智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術 課件全套 趙曉敏 項目1-6 車聯(lián)網(wǎng)與汽車智能化技術概述 - 高級駕駛輔助技術

智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術與應用項目一車聯(lián)網(wǎng)與汽車智能化技術概述講師：時間：智能網(wǎng)聯(lián)技術概述01CONTENTS

目錄智能網(wǎng)聯(lián)汽車關鍵技術概述02智能網(wǎng)聯(lián)技術發(fā)展歷史及未來趨勢03Part車聯(lián)網(wǎng)與汽車智能化技術概述01智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義：搭載車載傳感器、控制器等裝置，融合通信技術，實現(xiàn)車與X智能信息交換的新一代汽車。技術組成：包含復雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，旨在實現(xiàn)"安全、高效、舒適、節(jié)能"的行駛。智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術定義車聯(lián)網(wǎng)概念：車輛物聯(lián)網(wǎng)，通過信息通信技術實現(xiàn)車與車、人、路、服務平臺的網(wǎng)絡連接。車聯(lián)網(wǎng)組成：車載網(wǎng)絡、車載自組組織網(wǎng)絡、車載移動互聯(lián)網(wǎng)絡，實現(xiàn)全方位網(wǎng)絡鏈接。車聯(lián)網(wǎng)技術網(wǎng)聯(lián)化：車輛采用新一代移動通信技術，實現(xiàn)車輛信息交互，增強智能化程度和自動駕駛能力。智能化：車輛配備多種傳感器，實現(xiàn)對周圍環(huán)境的自主感知和控制。智能化與網(wǎng)聯(lián)化智能化分級：智能汽車是在汽車上增加雷達和攝像頭等先進傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與車、路、人等的信息交換，使車輛具備智能環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿到達目的地，最終實現(xiàn)替代人來操作的目的。我國在智能化的定義分五個層次，分別駕駛輔助（DA）、部分自動駕駛（PA）、有條件自動駕駛（CA）、高度自動駕駛（HA）、完全自動駕駛（FA），其等級定義、失效應對、典型工況具體如下表。智能網(wǎng)聯(lián)汽車分級網(wǎng)聯(lián)化程度的分級：網(wǎng)聯(lián)化以車內網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標準，在V2X（X：車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等）之間，進行無線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡。我國把網(wǎng)聯(lián)化分為網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制三個階段，具體等級定義、典型信息、傳輸需求如下表所示。智能網(wǎng)聯(lián)汽車分級全球廣泛采用的是由SAEInternational（美國工程師學會）制定的劃分方法，按照分級標準，自動駕駛從L0－L5總共被分為6個級別，L0代表沒有自動駕駛的傳統(tǒng)人類駕駛，L1～L5則隨自動駕駛的成熟程度進行了逐級劃分。SAE對汽車智能網(wǎng)聯(lián)技術的分級LEVEL0(L0):NoAutomation(無自動化)。SAE定義為由人類駕駛者全權操作，在行駛過程中可得到警告和保護系統(tǒng)的輔助。L0僅能提供警告和瞬時輔助功能。相關功能包括：前車碰撞預警（FCW）、車道偏離預警（LDW）、交通標志識別系統(tǒng)（TSR）、倒車提醒、盲點探測系統(tǒng)（BSD）等。LEVEL1(L1):輔助控制。能夠幫助駕駛員完成某些駕駛任務，且只能幫助完成一項駕駛操作。相比較L0無自動化，駕駛員可以稍微輕松些，但需要監(jiān)控駕駛環(huán)境并準備隨時接管。代表性技術應用有：車道保持系統(tǒng)，定速巡航系統(tǒng)。LEVEL2(L2):輔助駕駛。可以同時自動進行加減速和轉向的操作，常見功能有自適應巡航功能和車道保持輔助系統(tǒng)。LEVEL3(L3):協(xié)同駕駛。車輛在特定環(huán)境中可以實現(xiàn)自動加減速和轉向，無需駕駛者操作。駕駛員可以不監(jiān)控周邊環(huán)境，但要隨時準備接管車輛，應對自動駕駛處理不了的路況。LEVEL4(L4):自動駕駛，實現(xiàn)全程不需要駕駛員，但是會有限制條件，例如車輛車速不能超過一定值。實現(xiàn)L4級別自動駕駛后已經可以不需要安裝剎車和油門踏板了。LEVEL5(L5):無人駕駛，意味著車輛已經完全替代駕駛員，什么天氣、地理因素都不用操心。以后的汽車將成由座駕轉變?yōu)樽?，任何條件都可以實現(xiàn)智能電腦控制車輛。SAE對汽車智能網(wǎng)聯(lián)技術的分級車路協(xié)同系統(tǒng)：采用無線通信技術，實現(xiàn)車車、車路動態(tài)實時信息交互，形成安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)。車路協(xié)同技術自主駕駛輔助：以車輛環(huán)境傳感器系統(tǒng)為依托，輔助駕駛操作系統(tǒng)有兩種類型：預警系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。網(wǎng)聯(lián)駕駛輔助，是一種依靠信息和通信技術來感知車輛周圍環(huán)境并預測周圍車輛未來運動來幫助駕駛員駕駛的系統(tǒng)。人機共駕，是指駕駛員與智能系統(tǒng)同時共享對車輛的控制，并于人機結合完成駕駛任務。與普通駕駛系統(tǒng)相比，駕駛車輛的任務將由自然駕駛人與自動駕駛系統(tǒng)共同承擔。高度自動駕駛，駕駛員不需要參與車輛的操作，車輛將在所有條件下自動完成自動駕駛。高自動駕駛階段，遇到無法控制的駕駛條件時，車輛將提示駕駛員接管。如果駕駛員不接班，車輛將用保守的方式，如側邊停車，以確保安全。無人駕駛階段，車輛沒有駕駛員，需要處理所有駕駛條件并確保安全。智能交通系統(tǒng)：綜合運用先進技術，加強車輛、道路、使用者之間的聯(lián)系，形成保障安全、提高效率的運輸系統(tǒng)。智能交通Part智能網(wǎng)聯(lián)汽車關鍵技術概述0201智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三橫兩縱”技術架構：“三橫”是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要涉及的車輛/設施、信息交互與基礎支撐三大技術領域，它可再細分為第二層與第三層技術?！皟煽v”是指支撐智能汽車發(fā)展的車載平臺與基礎設施。01基礎設施除了車載平臺外，支撐智能駕駛發(fā)展的所有外部環(huán)境條件，如道路、交通、通信網(wǎng)絡等。智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要車路協(xié)同、車路一體化，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的推動下，道路等基礎設施將逐漸向電子化、信息化、智能化方向發(fā)展。智能網(wǎng)聯(lián)的橫向技術可細分為三層體系，第一層為車輛關鍵技術、信息交互關鍵技術、基礎支撐技術三部分，各部分再細分為第二層與第三層技術。0101根據(jù)技術路線，智能網(wǎng)聯(lián)汽車關鍵技術主要包含環(huán)境感知技術、決策技術、控制執(zhí)行技術、V2X通信技術、云平臺和大數(shù)據(jù)技術、信息安全技術、高精度地圖和高精度定位技術、標準與法規(guī)、試驗評價等方面。技術概述：利用傳感器獲取道路、車輛位置和障礙物信息，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供決策依據(jù)。01技術應用：包括攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波傳感器等。02環(huán)境感知技術01汽車朝智能化方向飛速發(fā)展，智能汽車是集感知、決策和控制等功能于一體的自主交通工具。其中，感知系統(tǒng)代替人類駕駛人的視、聽、觸等功能，融合攝像機、雷達等傳感器采集的海量交通環(huán)境數(shù)據(jù)，精確識別各類交通元素，為未來自動駕駛汽車決策系統(tǒng)提供支撐。01環(huán)境感知技術作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的基礎，同時也是智能駕駛的四大核心技術（環(huán)境感知、精確定位、路徑規(guī)劃和線控執(zhí)行）之一，環(huán)境感知技術利用傳感器獲取道路、車輛位置和障礙物信息，并將這些信息傳輸給車載控制中心，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供決策依據(jù)，是智能駕駛汽車的“通天眼”，應用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的各個角落。環(huán)境感知系統(tǒng)由信息采集單元、信息處理單元和信息傳輸單元組成。系統(tǒng)基于單一傳感器、多傳感器信息融合或車載自組織網(wǎng)絡獲取周圍環(huán)境和車輛的實時信息，經信息處理單元根據(jù)一定算法識別處理后，通過信息傳輸單元實現(xiàn)車輛內部或車與車之間的信息共享。感知系統(tǒng)包括攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波傳感器、慣性系統(tǒng)、多傳感器融合技術、多元信息交互系統(tǒng)等。決策過程：依據(jù)感知信息進行決策判斷，確定工作模型，制定相應控制策略。技術實現(xiàn)：通過感知端及高精度地圖，決策端進行認知理解，規(guī)劃車輛行駛軌跡。智能決策技術決策規(guī)劃通常指駕駛腦，它首先融合多傳感信息，對周圍可能存在障礙物的目標狀態(tài)進行預測，然后根據(jù)駕駛需求進行行為決策，規(guī)劃出兩點間多條可選安全路徑，并在這些路徑中規(guī)劃選取一條最優(yōu)的路徑作為車輛行駛軌跡。駕駛腦通過各種傳感器收集車輛及車輛周邊信息，形成駕駛態(tài)勢CT圖，與駕駛地圖形成一次路徑規(guī)劃，通過駕駛態(tài)勢CT圖的變化再形成二次路徑規(guī)劃，再通過自動駕駛反饋進行緊急干預。智能決策技術控制執(zhí)行系統(tǒng)：控制執(zhí)行是整個自動駕駛系統(tǒng)的最后一環(huán)，是將環(huán)境感知，行為決策，路徑規(guī)劃的結論付諸實踐的執(zhí)行者?？刂茍?zhí)行系統(tǒng)將來自決策系統(tǒng)的路徑規(guī)劃落實到汽車機構的動作上。控制過程的目標就是使車輛的位置、姿態(tài)、速度和加速度等重要參數(shù)，符合最新決策結果。技術組成：控制執(zhí)行技術主要指線控底層技術，包括線控制動、線控轉向、線控驅動、線控換擋、線控懸掛五大部分?？刂茍?zhí)行技術01系統(tǒng)設計技術智能網(wǎng)聯(lián)汽車的系統(tǒng)設計技術涉及多個方面，其中電子電氣架構技術、人機交互技術和智能計算平臺技術是至關重要的組成部分。

電子電氣架構是車輛上的電子系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的組織結構。它定義了各種傳感器、控制單元、執(zhí)行器和通信總線之間的連接和交互方式。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的電子電氣架構通常采用多層次的設計，包括硬件層、中間件層和應用層，提供了靈活性和可擴展性，使車輛更容易適應新的功能和技術。電子電氣架構多采用分布式控制，即將車輛功能分布到不同的控制單元上，以提高系統(tǒng)的可靠性和性能。例如，不同的子系統(tǒng)可能分別控制駕駛輔助、車輛網(wǎng)絡和娛樂系統(tǒng)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車電子電氣架構使用高帶寬和可靠性的通信總線，如ControllerAreaNetwork(CAN)、Ethernet等，用于各個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，有助于實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享和協(xié)同操作。此外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車大多實施硬件和軟件層面的安全措施，遵守功能安全標準，如ISO26262，對電子電氣架構的設計要求，以防范惡意攻擊和非法訪問。

人機交互技術采用可視化界面，設計直觀的儀表盤、中控屏幕和頭部顯示器，向駕駛員傳遞關鍵信息。集成先進的語音識別技術，允許駕駛員和乘客使用語音指令來控制車輛功能，從而減少對物理控制的依賴。

智能計算平臺技術涉及到車輛內部的計算和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以支持復雜的智能功能，如自動駕駛、智能感知和決策。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的專用通信與網(wǎng)絡技術主要包括車載通信技術和車載網(wǎng)絡技術。車載通信技術包括車輛間通信（V2V）和車輛與基礎設施通信，通過無線通信技術實現(xiàn)車輛之間和車輛與道路設施之間的數(shù)據(jù)交換和信息共享。車載網(wǎng)絡技術：包括車內網(wǎng)絡和車輛對外網(wǎng)絡。車內網(wǎng)絡用于連接車載電子設備、傳感器和控制單元，實現(xiàn)車內設備之間的互聯(lián)互通。車輛對外網(wǎng)絡則用于連接車輛與云端服務器、移動網(wǎng)絡和其他外部網(wǎng)絡，實現(xiàn)車輛與外部環(huán)境的通信。02技術應用：提升交通安全、降低交通事故率，支持自動駕駛、智能交通和車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新。01V2X概念：車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術。專用通信與網(wǎng)絡技術0102云計算：通過網(wǎng)絡將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成小程序，通過多部服務器進行處理和分析。大數(shù)據(jù)：對海量數(shù)據(jù)進行分布式數(shù)據(jù)挖掘，訓練自動駕駛系統(tǒng)。云計算和大數(shù)據(jù)技術云計算和大數(shù)據(jù)技術V2X車用無線通信技術（VehicletoEverything,V2X），是將車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術，其中V代表車輛，X代表任何與車交互信息的對象，當前X主要包含車、人、交通路側基礎設施和網(wǎng)絡，V2X是未來智能交通運輸系統(tǒng)的關鍵技術，它可以通過通訊獲得實時路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，提高駕駛安全性、減少擁堵、提高交通效率、提供車載娛樂信息等?；赩2X技術不僅可以大幅提升交通安全、降低交通事故率，而且可以為自動駕駛、智能交通和車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新提供低成本、易實施的技術路線和基礎平臺。車路協(xié)同技術應用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的人工智能技術主要包括自動駕駛技術、智能導航系統(tǒng)、語音識別和自然語言處理等，通過人工智能技術實現(xiàn)車輛的自主決策、智能導航和語音交互等功能。人工智能技術應用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的人工智能技術主要包括自動駕駛技術、智能導航系統(tǒng)、語音識別和自然語言處理等，通過人工智能技術實現(xiàn)車輛的自主決策、智能導航和語音交互等功能。智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全技術包括信息安全技術、功能安全技術和預期安全技術。智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全體系主要包括：網(wǎng)絡化、智能化的車載控制器(BCM、IMMO、PKE/RKE、TBOX、IVI、ADAS)、智能化的車載傳感器(TPMS、CAMERA、LIDAR、RADAR)、輸入口、接口層和代碼行（OBD、CAN、Ethernet、無線、手機、云）、多云端控制權、無人駕駛操控權（遠程手機控制）、小集成化、成熟度高的車載通信（蜂窩、WIFI、藍牙、NFC、RFID）。汽車的通信和娛樂系統(tǒng)是最容易被黑客通過入侵手機網(wǎng)絡、WiFi、藍牙等通道，找到車載App漏洞進行攻擊，就能獲取用戶在這些App上的隱私數(shù)據(jù)、歷史記錄，實現(xiàn)監(jiān)聽或促發(fā)導航偏離。另外傳感器也是黑客入侵可能的途徑。像GPS、攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、IMU等常見傳感器裝置，都可以被黑客干擾進而影響自動駕駛的判斷機制和行駛軌道。比如攻擊激光雷達讓其辨別不了即時性不良數(shù)據(jù)，或者是試著干擾他們長期積累的聚合數(shù)據(jù)等等信息安全技術定位技術是自動駕駛汽車研究領域中的核心問題之一,也是感知-規(guī)劃-控制三層體系中最基礎的環(huán)節(jié)之一。穩(wěn)定高頻的高精度定位是自動駕駛汽車安全行駛的保證。公共道路場景下的自動駕駛要求定位誤差控制在厘米級,為了實現(xiàn)厘米級的定位,主流的定位方法分為兩類:以全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)為基礎的定位技術和以高精度地圖為基礎的定位技術。括大量的駕駛輔助信息，最重要的信息是道路網(wǎng)的精確三維表征。定位，感知及規(guī)劃都依賴高精度地圖，高精度地圖可以幫助車輛找到合適的行車空間，幫助規(guī)劃器確定不同的路線選擇，并幫助預測軟件預測道路上其他車輛在將來的位置，在有限速或障礙物的路段，高精度地圖可以使車輛提前查看，提前加速或者變道。高精度地圖包括道路定義、交叉路口、交通信號、車道規(guī)則以及用于汽車導航的其他元素。高精度地圖的構建包括五個步驟：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、對象檢測、手動驗證、地圖發(fā)布。高精度地圖和高精度定位技術高精度地圖和高精度定位技術高精度地圖與傳統(tǒng)地圖的區(qū)別智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試評價技術是指對車輛系統(tǒng)和相關技術進行系統(tǒng)性的測試和評估，以確保其在各種條件下能夠安全、可靠地運行，主要包括對功能安全、信息安全、性能、可靠性、人機界面等方面的評價。功能安全測試包括對車輛電子系統(tǒng)的各個組件和功能進行測試，以驗證其在正常操作和故障情況下的行為，通常涉及使用模擬器、硬件在環(huán)（Hardware-in-the-Loop，HiL）測試平臺和實際車輛測試。信息安全測試關注車輛系統(tǒng)的網(wǎng)絡和通信安全，其重點包括網(wǎng)絡防護、加密通信、身份驗證、訪問控制等，以確保車輛系統(tǒng)對于潛在的網(wǎng)絡攻擊是安全的。性能測試確保車輛系統(tǒng)在各種工況下都能夠實現(xiàn)良好的性能，包括響應時間、處理能力、通信延遲等方面。性能測試還包括在高負載和惡劣天氣條件下的測試?？煽啃院湍途眯詼y試是對車輛系統(tǒng)進行長時間運行測試，包括模擬各種道路和氣候條件下的測試，以評估其在不同環(huán)境和使用情境下的可靠性，以確保車輛系統(tǒng)的穩(wěn)定性。人機界面測試針對車輛的用戶界面進行測試，確保它對駕駛員和乘客是直觀、易用且不會導致分心，其中包括對語音識別、手勢控制等交互技術的測試。軟件質量和安全漏洞測試是對車輛系統(tǒng)的軟件進行靜態(tài)和動態(tài)分析，以檢測和修復潛在的安全漏洞和代碼缺陷。用戶體驗測試用來評估車輛系統(tǒng)對用戶的整體體驗，包括界面設計、交互方式、聲音和圖形等方面。測試評價技術的綜合運用可以確保智能網(wǎng)聯(lián)汽車在面臨各種挑戰(zhàn)時都能夠提供高水平的安全性、可靠性和用戶體驗。測試是智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)過程中的關鍵環(huán)節(jié)，也是車輛上路之前的必要步驟，以保障車輛在實際使用中的安全性和性能。測試評價技術智能網(wǎng)聯(lián)汽車涉及到多個方面的技術和安全性考慮，需要一系列的標準和法規(guī)來指導其研發(fā)、生產和使用。這些標準和法規(guī)確保車輛在智能化和聯(lián)網(wǎng)化的過程中能夠滿足高度的安全性、可靠性和法規(guī)遵從性。智能網(wǎng)聯(lián)汽車涉及到的標準主要有ISO26262、ISO/SAE21434、ISO20078、UNECER79、IEEE1609等。ISO26262是一項關于車輛功能安全的國際標準，用于定義汽車電子和電氣系統(tǒng)的功能安全要求，包括整個車輛開發(fā)生命周期中的各個階段，以確保車輛在正常操作和故障條件下都能提供高度的安全性。ISO/SAE21434是一項關注智能汽車的網(wǎng)絡和信息安全的國際標準，提供了用于評估和管理汽車網(wǎng)絡的安全性，包括防范入侵、數(shù)據(jù)保護、軟件更新等方面的一個框架。ISO20078是一項道路車輛通信互聯(lián)的國際標準，該標準涵蓋了車輛之間和車輛與基礎設施之間的通信協(xié)議，確保車輛之間的互聯(lián)性和信息交流的標準化。UNECER79是由聯(lián)合國經濟委員會頒布的規(guī)范，涵蓋了自動駕駛車輛的標準，包括對駕駛員監(jiān)控、人機界面、車輛控制等方面的要求。IEEE1609是一系列涵蓋了車輛間通信和車輛基礎設施之間通信的標準，確保了智能車輛之間的信息交換的一致性和安全性。智能網(wǎng)聯(lián)汽車涉及到的法規(guī)主要包括UN-R79（國際）、GB/T33598（中國）、NHTSA（美國）、EU-ITS指令（歐洲）等。UN-R79是一項聯(lián)合國關于自動駕駛車輛的國際法規(guī)，定義了自動駕駛汽車的分類、測試程序和安全要求，各國可以根據(jù)自身需求采納并適用。GB/T33598是中國國家標準化管理委員會發(fā)布的標準，用于規(guī)范自動駕駛汽車領域的術語和定義。NHTSA自動駕駛汽車指南（美國）是美國國家公路交通安全管理局發(fā)布的關于自動駕駛汽車的指南，指導制造商和相關方在測試和部署自動駕駛技術時應遵循的最佳實踐。EU-ITS指令（歐洲）是歐洲聯(lián)盟發(fā)布的關于智能運輸系統(tǒng)的指令，其中包括智能車輛和車輛間通信的相關要求。以上標準和法規(guī)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域中的一部分，具體的要求和適用范圍可能因國家和地區(qū)而異。制造商和研發(fā)人員通常需要遵循這些標準和法規(guī)，以確保他們的產品在國際市場上的合規(guī)性和可接受性。智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準與法規(guī)Part智能網(wǎng)聯(lián)技術發(fā)展歷史及未來趨勢03歷史發(fā)展：汽車技術經歷了機械時代、電子時代、軟件時代、新商業(yè)模式時代。互聯(lián)網(wǎng)科技的滲透催生汽車互聯(lián)智能革命，未來的汽車將為人類提供更便捷的交通。從德國工業(yè)4.0，到美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡計劃，再到日本工業(yè)機器人的聚焦，各國都在加緊部署，搶占未來戰(zhàn)略制高點。以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和機器智能等技術為代表的新一輪科技革命方興未艾。在此背景下，我國提出《中國制造2025》，將汽車智能技術視為未來十年國家智能制造發(fā)展的重要領域之一。從未來發(fā)展路線看，汽車產業(yè)的發(fā)展必須解決能源、污染、安全和擁堵四大汽車公害，節(jié)能化、信息化與智能化汽車是未來汽車發(fā)展的最終目標。2017年智能汽車技術已經進入自動駕駛的初級階段，2020年進入部分自動駕駛，2030實現(xiàn)全自動駕駛，發(fā)展步伐非常之快。汽車技術發(fā)展背景01”技術演進歷程：從DARPA挑戰(zhàn)賽到量產車的發(fā)展，自動駕駛技術的進步。02”未來發(fā)展趨勢：智能網(wǎng)聯(lián)汽車的市場化應用，技術面臨的挑戰(zhàn)和機遇。智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術演進智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術演進國內外有多家公司致力于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研發(fā)，截止到2023年，全球大部分主流主機廠已經全面投入ADAS和自動駕駛系統(tǒng)開發(fā)當中，自動駕駛系統(tǒng)的研發(fā)需要做大量的道路測試，由于道路測試具有一定危險性，只有國家規(guī)劃開放的路段才允許進行自動駕駛道路測試。下圖為有代表性的國內自動駕駛測試道路規(guī)劃。。智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術演進隨著自動駕駛技術的發(fā)展，相應的政策法規(guī)不斷出臺，逐步完善。我國自動駕駛技術的相關政策的發(fā)布歷程如下。智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術演進世界各國的政策法規(guī)如下。智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術演進得益于高性能芯片技術、人工智能等科技的全面發(fā)展，近年來自動駕駛技術迎來快速進步，但無人駕駛技術目前依然面臨各種難題。根據(jù)中國信息通信研究院統(tǒng)計，2022年中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產量為1.85億輛，預計到2025年，智能網(wǎng)聯(lián)汽總量將達到2.59億輛，在汽車保有量中的占比約75.6%。2020年2月，國家發(fā)改委正式發(fā)布關于印發(fā)《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》的通知，提出戰(zhàn)略愿景，到2025年，中國標準智能汽車的技術創(chuàng)新、產業(yè)生態(tài)、基礎設施、法規(guī)標準、產品監(jiān)管和網(wǎng)絡安全體系基本形成。實現(xiàn)有條件自動駕駛的智能汽車達到規(guī)?；a，實現(xiàn)高度自動駕駛的智能汽車在特定環(huán)境下市場化應用。智能交通系統(tǒng)和智慧城市相關設施建設取得積極進展，車用無線通信網(wǎng)絡（LTE-V2X等）實現(xiàn)區(qū)域覆蓋，新一代車用無線通信網(wǎng)絡（5G-V2X）在部分城市道路、高速公路逐步開展應用，高精度時空基準服務網(wǎng)絡實現(xiàn)全覆蓋。國家頂層設計將智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義為戰(zhàn)略發(fā)展方向，產業(yè)意義深遠，重要性將與新能源汽車相當。現(xiàn)有的整車廠，傾向于溫和漸進的策略。只有當技術足夠成熟、社會阻礙徹底清除時，全自動駕駛汽車才可能實現(xiàn)。在此期間，整車廠將遵從既定的方式進行市場化。智能網(wǎng)聯(lián)汽車未來發(fā)展趨勢謝謝大家項目二智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知與識別技術演講人任務1環(huán)境感知傳感器概述01任務目標02任務引入03能夠了解環(huán)境感知技術的概念04目錄01任務1環(huán)境感知傳感器概述02任務引入任務引入智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的配置與自動駕駛級別有關，自動駕駛級別越高，配置的傳感器越多，隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車配備的先進傳感器的數(shù)量將會逐漸增加，預計無人駕駛汽車將配備30個左右先進傳感器。陳嘉豪同學在汽車4S店實習，某顧客想購入一款智能化水平較高的汽車，讓陳嘉豪同學對汽車的環(huán)境感知系統(tǒng)配置做詳細介紹。那么，智能汽車的環(huán)境感知系統(tǒng)一般包含哪些傳感器的配置呢？03任務目標04能夠了解環(huán)境感知技術的概念能夠了解環(huán)境感知技術的概念2能夠熟悉常用環(huán)境感知傳感器的種類3能夠熟悉常用環(huán)境感知傳感器的主要應用場景知識鏈接在汽車行駛過程中，駕駛員會根據(jù)行人的移動軌跡預判其下一步的位置，然后依據(jù)車速進行安全路徑的規(guī)劃，智能駕駛車輛同樣要能做到這些。多個移動物體的軌跡追蹤與預測，難度比單一物體要高得多，這就是環(huán)境感知，也是智能駕駛汽車最具難度的技術。作為智能駕駛汽車的基礎，同時也是智能駕駛的四大核心技術之一，環(huán)境感知技術利用傳感器獲取道路、車輛位置和障礙物信息，并將這些信息傳輸給車載控制中心。環(huán)境感知系統(tǒng)為智能駕駛汽車提供決策依據(jù)，是智能駕駛汽車的“通天眼”。環(huán)境感知系統(tǒng)由信息采集單元、信息處理單元和信息傳輸單元組成。自動駕駛四大核心技術分別是環(huán)境感知、精確定位、路徑規(guī)劃、線控執(zhí)行，而環(huán)境感知主要包括三個方面：路面、靜態(tài)物體和動態(tài)物體，是自動駕駛和機器人領域的核心技術。知識鏈接環(huán)境感知系統(tǒng)基于單一傳感器、多傳感器信息融合或車載自組織網(wǎng)絡獲取周圍環(huán)境和車輛的實時信息，經信息處理單元根據(jù)一定算法識別處理后，通過信息傳輸單元實現(xiàn)車輛內部或車與車之間的信息共享。如下圖2-1-1所示。常見的環(huán)境感知傳感器有超聲波傳感器、毫米波雷達、激光雷達和視覺傳感器等，各傳感器的原理和特點不同，在環(huán)境感知技術中的使用也不同。圖2-1-1環(huán)境感知系統(tǒng)組成超聲波傳感器超聲波傳感器是利用超聲波的特性，將超聲波信號轉換成其它能量信號的傳感器，具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小等特點，對液體、固體的穿透性較強。超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波脈沖,經媒質傳到障礙物表面,反射后通過媒質傳到接收器,測出超聲脈沖從發(fā)射到接收所需的時間,根據(jù)媒質中的聲速,求得從探頭到障礙物表面之間的距離。原理如下圖2-1-2所示。圖2-1-2超聲波傳感器測距原理簡圖在汽車自動泊車輔助系統(tǒng)中，安裝在前后保險杠的8個UPA（用于探測周圍障礙物的超聲波傳感器）和安裝在左右側的4個ALA（用于測量停車位的長度的超聲波傳感器）共同作用，完成自動泊車輔助。如下圖2-1-3所示。超聲波傳感器圖2-1-3超聲波傳感器在自動泊車系統(tǒng)的應用UPA，又叫PDC傳感器，安裝在汽車前后保險杠，用于探測汽車前后障礙物，探測距離15~250cm。APA，又叫PLA傳感器，安裝在汽車側面，用于測量停車位長度，探測距離30~500cm。毫米波雷達毫米波雷達是工作在毫米波頻段的雷達，通過發(fā)射源向給定目標發(fā)射毫米波信號,并分析發(fā)射信號時間、頻率和反射信號時間、頻率之間的差值,可以精確測量出目標相對于雷達的距離和運動速度等信息。毫米波雷達類型與應用：如下圖2-1-4所示圖3-1-4毫米波雷達的類型毫米波雷達的特點：如下圖2-1-5所示毫米波雷達圖2-1-5毫米波雷達的特點激光雷達激光雷達是工作在光頻波段的雷達，激光雷達系統(tǒng)由發(fā)射模塊、接收模塊、控制單元和信號處理系統(tǒng)組成。如下圖2-1-6所示。圖2-1-6激光雷達的組成激光雷達通過測算激光發(fā)射信號與激光回波信號的往返時間,計算出目標的距離和運動狀態(tài)等信息,實現(xiàn)對目標的探測、跟蹤和識別。根據(jù)發(fā)射激光信號的形式不同，分為脈沖法激光測距和相位法激光測距。工作原理如下圖2-1-7所示。激光雷達logo圖2-1-7激光雷達的工原理機械式激光雷達與固態(tài)激光雷達的參數(shù)對比，如表2-1-1所示。表2-1-1激光雷達與固態(tài)激光雷達參數(shù)對比視覺傳感器視覺傳感器主要由光源、鏡頭、圖像傳感器、模數(shù)轉換器、圖像處理器、圖像存儲器等組成，以實現(xiàn)車道線識別、障礙物檢測、交通標志和地面標志識別、交通信號燈識別、可行空間檢測等功能。如下圖2-1-8所示。圖2-1-8視覺傳感器的工作范圍攝像頭有兩個重要的指標：分辨率和有效像素。視覺傳感器分辨率實際上就是每場行同步脈沖數(shù)，這是因為行同步脈沖數(shù)越多，則對每場圖像掃描的行數(shù)也越多。事實上，分辨率反映的是攝像頭的縱向分辨能力。有效像素常寫成兩數(shù)相乘的形式，如“320x240”，其中：前一個數(shù)值表示單行視頻信號的精細程度，即行分辨能力；后一個數(shù)值為分辨率，因而有效像素=行分辨能力×分辨率。視覺傳感器是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)預警、識別類ADAS功能的基礎,廣泛應用于各ADAS系統(tǒng)中，如表2-1-2所示。表2-1-2視覺傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應用視覺傳感器慣性導航系統(tǒng)慣性導航系統(tǒng)（INS）是利用慣性測量單元（IMU）的角度和加速度信息來計算載體的相對位置的一種定位技術。其主要由3個模塊組成：慣性測量單元、信號預處理單元和機械力學編排模塊。一個慣性測量單元包括3個相互正交的單軸加速度計（Accelerometer）和3個相互正交的單軸陀螺儀（Gyroscopes），慣性測量單元結構如圖2-1-9所示。信號預處理部分對慣性測量單元輸出信號進行信號調理、誤差補償并檢查輸出量范圍等，以確保慣性測量單元正常工作。慣性導航系統(tǒng)圖2-1-9慣性測量單元結構慣性導航通常與GPS的融合使用。全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)是應用最廣泛的定位系統(tǒng)，它使用方便，成本低，定位精度可達到5米。然而定位導航系統(tǒng)的應用也面臨著易受干擾、動態(tài)環(huán)境可靠性差、數(shù)據(jù)輸出頻率低、高層建筑衛(wèi)星信號閉塞等問題。如果將衛(wèi)星定位導航和慣性導航系統(tǒng)結合起來，兩個導航系統(tǒng)可以相互補充，形成一個有機的整體。如圖2-1-10所示。慣性導航系統(tǒng)圖2-1-10慣性導航與GPS的融合使用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是通過接收和解譯人造衛(wèi)星所發(fā)射的電波信號來確定測站點位置的測量定位系統(tǒng)，它是英文“GlobalPositioningSystem”（全球定位系統(tǒng)）的縮寫。GPS由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星，大致均勻地分布在6個軌道面上。軌道面相對于地球赤道面的傾角為55，各軌道平面之間的交角為60，衛(wèi)星距地球約20200公里，運行周期為11小時58分。在世界任何地區(qū)任何時候至少可以同時接收4顆衛(wèi)星信號，最多可以同時接收到11顆衛(wèi)星發(fā)射的信號。每顆衛(wèi)星上均裝有4臺高精度的原子鐘（2臺銫鐘、2臺銣鐘），稱為衛(wèi)星鐘，用以提供高精度的時間標準。GPS定位系統(tǒng)工作原理：已知一顆衛(wèi)星的位置和接收器到它的距離，就可以確定接收器在一個球面上；已知兩顆衛(wèi)星的位置和接收器到它們的距離，就可以確定接收器在一個環(huán)上。工作原理如圖2-1-11所示。GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)圖2-1-11GPS定位系統(tǒng)工作原理高精度地圖狹義高精度地圖是由傳統(tǒng)圖形商定義的精度更高、內容更詳細的地圖。例如，定義更詳細信息。廣義的高精度地圖直接為我們構建了一個真實的三維世界。除了絕對位置的形狀信息和拓撲關系外，還包括點云、語義和特征等屬性。高精地圖應包含的主要信息包括導向箭頭、車道寬度、車道標線、車道分割/合并、車道寬度變化、護欄、障礙物等等。如下圖所示。圖2-1-12高精地圖矢量元素高精度地圖傳統(tǒng)地圖依賴于拓撲結構和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，將各種元素作為對象堆放在地圖上，將道路存儲為路徑。而高精度地圖為了提高存儲效率和機器可讀性，地圖在存儲時分為矢量層和對象層。在高精度地圖生產過程中，通過提取車輛上傳感器采集的原始數(shù)據(jù)，獲取高精度地圖特征值，構成特征地圖。在此基礎上，進一步提取、處理和標注矢量圖形，包括道路網(wǎng)絡信息、道路屬性信息、道路幾何信息和道路上主要標志的抽象信息。高精地圖生產過程包含以下內容：高精度地圖道路元素圖像處理在高精度地圖中，為了給自動駕駛汽車提供道路的拓撲信息、交通約束信息，需要對道路元素進行識別并做語義標注等以便于后期高精度地圖的制作。如圖2-1-13所示。圖2-1-13道路元素識別高精度地圖圖像識別與處理道路元素包括交通標志牌、紅綠燈、車道線和隔離帶等。高精度地圖的制作需要對各種道路元素進行圖像識別、語義標注等處理。圖像識別與處理流程如下圖所示。圖2-1-14圖像識別與處理流程高精度地圖激光點云處理在高精度地圖制作中，通常使用激光雷達掃描獲取點云數(shù)據(jù)，進而重建三維道路環(huán)境，并利用重建好的三維環(huán)境進行道路要素特征的提取與識別，準確地反映道路環(huán)境并描述其道路環(huán)境特征，準確表述道路環(huán)境特征，得到高精度點云地圖。如圖2-1-15所示。圖2-1-15高精度點云地圖高精度地圖激光點云特征提取激光雷達獲取的原始數(shù)據(jù)集以激光點云文件形式進行存儲。點云文件包含物體表面的離散點集、法向量、顏色或標簽等基本信息，但缺少物體的曲面、體積以及各頂點間的幾何拓撲等信息。高精度地圖激光點云法向量法向量作為激光點云數(shù)據(jù)重要的局部特征，能夠對散亂激光點云的局部進行有效的描述并為其他激光點云處理技術提供支撐。激光點云法向量的計算方法常用的有兩種解決方案：曲面重建技術和法向量估計法。通?；邳c云的特性、應用場景、計算資源等因素選擇合適的方法。高精度地圖激光點云配準利用激光點云配準技術將從各個視角下采集到的含有誤差的激光點云通過旋轉平移，消除誤差并統(tǒng)一到同一坐標系下，還原道路的三維環(huán)境。激光點云配準算法繁多，主要分為粗配準以及精配準兩種:粗匹配，用于兩片激光點云初始位置誤差較大的情況下快速取得兩片激光點云的轉換關系，輸出精度不高；精匹配，適用于初始位置誤差較小的情況下對兩片激光點云的坐標進行精準的計算，輸出精度高。高精度地圖激光點云分割logo在高精度地圖制作中，為了能夠將燈桿、標志牌和路沿等交通道路元素從大量雜亂無序的激光點云中識別出來，需要對激光點云進行分割后提取出來。如圖2-1-16所示。圖2-1-16激光點云分割傳感器融合傳感器融合實際上是模仿人類通過五官獲得外界信息的這種由感知到認知的過程。傳感器數(shù)據(jù)融合是針對一個系統(tǒng)使用多個（種）傳感器這一特定問題而提出的信息處理方法，可發(fā)揮多個（種）傳感器的聯(lián)合優(yōu)勢，消除單一傳感器的局限性，把分布在不同位置的多個同類或不同類傳感器所提供的數(shù)據(jù)資源加以綜合，采用使計算機技術對其進行分析加以互補，實現(xiàn)最佳協(xié)同效果，獲得對被觀測對象的一致性解釋與描述，提高系統(tǒng)的容錯性，從而提高系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反應的快速性和正確性，使系統(tǒng)獲得更充分的信息（1）傳感器融合的過程。如下圖所示。傳感器融合圖2-1-17傳感器融合過程傳感器融合多傳感器融合結構根據(jù)傳感器信息在不同信息層次上的融合，可以將多傳感器信息融合劃分為Low-level融合、High-level融合和混合融合結構。如圖2-1-17所示。圖2-1-17多傳感器融合結構Low-level融合體系結構是一種較低信息層次上的融合，是集中式融合結構。集中式驗合結構將各傳感器獲得的原始數(shù)據(jù)直接送到數(shù)據(jù)融合中心，進行數(shù)據(jù)對準、數(shù)據(jù)關聯(lián)、預測等，在傳感器端不需要任何處理，可以實現(xiàn)實時融合。如圖2-1-18所示。傳感器融合多傳感器融合結構圖2-1-18Low-level融合體系結構傳感器融合數(shù)據(jù)級融合數(shù)據(jù)級融合又稱像素級融合，是最低層次的融合，直接對傳感器的觀測數(shù)據(jù)進行融合處理，然后基于融合后的結果進行特征提取和判斷決策。如圖2-1-18所示。圖2-1-18數(shù)據(jù)級融合體系結構傳感器融合數(shù)據(jù)級融合根據(jù)融合內容，數(shù)據(jù)級融合又可以分為圖像級融合、目標級融合和信號級融合。圖像級融合以視覺為主體，將雷達輸出的整體信息進行圖像特征轉化，與視覺系統(tǒng)的圖像輸出進行融合；目標級融合是對視覺和雷達的輸出進行綜合可信度加權，配合精度標定信息進行自適應的搜索匹配后融合輸出；信號級融合是對視覺和雷達傳感器ECU傳出的數(shù)據(jù)源進行融合，其數(shù)據(jù)損失小、可靠性高，但需要大量的計算。傳感器融合特征級融合特征級融合指在提取所采集數(shù)據(jù)包含的特征向量之后融合。特征向量用來體現(xiàn)所監(jiān)測物理量的屬性，在面向檢測對象特征的融合中，這些特征信息是指采集圖像中的目標或特別區(qū)域，如邊緣、人物、建筑或車輛等信息。如圖2-1-19所示。圖2-1-19特征級融合體系結構任務2超聲波傳感器技術任務引入超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。新技術使得今天的超聲波傳感器非常堅固耐用并有著精確的感應能力，這些新增強的特性拓展了新的應用領域，完全超越了傳統(tǒng)的超聲波傳感器的應用。超聲波雷達在汽車智能技術中主要用作停車環(huán)境檢測（倒車雷達），陳嘉豪同學在某汽車零配件公司實習，負責某倒車雷達產品的技術支持，那么倒車雷達是如何在倒車時實現(xiàn)監(jiān)控與報警的呢？任務目標任務2超聲波傳感器技術22能夠熟悉超聲波傳感器的工作原理及各項參數(shù)33能夠熟悉超聲波傳感器的應用場景11能夠熟悉超聲波傳感器的概念6知識鏈接55能夠熟悉超聲波傳感器在汽車上的配置方案44能夠熟悉超聲波傳感器的優(yōu)缺點超聲波傳感器介紹及工作原理超聲波雷達發(fā)展至今以及將近百年歷史。其原理是發(fā)射人耳所不能察覺的高頻率超聲波，遇到障礙物后反彈回來。傳感器在接收到發(fā)射回來的聲波后，根據(jù)發(fā)射和接收聲波的時間差來計算出傳感器和障礙物之間的距離。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲探頭。超聲波傳感器介紹及工作原理超聲波傳感器是一款通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時的時間差就可以知道距離了。這與雷達測距原理相似。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。（超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2）如下圖2-2-1所示。超聲波傳感器介紹及工作原理圖2-2-1超聲波測距原理超聲波傳感器的優(yōu)缺點在20世紀已經出現(xiàn)的車載超聲波雷達，當時個體較大，靈敏度識別度都不是很高，識別有效范圍在1米到2米之間，起初的功能也只是倒車時如果車輛后方近處有障礙物時發(fā)出聲音警報。障礙物物體如果直徑過小或太矮，那么都無法被超聲波雷達偵測到。要實現(xiàn)現(xiàn)代車輛的輔助或自動泊車需求，那么2米的偵測范圍是遠遠不夠的。經過20多年的科技發(fā)展，如今的超聲波雷達已經非常先進和靈敏。以博世公司的第六代超聲波雷達為例，其長度只有4.4厘米大小，重量才14g，接收聲波的傳感器圓面半徑只有2.3厘米，卻可以達到從15厘米到5.5米的偵測范圍。精度達到3cm，即只要物體直徑超過3cm就可以感應得到。如下圖所示。超聲波傳感器的優(yōu)缺點圖2-2-2超聲波雷達除了偵測精度及偵測范圍半徑，超聲波雷達還有一些其它的技術參數(shù)對泊車這個場景也至關重要，如水平方向掃描扇形的角度和垂直方向掃描的最大夾角等等。如下圖2-2-3所示。超聲波傳感器的優(yōu)缺點圖2-2-3超聲波雷達測量范圍超聲波是一種機械波，使得超聲波雷達有著以下局限，如圖所示。超聲波傳感器的優(yōu)缺點圖2-2-4超聲波雷達的局限性超聲波傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應用場景由于超聲波在傳播過程中還受很多其它因素影響很大，如溫度等等，所以在采購或使用此類傳感器時還要考慮到很多其它的技術因素，詳情將在有關超聲波雷達的獨立教學章節(jié)中提到。超聲波雷達一般安裝在車輛的前后保險杠上。在一些嚴酷工況下，比如被雨雪或泥巴覆蓋的時候，硬件本身沒有壞，但檢測會出問題。博世的一款傳感器有一個特點就是失聰檢測，它把數(shù)字信號和不同傳感器信號編碼加在了一起，通過一個線性頻率，使每個超聲波發(fā)出的頻率都不太一樣，相當于每個超聲波都有一個自己的身份認證碼，這樣極大提高了超聲波的抗干擾能力，使得傳感器可以做到多收多發(fā)，不僅抗干擾能力提升了，整個系統(tǒng)的刷新時間也會變得更快。如下圖2-2-4所示。超聲波傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應用場景圖2-2-4超聲波雷達在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應用超聲波傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的配置方案博世的這款第六代超聲波雷達水平掃描扇形角度達到75度，也就是說要實現(xiàn)360全面覆蓋的全自動泊車，那5，6個此類雷達就足夠。但在實際大部分車輛的配備中，整車廠寧愿選擇掃描角度小但偵測范圍半徑大的超聲波雷達。因此大部分車輛的自動泊車中都安裝大量傳感器。比如蔚來自動駕駛系統(tǒng)NIOPilot(SAEL2)就包括了12個超聲波雷達。如下圖2-2-5所示。超聲波傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的配置方案圖3-2-5蔚來汽車自動駕駛系統(tǒng)超聲波傳感器的安裝（1）確定超聲波傳感器安裝位置：①離地高度：50~70cm。②水平間距：兩點之間的距離根據(jù)實際情況合理布局。01（2）選擇超聲波傳感器鉆頭直徑：要使鉆頭的直徑與傳感器的直徑相等，為18.8mm。02（3）安裝超聲波傳感器：使箭頭方向朝上，然后安裝超聲波傳感器。03（4）均衡用力壓緊：在超聲波傳感器的邊緣均衡用力，將傳感器壓入，并且與安裝孔貼緊。04（5）連接插頭，用力擰緊：連接防水、防塵插頭，并且用力擰緊。05（6）確定配線的長度：超聲波傳感器線束的標配長度為2.5m左右，可以根據(jù)車型的實際需要截取。06超聲波傳感器的標定（1）在工作區(qū)放置工作牌，將超聲波雷達安裝在支架上。（2）將超聲波雷達和控制盒線束連接。（3）打開超聲波雷達控制盒供電開關、超聲波電源開關。（4）在超聲波雷達正前方1m處放置障礙物（或站立人模擬障礙物）。（5）觀察超聲波顯示界面測距數(shù)值。（6）前后左右移動障礙物，觀察測距數(shù)值變化。在超聲波雷達的不感應區(qū)域、限定區(qū)域和不確定區(qū)域示意中標記相應區(qū)域尺寸。（7）組裝和連接示波器。（8）將示波器測試針連接控制面板端口CH2（信號）、CH1（接地）。（9）打開示波器，測試超聲波雷達發(fā)射的脈沖信號。超聲波傳感器的標定（10）觀察波形，分析超聲波雷達發(fā)射信號的脈沖周期。（11）整理實驗場地。在車后2米內無障礙物的條件下，將倒車擋掛入后，仔細分辨倒車雷達模塊通電后的自檢。謝謝任務3毫米波雷達技術01任務3毫米波雷達技術02任務引入任務引入自動駕駛技術發(fā)展至今，該領域目前已經演變成了融合感知派和視覺感知派這兩條截然不同的技術路線。除了特斯拉之外，絕大多數(shù)車企都屬于融合感知派，它們往往會采用激光雷達+毫米波雷達+攝像頭等多重冗余感知方案。對于融合感知派成員來說，激光雷達、毫米波雷達已經不再是裝不裝的問題，而是需要裝多少個的問題。正當大多數(shù)車企還在糾結于應該在自己的產品上搭載多少顆激光雷達，多少顆毫米波雷達時，從2022年2月中旬開始，特斯拉投放在北美市場的ModelS和ModelX將不再配備毫米波雷達，這也就意味著特斯拉在北美市場上已經實現(xiàn)了純視覺自動駕駛的這一愿景，正式進入了它想要的純視覺智能駕駛時代。你是否認同不搭載毫米波雷達的自動駕駛方案呢？03任務目標04了解毫米波雷達定義、結構、功能、工作原理了解毫米波雷達定義、結構、功能、工作原理020103042了解毫米波雷達在智能網(wǎng)聯(lián)汽車整車的作用4能夠熟悉毫米波雷達的優(yōu)缺點3能夠熟悉毫米波雷達的應用場景5能夠熟悉毫米波雷達在汽車上的配置方案毫米波雷達介紹毫米波雷達：MillimeterWaveRADAR（MillimeterWaveRadioDetectionAndRanging無線電探測與測距）。毫米波是指波長為1~10mm的電磁波，對應的頻率范圍為30~300GHz。電磁波波普如下圖2-3-1所示。圖2-3-1電磁波波譜毫米波雷達介紹毫米波雷達是工作在毫米波頻段的雷達，它通過發(fā)射與接收高頻電磁波來探測目標，后端信號處理模塊利用回波信號計算出目標的距離、速度和角度等信息。按照測量目標的距離遠近可劃分為短程雷達（SRR）、中程雷達（MRR）、遠程雷達（LRR)。如下圖2-3-2所示。圖2-3-2毫米波雷達頻段與距離分類毫米波雷達的組成毫米波雷達是一種利用毫米波頻段進行雷達測量的傳感器。它由發(fā)射模塊、接收模塊、天線和信號處理模塊構成。毫米波工作時，發(fā)射模塊通過天線將電信號（電能）轉化為電磁波發(fā)出，接收模塊接收到射頻信號后，將射頻電信號轉換為低頻信號，再由信號處理模塊從信號中獲取距離、速度和角度等信息。毫米波雷達的發(fā)射模塊負責產生并發(fā)射毫米波信號。通常使用毫米波頻段的電子器件，如諧振器或振蕩器來產生毫米波信號。毫米波雷達的天線用于發(fā)射和接收毫米波信號。毫米波雷達的接收模塊負責接收并處理回波信號。接收模塊通常包括低噪聲放大器、混頻器和解調器等電子器件，用于增強和解調接收到的信號。天線的設計通常需要滿足較高的增益和方向性要求，以便有效地發(fā)射和接收毫米波信號。毫米波雷達的信號處理模塊用于對接收到的回波信號進行處理和分析，通常包括數(shù)字信號處理器（DSP）和算法，用于提取出目標的位置、速度、尺寸等信息。毫米波雷達的組成以上是毫米波雷達的一些主要組成部分。不同型號和應用的毫米波雷達可能會有所不同，但通常都會包含這些基本組件。毫米波雷達的組成如圖2-3-3所示。圖2-3-3毫米波雷達的組成05毫米波雷達測距原理毫米波雷達測距原理與激光雷達相比毫米波雷達會有很多測量短距離的場景，如側向警示、倒車警示等，因此主要以FMCW調制方法來測距。測距原理為：通過振蕩器形成持續(xù)變化的信號，而發(fā)出信號和接收信號之間形成頻率差，其差值與發(fā)射-接收時間差成線性關系，只要通過頻率差就能計算車輛與物體距離。如圖2-3-4所示。圖2-3-4毫米波測距原理06毫米波雷達測速原理毫米波雷達測速原理（1）毫米波雷達測速主要是基于多普勒效應來測速。（2）當發(fā)射的電磁波和被探測目標有相對移動、回波的頻率會和發(fā)射波的頻率不同，通過檢測這個頻率差可以測得目標相對于雷達的移動速度。如下圖2-3-5所示。圖2-3-5毫米波測速原理07毫米波雷達角度測量原理毫米波雷達角度測量原理（1）毫米波雷達方位測量主要包括水平角度和垂直角度的測量。（2）通過毫米波雷達的發(fā)射天線（TX）發(fā)射出毫米波后，遇到被監(jiān)測物體，反射回來，通過毫米波雷達并列的接收天線（RX1和RX2），收到同一監(jiān)測目標反射回來的毫米波，根據(jù)反射回波的相位差（b）以及RX1和RX2間的距離（d），就可以通過三角函數(shù)計算出被監(jiān)測目標的方位角（αAZ）。（3）為了提高方位的測量精度，采用使用大量陣列天線來構成窄波束的方法。如下圖2-3-6所示。毫米波雷達角度測量原理圖3-3-5毫米波角度測量毫米波雷達優(yōu)缺點毫米波雷達是唯一具備“全天候全天時”工作能力的車載傳感器，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車不可或缺的核心傳感器之一。08優(yōu)點優(yōu)點（1）精度高，抗干擾能力強。毫米波雷達工作在高頻段，測量精度高，并且由于周圍噪聲和干擾處于中低頻區(qū)，基本上不會影響毫米雷達的正常運行；（2）高分辨率，多目標。毫米波雷達的高分辨率，利于分辨出距離較近的多目標；（3）高頻率，低功率。毫米波雷達不同型號功耗不同，一般低于12W；（4）探測距離遠，實時性高。傳播速度與光速一樣，可以快速地測量出目標的距離、速度和角度等信息；（5）全天候全天時。具有很強的穿透能力，在雨、雪、大霧、塵埃等惡劣天氣依然可以正常工作。不受光線強度影響，可全天時工作；（6）敏感高，誤報低。毫米波雷達金屬電磁反射強，其探測不受顏色與溫度的影響，誤報低；（7）可測速，可測距。毫米波雷達可同時探測多個目標的速度和距離；優(yōu)點圖2-3-6毫米波雷達優(yōu)點09缺點缺點（1）虛假報警：毫米波雷達是利用目標對電磁波的反射來發(fā)現(xiàn)并測定目標位置，而充滿雜波的外部環(huán)境給毫米波雷達感知經常帶來虛警問題；（2）盲區(qū)：覆蓋區(qū)域呈扇形，有盲點區(qū)域；（3）交通標志：無法識別交通標志和交通信號燈；（4）道路標志：無法識別道路標線；毫米波雷達的分類根據(jù)毫米波雷達的波長及基于此的測量距離，市場上的毫米波雷達可以分為兩大類。（1）24GHz毫米波雷達又名角雷達，嚴格來說是厘米波雷達。其在傳統(tǒng)車輛中已經應用多年，屬于中短距離雷達，一般安裝在車輛的兩側，測距范圍在70米之內?？梢杂脕頀呙桉{駛員盲區(qū)，在車輛變道或拐彎時提供自動或輔助功能。（2）77GHz毫米波雷達又名中長距離雷達，主要安裝在車輛前后方，高配車輛上的測距范圍今天可接近300米，是ADAS輔助駕駛功能的核心。毫米波雷達的技術參數(shù)毫米波雷達的技術參數(shù)主要有：最大探測距離、距離分辨率、距離靈敏度、距離測量精度、最大探測速度等，如下圖所示。圖2-3-6毫米波雷達測量技術參數(shù)毫米波雷達的應用盲點檢測/變道輔助（BSD/LCA）在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的盲點檢測/變道輔助功能中，毫米波雷達用于監(jiān)測駕駛員視線盲區(qū)的其他車輛。當其他車輛進入盲區(qū)時，系統(tǒng)會發(fā)出警告，通常通過閃爍的燈光或聲音提醒駕駛員，以減少變道時的潛在危險。毫米波雷達的應用自動緊急制動系統(tǒng)（AEB）AEB是一種主動安全技術，智能網(wǎng)聯(lián)汽車在檢測到潛在碰撞風險時，能夠自動啟動緊急制動以避免或減輕碰撞的嚴重程度。車載毫米波雷達通過發(fā)射毫米波并接收返回信號，能夠檢測車輛前方的目標，包括其他車輛、行人、或靜止障礙物，可以測量目標與前方車輛之間的距離和相對速度。基于與前方車輛的距離和速度信息，車輛的AEB系統(tǒng)使用算法來評估潛在的碰撞風險。如果系統(tǒng)判斷存在碰撞風險，并且駕駛員沒有采取適當?shù)男袆樱珹EB系統(tǒng)將啟動緊急制動。當AEB系統(tǒng)確定有碰撞風險時，系統(tǒng)會主動觸發(fā)車輛的制動系統(tǒng)，使車輛減速或停車，以減輕碰撞的嚴重程度或完全避免碰撞。如圖2-3-7所示。毫米波雷達的應用自適應巡航（ACC）ACC是一種先進的駕駛輔助系統(tǒng)，能夠維持車輛在高速公路上的巡航速度，并根據(jù)前方交通狀況進行智能調整速度。車載毫米波雷達能夠精確測量前方目標與巡航車輛之間的距離和相對于巡航車輛的速度?；诤撩撞ɡ走_提供的目標距離和速度信息，ACC系統(tǒng)使用算法來實時調整巡航車輛的速度，以保持與前方目標的安全距離。毫米波雷達的應用開門預警（DOW）當開門預警功能開啟時，安裝于汽車兩側的毫米波雷達檢測到盲區(qū)有目標車輛駛入，且滿足報警條件時，駕駛員或乘客打開同側的車門，系統(tǒng)發(fā)出報警，提醒駕駛員或乘客此時下車危險。毫米波雷達的應用后方追尾預警（RCW）當開啟后方追尾預警功能時，當安裝于汽車后方的毫米波雷達檢測到本車道有車輛快速接近，存在碰撞危險，汽車會自動開啟雙閃警示后方車輛減速，同時儀表顯示提醒駕駛員，該功能為0車速啟動。如圖2-3-8所示。毫米波雷達的應用后方追尾預警（RCW）圖2-3-7FCW前方碰撞預警圖2-3-8RCW后方碰撞預警10毫米波雷達的安裝調試毫米波雷達安裝工具設備：電鉆工具：平口起子、梅花起子（拆附件）、專用鉆頭、彩筆、卷尺、電膠布、電筆（安裝用）、紙膠帶。安裝調試過程第1步：拆后保險杠。檢查后保險桿內部構造情況，如車架大梁、撞擊緩沖泡沫塊等，盡量避開此類位置。如果有塑料螺絲動作得輕一些。第2步：打孔。用標尺度量出探頭的位置，用配套的專用鉆頭沿標記處開孔，并將孔修理平滑。（如果是換用新的倒車毫米波雷達，這個較危險的步驟就可以省去）第3步：安裝倒車毫米波雷達的探頭。按探頭編號從左至右依次裝入打孔處。理順探頭連線，并上穿至后備箱左側處。第4步：安裝倒車毫米波雷達的控制器，拆開后備箱左側內襯板及左尾燈，安裝上倒車毫米波雷達控制器，電源信號線接在倒車燈線。第5步：安裝倒車毫米波雷達的顯示器。根據(jù)用車習慣找毫米波雷達顯示器的固定位置，建議安裝在左側A柱下方。將顯示器信號線沿左側門邊壓條下方或地膠墊下，排到后備箱左側處，依順序把顯示器及探頭插頭接往主控制器。安裝調試過程第6步：測試倒車毫米波雷達是否能正常使用。掛入倒檔測試倒車毫米波雷達的工作狀況，確定各探頭及顯示器是否正常，然后裝回尾燈及內飾板、保險杠。11毫米波雷達的標定毫米波雷達的標定（1）在工作區(qū)放置工作牌，將毫米波雷達安裝在支架上。在右側編輯區(qū)輸入內容（4）在毫米波雷達正前方固定距離放置模擬目標，記錄距離。在右側編輯區(qū)輸入內容（2）將毫米波雷達RACN信號線與控制柜CAN-H和CAN-L連接。在右側編輯區(qū)輸入內容（5）打開控制柜電源，啟動計算機。在右側編輯區(qū)輸入內容（3）打開毫米波雷達控制盒供電開關、電源開關。在右側編輯區(qū)輸入內容（6）啟動“RadarViewer"或其他毫米波測試軟件。在右側編輯區(qū)輸入內容（7）對毫米波雷達安裝位置進行調整、標定（模擬目標在測試軟件中顯示信息與實際一致）。在右側編輯區(qū)輸入內容（8）記錄軟件測試界面的距離、幅度、角度等信息。在右側編輯區(qū)輸入內容（9）記錄最遠距離測試點位數(shù)據(jù)。（10）記錄距離精度測試點位數(shù)據(jù)。任務4激光雷達技術任務引入近兩年以來，越來越多的車企選擇在量產車上配置激光雷達，以獲得邁向高階自動駕駛的“通行證”。據(jù)不完全統(tǒng)計，包括小鵬P5、寶馬iX、理想L9、蔚來ET7、威馬M7等在內的幾十款車型均配置了激光雷達。激光雷達最初是以“軍轉民”的方式出現(xiàn)在汽車領域的，所以價格較高。但隨著技術迭代，搭載L2~L3級駕駛輔助系統(tǒng)的量產車也開始配備激光雷達。有推崇者，就有反對者。在行業(yè)內，特斯拉便是激光雷達的反對者。你如何分析汽車搭載激光雷達的優(yōu)缺點呢？任務目標12能夠熟悉激光雷達的概念能夠熟悉激光雷達的概念2能夠熟悉激光雷達的工作原理及各項參數(shù)3能夠熟悉激光雷達的應用場景4能夠熟悉激光雷達的優(yōu)缺點5能夠熟悉激光雷達在汽車上的配置方案激光雷達的概念雷達（RADAR-Radiodetectionandranging）是無線電探測和測距，即發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標的距離、速度、方位、高度等信息。傳統(tǒng)的雷達是以微波作為載波的雷達，大約出現(xiàn)在1935年。按雷達頻段分，可分為超視距雷達、微波雷達、毫米波雷達以及激光雷達等，如下圖3-4-1所示。激光雷達的概念圖2-4-1不同頻段對應的雷達激光雷達，簡稱Lidar，也稱LaserRadar或LADAR（LaserDetectionandRanging：激光探測及測距），是一種通過發(fā)射激光束探測目標的位置、距離等特征量的雷達系統(tǒng)。以光電探測器為接收器件，以光學望遠鏡為天線。Lidar（激光雷達）有時被稱為3D激光掃描，是3D掃描和激光掃描的一種特殊組合，因為激光雷達因為激光波長短，準直性高，使得激光雷達性能優(yōu)異：角分辨率和距離分辨率高、抗干擾能力強、能獲得目標多種圖像信息(深度、反射率等)、體積小、質量輕等特性；所以它可應用于地面、空中和移動等領域。最初稱為光雷達，因為那時使用的光源均非激光。自激光發(fā)射器出現(xiàn)以來，激光作為高亮度、低發(fā)散的相干光特別適合作光雷達的光源，所以現(xiàn)在的光雷達均使用激光發(fā)射器作光源，名稱也就統(tǒng)稱為激光雷達。激光雷達系統(tǒng)組成激光脈沖基本測距原理：測距儀發(fā)出光脈沖，經被測目標反射，光脈沖回到測距儀接收系統(tǒng)。測量發(fā)射和接收光脈沖的時間間隔，即光脈沖在待測距離上的往返傳播時間，然后根據(jù)光速計算出距離。如下圖2-4-2所示。圖2-4-2激光雷達測距原理激光雷達系統(tǒng)組成激光雷達的關鍵部件按照信號處理的信號鏈包括控制硬件DSP（數(shù)字信號處理器）、激光驅動、激光發(fā)射發(fā)光二極管、發(fā)射光學鏡頭、接收光學鏡頭、APD（雪崩光學二極管）、TIA（可變跨導放大器）和探測器，如圖2-4-3所示。其中除了發(fā)射和接收光學鏡頭外，都是電子部件。激光雷達向外發(fā)射激光束，層數(shù)越多，精度也越高。發(fā)射光學鏡頭將激光發(fā)射出去后，當激光遇到障礙物會反射，從而被接收光學鏡頭接收，創(chuàng)建一組點云。隨著半導體技術的快速演進，性能逐步提升的同時成本迅速降低。激光雷達系統(tǒng)組成圖2-4-3激光雷達系統(tǒng)組成13相位測距（CW-TOF）相位測距（CW-TOF）相位測距原理：通過測量被強度調制的連續(xù)波激光信號在雷達與目標之間來回飛行產生的相位差獲得距離信息。優(yōu)點是測距分辨率高（毫米級），難點是測量速度較低，測距精度易受目標形狀和運動的影響。應用場景例如手持式激光測距儀，如下圖2-4-4所示。圖2-4-4手持式激光測距儀14脈沖測距（P-TOF）脈沖測距（P-TOF）脈沖測距原理：通過測量激光脈沖在雷達和目標之間來回飛行時間獲取目標距離的信息。測距原理如圖2-4-5所示。圖2-4-5脈沖測距原理15三角測距原理三角測距原理光器發(fā)射激光，在照射到物體后，反射光由線性CCD接收，由于激光器和探測器間隔了一段距離，所以依照光學路徑，不同距離的物體將會成像在CCD上不同的位置。按照三角公式進行計算，就能推導出被測物體的距離。三角測距原理圖2-4-6三角測距原理16激光雷達優(yōu)點激光雷達優(yōu)點(1)隱蔽性好、抗有源干擾能力強：激光直線傳播、方向性好、光束非常窄,只有在其傳播路徑上才能接收到，因此敵方截獲非常困難，且激光雷達的發(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射望遠鏡)口徑很小,可接收區(qū)域窄，有意發(fā)射的激光干擾信號進入接收機的概率極低；(2)低空探測性能好：微波雷達由于存在各種地物回波的影響,低空存在有一定區(qū)域的盲區(qū)(無法探測的區(qū)域)。而對于激光雷達來說,只有被照射的目標才會產生反射,完全不存在地物回波的影響，因此可以"零高度"工作，低空探測性能較微波雷達強了許多。(3)分辨率高：激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率信息。通常角分辨率不低于0.1mard也就是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標(這是微波雷達無論如何也辦不到的),并可同時跟蹤多個目標；距離分辨率可達0.1m；速度分辨率能達到10m/s以內。距離和速度分辨率高,意味著可以利用距離——多譜勒成像技術來獲得目標的清晰圖像。分辨率高,是激光雷達的最顯著的優(yōu)點,其多數(shù)應用都是基于此。17激光雷達的缺點激光雷達的缺點(1)工作時受天氣和大氣影響大。激光一般在晴朗的天氣里衰減較小，傳播距離較遠。而在大雨、濃煙、濃霧等壞天氣里，衰減急劇加大，傳播距離大受影響。(2)由于激光雷達的波束極窄,在空間搜索目標非常困難，直接影響對非合作目標的截獲概率和探測效率,只能在較小的范圍內搜索、捕獲目標，因而激光雷達較少單獨直接應用于戰(zhàn)場進行目標探測和搜索。18車載激光雷達的類型車載激光雷達的類型車載激光雷達的分類,按照發(fā)射激光線數(shù)可分為單線激光雷達和多線激光雷達：①單線激光雷達：也稱為二維激光雷達，適用于平面上的測量和檢測任務。②多線激光雷達：多線激光雷達指的是激光雷達通過多個激光器發(fā)射光源，形成多線束的掃描，目前主要應用于無人機測繪、自動駕駛3D建模及SLAM加強定位。按照硬件結構的不同，可劃分為以下幾類：①同軸旋轉機械式。實物外觀及成像如圖2-4-7所示。車載激光雷達的類型圖2-4-7同軸旋轉機械式激光雷達及成像②棱鏡旋轉機械式。實物外觀及成像如圖2-4-8所示。車載激光雷達的類型圖2-4-8棱鏡旋轉機械式激光雷達及成像③面陣式。實物外觀及成像如圖2-4-9所示。車載激光雷達的類型圖2-4-9面陣式激光雷達及成像激光雷達的應用領域目前眾多行業(yè)中，大致可分為如上表中幾大類型：低速室內場景、低速室外場景、高速室外場景；其中高速室外最為典型的代表就是自動駕駛汽車，該項技術難度高，相對于高速室外場景來說，室內、外低速較容易實現(xiàn)，包括車輛的感知、決策、控制、執(zhí)行、相比乘用車來說都相對簡單，同時也不用考慮乘客的舒適感。如圖2-4-10所示。圖2-4-10激光雷達應用領域19實物實物深圳速騰聚創(chuàng)公司16線激光雷達是典型機械式激光雷達，實物如下圖所示。圖2-4-11激光雷達實物當激光雷達掃描平面墻體時，呈現(xiàn)出類似雙曲線分布輪廓圖。16線激光雷達在圓形環(huán)境中掃描一周的路徑為若干個向上或向下的圓錐面，其形成的點云圖為為圓形，當掃描的環(huán)境不為圓形時，其點云圖為所有圓錐面與掃描環(huán)境的交線。因此，當激光雷達掃描平面墻體時，矩形面與圓錐面的交線為一系列的雙曲線，如圖2-4-12所示。實物圖2-4-12激光雷達典型場景點云呈現(xiàn)20參數(shù)參數(shù)速騰聚創(chuàng)16線激光雷達各項參數(shù)如表2-4-1所示。表2-4-1速騰聚創(chuàng)16線激光雷達各項參數(shù)21組成結構組成結構該激光雷達系統(tǒng)主要由四大基本單元構成，如下圖2-4-13所示。①發(fā)射單元：由激光器、發(fā)射鏡等組成。②接收單元：由光電探測器、接收鏡、濾光片組成。③機械或電子掃描機構：包括頂蓋、底座、旋轉體等結構。④信號處理單元：由集成的信號處理系統(tǒng)構成。信號處理單元用于處理接收到的激光雷達數(shù)據(jù)，將其轉換為三維點云或其他形式的空間信息，包括去噪、濾波、目標識別和跟蹤等處理步驟。此外集成的控制單元負責激光的發(fā)射和接收時序控制、激光束的掃描控制、數(shù)據(jù)采集和處理等。組成結構圖2-4-13激光雷達組成結構激光雷達的裝調1.激光雷達的安裝：為自動駕駛車輛服務的激光雷達，目前多數(shù)還只能在車身上尋找不太突兀的地方安放。2.激光雷達的標定：激光雷達標定的目的是求解激光雷達測量坐標系相對于其他測量坐標系的相對變換關系，以便獲取障礙物相對本車的距離、速度、角度等信息。具體標定步驟（以速騰RSVIEW軟件為例）。（1）在工作區(qū)放置工作牌，將激光雷達安裝在支架上，注意平整與無遮擋。（2）將激光雷達的USB接口與實驗臺USB接口連接。（3）打開計算機的“設備管理器”，查看連接硬件的識別端口。（4）深圳速騰提供RSVIEW軟件讀取設備參數(shù)，根據(jù)硬件識別端口進行設置。也可以使用其他定制軟件。激光雷達的裝調（5）單擊“command-scan"啟動激光雷達掃描。（6）在雷達正前方放置模擬目標，觀察掃描的點云圖像、角度與距離信息。（7）移動物體，觀察點云變化，并記錄。（8）單擊“setmotorPWM”，調節(jié)激光雷達轉速。（9）連接示波器。（11）測試激光雷達輸出、輸人信號波形（比特率256kib/s），并記錄。（12）測試激光雷達PWM脈沖調制波形，并記錄。（13）清理實驗場地。謝謝任務5視覺傳感器01任務5視覺傳感器02任務引入任務引入近年來，汽車ADAS高級駕駛輔助系統(tǒng)裝車率正在快速增長?？v覽各大廠商，這些技術基本上集中在L2-L3級自動駕駛，而為了實現(xiàn)這些功能，單車感知系統(tǒng)中，攝像頭的使用量基本上都在5個以上。比如說特斯拉8個、小鵬P7為14個、威馬W6是7個。ADAS攝像頭分類從主流車企代表車型的自動駕駛感知方案來看，都廣泛采用了多種傳感器融合的方案。以通用CruiseAV為例，其目標是實現(xiàn)L4級別的自動駕駛，全車搭載5個Velodyne的16線激光雷達、21個毫米波雷達以及16個攝像頭。根據(jù)ADAS不同的功能需要以及安裝位置，車載攝像頭包括前視、環(huán)視、后視、側視以及內置攝像頭，不同位置的攝像頭功能各異，是實現(xiàn)自動駕駛必不可少的構成部分。那么，智能汽車上的視覺傳感器（攝像頭）主要有哪些不同種類，如何識別周邊環(huán)境中的車輛及行人的呢？03任務目標04能夠熟悉視覺傳感器的概念能夠熟悉視覺傳感器的概念ADBC3能夠熟悉視覺傳感器的應用場景4能夠熟悉視覺傳感器的分類5能夠熟悉視覺傳感器在汽車上的配置方案2能夠熟悉視覺傳感器的工作原理及各項參數(shù)知識鏈接攝像機從誕生的那一日起已經有了100多年的歷史。在科技高度發(fā)展，尤其是計算芯片和光學鏡頭迅速微小型的今天，即使是精度非常高的專業(yè)攝影機在日常生活中也已經非常常見，一般用來完成拍照、攝像這些基本的功能。自動駕駛以及人工智能的到來，使得人們有了從攝像頭中，獲取更為智慧的結果的需求，即通過攝像頭的視野，分析感知環(huán)境的變化，做出判斷，將結果反饋到終端或者云端的處理器當中，服務于更豐富的應用。與其它智能汽車上的視覺傳感器，比如和激光雷達相比較，其物理原理（直接光學成像）和成像過程（2D平面圖像3D數(shù)據(jù)）雖然不同，但由于其體積非常小，硬件價格低廉，而如果算法足夠強大的話，在ADAS各樣應用場景中也能符合大部分的使用條件。123視覺傳感器在ADAS中的應用視覺傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的功能是物體的識別與跟蹤、車輛本身的定位?；谥悄軘z像頭的ADAS高級駕駛輔助系統(tǒng)，可實現(xiàn)車道偏離警告(LDW)、基于雷達視覺融合的車輛探測、前部碰撞警告(FCW)、車距監(jiān)測(HMW)、行人探測、智能前燈控制(IHC)、交通標志識別(TSR)、僅視覺自適應巡航控制(ACC)等功能，如下表2-5-1所示。表2-5-1視覺傳感器在ADAS中的應用攝像頭的分類車載攝像頭按照安裝位置及用途，大致可分為三類：前視攝像頭、（側面）環(huán)視攝像頭、后視攝像頭和駕駛艙內置攝像頭。05前視攝像頭前視攝像頭前視攝像頭可用于行車輔助類如行車記錄儀、車道偏離預警及交通標示識別等。智能前視攝像頭（單目/雙目/三目）可用于動態(tài)物體檢測（車輛、行人）、靜態(tài)物體檢測（交通信號燈、交通標志、車道線等）和可通行空間劃分等。多與ADAS輔助駕駛系統(tǒng)協(xié)作，實現(xiàn)包括緊急制動AEB，自巡航ACC等場景功能。前視攝像頭在車上的安裝位置案例如圖2-5-1所示。前視攝像頭圖2-5-1前攝像頭的應用前視攝像頭在很多交通場景中必須測量障礙物，如行人，車輛，或是地上一些特殊線條，如停車線，泊車位劃線等的距離。根據(jù)測距時的不同技術原理，又可劃分成單目攝像頭和多目（雙目和三目）攝像頭。目前應用于自動駕駛的路況判斷，多以單目攝像頭方案為主。單目攝像頭主要依靠數(shù)據(jù)樣本和一些專門針對圖形識別的算法來獲取圖像抽象信息，如距離，邊界，形狀等。雙目匹配的作用是把同一場景在左右視圖上對應的像點匹配起來，像人眼一般。這樣做的目的是為了得到視差圖。雙目匹配被普遍認為是立體視覺中最困難也是最關鍵的問題。而多目攝像頭則是讓各個攝像頭用不同的焦距來覆蓋不同距離范圍的場景。06環(huán)視攝像頭環(huán)視攝像頭環(huán)視視覺傳感器的鏡頭采用魚眼鏡頭，而且安裝位置是朝向地面的。某些高配車型上會有“360全景顯示”功能，所用到的就是環(huán)視攝像頭。(側面）環(huán)視攝像頭主要用于低速近距離感知，系統(tǒng)同時采集車輛四周的影像，經過圖像處理單元畸變還原→視角轉化→圖像拼接→圖像增強，最終形成一幅車輛四周無縫隙的360度全景俯視圖，再在四幅圖像的中間放上一張車的俯視圖，即可實現(xiàn)從車頂往下看的效果，如下圖所示。環(huán)視視覺傳感器的感知范圍并不大，主要用于車身5-10米內的障礙物檢測、自主泊車時的庫位線識別等。車載視覺傳感器環(huán)視圖像及圖像拼接處理后的效果圖如圖2-5-2所示。環(huán)視攝像頭圖2-5-2車載視覺傳感器環(huán)視效果圖07后視攝像頭后視攝像頭汽車的后視攝像頭是一種安裝在車輛后部的攝像頭系統(tǒng)，用于提供駕駛員在駕駛時對車輛后方環(huán)境的實時視圖。后視攝像頭通常用于輔助駕駛員進行倒車、停車、變道等操作，以提高駕駛的安全性和便利性。08駕駛艙內置攝像頭駕駛艙內置攝像頭駕駛艙內置攝像頭主要針對駕駛員的疲勞、分神、不規(guī)范駕駛等危險情況進行一層或多層預警，要求在全部工況