能网联汽车5.无人驾驶汽车7.智能传感器9.智能座舱系统11.智能驾驶4.自动驾驶汽车6.智能交通系统8.底盘线控执行系统10.智能网联汽车计算平台12.车路协同控制规格严格 功夫到家汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2020-12-25练习题简答题1.为什么要大力发展智能网联汽车？2.美国SAE和中国对汽车驾驶自动化是如何分级的？3.智能网联汽车的层次结构和技术架构是怎样的？4.智能网联汽车的关键零部件有哪些？5.智能网联汽车核心关键技术和共性关键技术有哪些？6.智能网联汽车的发展趋势是什么？规格严格 功夫到家HARBI

26、N INSTITUTE OF TECHNOLOGY第 55 页汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第2章 智能网联汽车智能传感器技术1.超声波雷达2.毫米波雷达3.激光雷达4.视觉传感器5.传感器融合技术6.智能传感器配置实例规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 56 页规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING第 57 页规

27、格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY第 58 页汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1 超声波雷达定义声波是一种在气体、液体、固体中传播的弹性波。分为次声波（f20Hz）、声波（20Hzf20kHz）和超声波（f20kHz）。声波是人耳能听到的声音；次声波和超声波是人耳听不到的声音。超声波雷达也称超声波传感器，它是利用超声波特性研制而成，是在超声波频率范围内将交变的电信号转换成声信号或将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件。规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽

28、车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1 超声波雷达定义超声波雷达在汽车上经常用于倒车，所以也称倒车雷达2020-12-25规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY2020-12-25汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1 超声波雷达特点1超声波雷达的频率都相对固定，例如汽车上用的超声波雷达，频率有40kHz、48kHz和58kHz等，频率不同，探测的范围也不同。2超声波雷达结构简单，体积小，成本低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。3超声波雷达灵

29、敏度较高。4超声波雷达抗环境干扰能力强，对天气变化不敏感。5超声波雷达可在室内、黑暗中使用。规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY2020-12-25汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1 超声波雷达特点1探测距离短，一般为35m，因此应用范围受到限制。2适合于低速，在速度很高的情况下测量距离具有一定的局限性。3超声波有一定的扩散角，只能测量距离，不可以测量方位，所以只能在低速时使用，而且必须在汽车的前、后保险杠不同方位上安装多个超声波雷达。4对于低矮、圆锥、过细的障碍物或者沟坎，超声波雷达不容易探测到。5超声

30、波雷达存在盲区。规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1超声波雷达组成超声波雷达内部有一个发射头和一个接收头，安装在同一面上。在有效的检测距离内，发射头发射特定频率的超声波，遇到检测面反射部分超声波；接收头接收返回的超声波，由芯片记录声波的往返时间，并计算出距离值；超声波雷达可以通过模拟接口和IIC接口两种方式将数据传输给控制单元2020-12-25规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBIL

31、E ENGINEERING2.1 超声波雷达原理发射头发出的超声波脉冲，经媒质（空气）传到障碍物表面，反射后通过媒质（空气）传到接收头，测出超声脉冲从发射到接收所需的时间，根据媒质中的声速，求得从探头到障碍物表面之间的距离。Lvt/22020-12-25规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY2020-12-25汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1超声波雷达技术参数1.测量距离取决于其使用的波长和频率；波长越长，频率越小，测量距离越大。测量汽车前后障碍物的短距超声波雷达测量距离一般为0.152.50m；安装在汽

32、车侧面、用于测量侧方障碍物距离的长距超声波雷达测量距离一般为 0.305.0m。2.测量精度传感器测量值与真实值的偏差。超声波雷达测量精度主要受被测物体体积、表面形状、表面材料等影响。测量精度越高，感知信息越可靠。测量精度要求在 10cm以内。规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1 超声波雷达技术参数3探测角度水平视场角和垂直视场角。2020-12-25规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY2020-12-25汽车工程学院SCHOOL

33、 OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1 超声波雷达技术参数4工作频率发射频率要求是402kHz，这样传感器方向性尖锐，且避开了噪声，提高了信噪比。5.工作温度由于超声波雷达应用广泛，有的应 用场景要求温度很高，有的应用场景要求温度很低，因此，超声波雷达必须满足工作温度的要求。工作 温度一般要求-30+80。规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING2.1 超声波雷达产品驻车辅助传感器（UPA）0.152.5m泊车辅助传感器（APA）0.35m2020-12-25规格严格 功夫到家HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY汽车工程学院SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING52.1 超声波雷达应用自动泊车辅助系统SAE