智能網聯技術導論 課件 任務1 智能網聯汽車概念與發(fā)展-任務3 基于硬件棧的關鍵技術

智能網聯技術導論項目分析項目實踐項目總結拓展思考項目分析智能網聯汽車本課程作為智能網聯汽車一系統(tǒng)課程的先導課程，從科譜角度介紹了智能網聯汽車的體系架構內容，根據軟件與硬件兩條線索貫穿了智能網聯汽車的學習路徑。從智能網聯汽車的基礎知識開始學習，包括嵌入式底層開發(fā)到與智能汽車相關的外部設備，傳感技術，通信技術、車載應用，云邊端技術，人工智能等相關知識都在本前導課程中有了入門與引領。使用情景任務需求完成智能網聯汽車的概念、架構與組成完成并掌握智能網聯汽車硬件棧相關技術完成智能網聯汽車軟件棧相關知識的學習完成并掌握智能網聯汽車信息安全等相關知識完成通過案例掌握ADAS等相關內容vs重點智能網聯汽車概念智能網聯汽車結構與組成智能網聯汽車信息安全難點智能網聯硬件棧技術智能網聯軟件棧技術智能網聯ADAS案例重點難點知識目標掌握核心概念與架構相關知識掌握原理與組成掌握軟硬件技術棧的前導知識能力目標掌握整體架構與脈絡掌握前導課程的關鍵核心技術掌握智能網聯前導核心知識點素質目標提升對于知識點的舉一反三能力培養(yǎng)獨立思考能力培養(yǎng)的團隊協作能力學習目標硬件軟件PC臺式機標準辦公軟件套件實施準備項目實踐任務1智能網聯汽車概念與發(fā)展1.什么是智能網聯汽車 2.智能網聯汽車的發(fā)展3.智能網聯汽車的架構要素4.智能網聯汽車與自動駕駛任務描述1.什么是智能網聯汽車任務實施智能汽車英文全稱IntelligentVehicles，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。目前對智能車輛的研究主要致力于提高汽車的安全性、舒適性，以及提供優(yōu)良的人車交互界面智能汽車任務實施智能網聯汽車英文全稱IntelligentConnectedVehicle，是車聯網與智能車的有機聯合，是搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，實現安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。汽車的未來任務實施2.智能網聯汽車的發(fā)展任務實施智能網聯汽車的產業(yè)生態(tài)較為復雜，是一個多方共建的生態(tài)體系，參與者包括汽車制造商、互聯網公司、ICT企業(yè)、一級供應商和政府。如果把無人駕駛的智能汽車比作機器人的出行，那么在智能網聯汽車產業(yè)架構圖中，車輛是載體，實現智能化是目的，而網聯化是核心手段智能網聯汽車的發(fā)展任務實施支持未來智能網聯汽車發(fā)展的五個基礎平臺，這五個基礎平臺包括：車載計算基礎平臺、車載終端基礎平臺、云控基礎平臺、高精度動態(tài)地圖基礎平臺和信息安全基礎平臺。這五大平臺不是任何一家企業(yè)可以做好的，一定是跨界的。這幾個平臺有一定邏輯關系，從車載的計算平臺，到終端平臺，到云端，到最后的信息保障。智能網聯汽車的發(fā)展任務實施智能網聯汽車的發(fā)展產生了兩大研發(fā)方向：單車智能和車路協同。單車智能研發(fā)方向有兩種，一種是采用以激光雷達為主要感知設備，采取了激光雷達，毫米波雷達、攝像頭等多傳感器融合的方案。另一種方案是以視覺識別為核心選擇量產的計算機視覺的方案，并通過神經網絡的模型訓練Autopilot算法，車路協同的前提是公路的智能化改造和基礎設施投資。車側智能和路側智能的分配和發(fā)展受到諸多因素的影響，例如政府對公路智能化改造的支持力度、不同區(qū)域的路況等因素。智能網聯汽車的發(fā)展任務實施3.智能網聯汽車的架構要素任務實施智能架構要素包括三個方面：具備計算能力的車載系統(tǒng)、具備感知和通信能力的智能路側系統(tǒng)和遠程云計算服務平臺。架構要素任務實施4.智能網聯汽車與自動駕駛任務實施自動駕駛汽車（Autonomousvehicles；Self-pilotingautomobile）又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、或輪式移動機器人，是一種通過電腦系統(tǒng)實現無人駕駛的智能汽車。自動駕駛汽車依靠人工智能、視覺計算、雷達、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機動車輛。智能網聯汽車與自動駕駛任務實施自動駕駛等級劃分是按照Level1到Level5的發(fā)展路徑來進行的。自動駕駛等級劃分任務實施任務2智能網聯汽車架構組成1.智能駕駛 2.智能座艙3.智能網聯汽車的開發(fā)關鍵技術4.智能化基礎平臺架構任務描述1.智能駕駛任務實施能駕駛是在駕駛的基礎上添加了人工智能算法，該智能算法需要包括感知-規(guī)劃-控制的能力。智能駕駛的前提條件是，我們選用的車輛滿足行車的動力學要求，車上的傳感器能獲得相關視聽覺信號和信息，并通過認知計算控制相應的隨動系統(tǒng)。智能駕駛任務實施智能駕駛=單車智能（ADAS）

+V2X智能駕駛任務實施單車智能的技術核心是使汽車機器人化，即能夠通過綜合應用毫米波雷達，激光雷達和光學攝像頭等多種傳感器來使汽車感知車身周圍的環(huán)境，然后車載駕駛計算機根據環(huán)境的變化，結合通過CAN總線上收集的汽車工況信息，綜合計算出下一秒的控制策略。單車智能任務實施V2X即Vehicle-to-Everything，作為智能網聯汽車中的信息交互關鍵技術，主要用于實現車間信息共享與協同控制的通信保障。V2X包含車輛與車輛V2V(Vehicle-to-Vehicle)、車輛與基礎設施V2I（Vehicle-to-Infrastructure）、車輛與行人V2P(Vehicle-to-Pedestrian)、車輛與外部網絡V2N（Vehicle-to-Network）等V2X任務實施2.智能座艙任務實施“智能座艙”是對汽車人機交互體驗的創(chuàng)新，對車輛在線服務的擴展，自動駕駛帶來的全新體驗，以及汽車人工智能服務。比如語音控制、VR等等。智能座艙任務實施芯片算力的提升和5G、語音識別等技術的成熟和應用，為智能網聯汽車和智能座艙的發(fā)展提供了技術基礎智能座艙任務實施3.智能網聯汽車的開發(fā)關鍵技術任務實施關鍵技術：以新能源汽車為智能網聯技術率先應用的載體，支持企業(yè)跨界協同，研發(fā)復雜環(huán)境融合感知、智能網聯決策與控制、信息物理系統(tǒng)架構設計等關鍵技術。核心技術：突破車載智能計算平臺、高精度地圖與定位、車輛與車外其他設備間的無線通信（V2X）、線控執(zhí)行系統(tǒng)等核心技術和產品智能網聯關鍵技術任務實施智能網聯關鍵技術任務實施4.智能化基礎平臺架構任務實施智能化基礎平臺架構由三個部分組成:硬件平臺、系統(tǒng)軟件和功能軟件。硬件平臺由異構芯片組成，并采用模塊化設計，是平臺的基礎;系統(tǒng)軟件由設備管理程序、操作系統(tǒng)、基礎服務軟件（如協議棧）等組成，是保證系統(tǒng)運轉的核心;功能軟件運行在系統(tǒng)軟件之上，主要用于實現平臺各類基礎服務，為應用程序的開發(fā)提供支撐智能的兩大核心功能：智能化和網聯化智能化基礎平臺架構任務實施任務3基于硬件棧的關鍵技術1.MCU

2.數字儀表3.智能網聯汽車傳感器技術4.智能網聯汽車通信技術5.基于SOC的硬件棧技術6.汽車外接診斷系統(tǒng)OBD7.娛樂控制系統(tǒng)IVI8.

OTA（空中下載）技術9.汽車總線平臺任務描述1.MCU任務實施微控制器，MicrocontrollerUnit(MCU)，又稱單片機，是嵌入式技術時代的產物，顯而易見，它為各色嵌入式產品提供適度的計算能力以及實現某些專門用途。MCU將CPU的頻率與規(guī)格做適當縮減，并將內存、計數器、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA、LCD驅動電路等多種接口都集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制MCU任務實施根據用途可分為通用型和專用型；根據存儲器架構可分為哈佛架構和馮諾伊曼架構；根據指令結構可分為CISC(復雜指令集計算機)和RISC(精簡指令集計算機微控制器)。早期的MCU都是CISC架構，它具有龐大的指令集，試圖使用最少的機器語言/代碼行數，從而犧牲了整臺機器的執(zhí)行效率。RISC架構的計算機系統(tǒng)只有少數指令，且每條指令的長度相同，執(zhí)行時間短，因此MCU能夠用很高的頻率來運算。但RISC架構使處理器運行速度更快、設計更簡單、更廉價、制造更簡單的同時，編寫的代碼量會非常大，軟件的開發(fā)會變得更加復雜。MCU的分類任務實施2.數字儀表任務實施數字儀表，顧名思義：用數字顯示被測值的儀表。把測量轉化為數字量并以數字形式顯示出來的儀表。對于汽車儀表，數字儀表改變了汽車儀表的顯示方式。顯而易見，它已不再具有只是一個提供轉速、車速的簡單元件。而是能展示更多重要的汽車信息，甚至發(fā)出警告。集成和數字控制技術的普及，讓汽車儀表的功能前所未有的豐富，并且視覺效果也更與時俱進。數字儀表任務實施早期的汽車儀表是汽車與駕駛員進行信息交互的窗口，是汽車信息顯示的中心，能夠集中、直觀、迅速地反映汽車在行駛過程中的各種動態(tài)指標早期儀表任務實施在顯示技術上不斷更新，顯示車速、檔位狀態(tài)、電機轉速、電機狀態(tài)、電池組狀態(tài)等其他汽車特定的信息電氣式儀表任務實施液晶汽車儀表用屏幕取代了指針、數字等現有儀表盤上最具代表性的部分，其內部的工作機制是由數據采集、處理以及顯示3個模塊組成全液晶儀表任務實施虛擬儀表，是以計算機為核心，充分利用計算機強大的顯示、處理、存儲能力來模擬物理儀表的處理過程虛擬儀表盤任務實施3.智能網聯汽車傳感器技術任務實施激光雷達是一種綜合的光探測與測量系統(tǒng)，通過發(fā)射接受激光束，分析激光束遇到目標對象后的折返時間，計算出與目標對象的相對距離激光雷達任務實施超聲波雷達的工作原理是通過超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)出超聲波，到通過接收器收到發(fā)送過來的超聲波時的時間來測量距離超聲波雷達任務實施在高速行駛場合能夠實現識別，要求攝像頭具有高速采集圖像的特性。在較暗環(huán)境以及明暗差異較大時能夠實現識別，要求攝像頭具有高動態(tài)的特性車載攝像頭任務實施高精度以及從短距離到長距離的出色可量測性，能夠實現一系列的駕駛員輔助功能。但是相應的，它的技術復雜性也很高毫米波雷達任務實施4.智能網聯汽車通信技術任務實施藍牙技術之所以能夠在汽車行業(yè)取得成功，主要得益于兩個藍牙解決方案，一是音頻傳輸，二是數據傳輸。而未來隨著藍牙技術的不斷創(chuàng)新，第三個解決方案“位置服務”也將在汽車上更多地應用。藍牙技術任務實施Wi-Fi最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，能夠不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要，并且由于發(fā)射信號功率低于100mw，低于移動設備發(fā)射功率。Wi-Fi技術任務實施能夠為地球表面絕大部分地區(qū)（98%）提供準確的定位、測速和高精度的標準時間。全球定位系統(tǒng)可滿足位于全球地面任何一處或近地空間的軍事用戶連續(xù)且精確地確定三維位置、三維運動和時間的需求。GPS技術任務實施車聯網（Vehicle-to-everything）簡稱V2X，是將汽車和其他車輛或是有機會影響汽車的設備所進行的通信。車聯網是包括其他種類通信的汽車通信系統(tǒng)，其他的通信有V2I（汽車對基礎設施、汽車對道路系統(tǒng)）、V2N（汽車對網絡）、V2V（汽車對汽車）、V2P（汽車對行人）、V2D（汽車對設備）。V2X技術任務實施V2V通信需要一個無線網絡，在這個網絡上汽車之間互相傳送信息，告訴對方自己在做什么，這些信息包括速度、位置、駕駛方向、剎車等。V2V技術使用的是專用短程通信(DSRC)，由類似FCC和ISO的機構設立的標準。有時候它會被描述成WiFi網絡。V2V技術任務實施5.基于SOC的硬件棧技術任務實施單片系統(tǒng)或片上系統(tǒng)（英語：SystemonaChip，縮寫：SoC）是一個將電腦或其他電子系統(tǒng)集成到單一芯片的集成電路。單片系統(tǒng)能夠處理數字信號、模擬信號、混合信號甚至更高頻率的信號。單片系統(tǒng)常常應用在嵌入式系統(tǒng)中。單片系統(tǒng)的集成規(guī)模很大，一般達到幾百萬門到幾千萬門。SoC任務實施一個完整單片系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，當然，它們本身具很很強的擴展性。其中軟件用于控制硬件部分的控制器、微處理器或數字信號處理器核心以及外部設備和接口。SoC系統(tǒng)組成任務實施6.汽車外接診斷系統(tǒng)OBD任務實施汽車外接診斷系統(tǒng)（On-BoardDiagnostics，縮寫為OBD，又譯車載自動診斷系統(tǒng)），是一種設備于車中用以監(jiān)控車輛運行狀態(tài)和回報異常的系統(tǒng)，車輛的子系統(tǒng)出現問題時，產生故障代碼和提醒信號通知車主和車廠診斷維修。汽車外接診斷系統(tǒng)任務實施通過監(jiān)測多個系統(tǒng)和部件來診斷汽車故障。故障監(jiān)測范圍比較廣泛，檢測目標包括發(fā)動機、催化轉化器、顆粒捕集器、氧傳感器、排放控制系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、EGR等。OBD通過內部系統(tǒng)來讀取各種與排放有關的部件信息，并能夠聯接到ECU，ECU通過讀取OBD傳輸的這些信息，檢測和分析與排放相關故障。OBD原理任務實施7.娛樂控制系統(tǒng)IVI任務實施車載信息娛樂綜合性的處理過程，一般是采用車載專用多集成的中央處理器，基于車身總線系統(tǒng)和互聯網服務，形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)。車載信息娛樂IVI任務實施多媒體應用主要是本地收音電臺、藍牙周邊應用等內容為主。發(fā)展至今，隨著互聯網應用的車機化，IVI的內容越來越多。車載信息娛樂IVI任務實施8.OTA（空中下載）技術任務實施OTA（Over－the－AirTechnology）空中下載技術是通過移動通信（GSM或CDMA）的空中接口對SIM卡數據及應用進行遠程