智能網(wǎng)聯(lián)汽車 教案全套 重大版 1-1認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車- 6-4認(rèn)知自主類ADAS技術(shù)

課題任務(wù)一認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能說出智能網(wǎng)聯(lián)汽車概念2.能描述智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分層3.能闡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級(jí)4.能說明智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展前景素質(zhì)目標(biāo)：1.激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和時(shí)代精神，增強(qiáng)國家的核心競(jìng)爭力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2.引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注全球議題，增強(qiáng)國家競(jìng)爭實(shí)力；樹立創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)全面發(fā)展教學(xué)重點(diǎn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車概念及分層教學(xué)難點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注全球議題，增強(qiáng)國家競(jìng)爭實(shí)力教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、視頻導(dǎo)入播放視頻1：我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車現(xiàn)狀。學(xué)生通過視頻，了解我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車現(xiàn)狀，為學(xué)習(xí)本門課程了解一定背景。二、教學(xué)過程通過視頻，我們對(duì)我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車有了初步了解，那么，我們可以總結(jié)一下什么是智能網(wǎng)聯(lián)汽車嗎？提問1：什么是智能網(wǎng)聯(lián)汽車？明確1：智能網(wǎng)聯(lián)汽車（簡稱ICV）是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與X（車、路、人、云等）智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可實(shí)現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。提問2：智能網(wǎng)聯(lián)汽車如何分層？明確2：智能化、網(wǎng)聯(lián)化。提問3：智能網(wǎng)聯(lián)汽車如何進(jìn)行分級(jí)？明確3：我國汽車工程學(xué)會(huì)對(duì)自動(dòng)駕駛的進(jìn)行分級(jí)，按照2020年工信部發(fā)布《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，分為0～5級(jí)。播放視頻2：美國關(guān)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)分級(jí)。思考：我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車分級(jí)和美國的分級(jí)異同？明確：我國劃分的6個(gè)等級(jí)和美國SAE中的L0～L5級(jí)是基本對(duì)應(yīng)的，但也有差異，主要體現(xiàn)在L2級(jí)。我國的2級(jí)部分自動(dòng)駕駛的控制是駕駛?cè)伺c系統(tǒng)；SAE中的L2級(jí)部分自動(dòng)化的駕駛操作是系統(tǒng)，因此SAE中的L2級(jí)要比我國的2級(jí)要求高。提問4：智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展前景如何？明確4：前景廣闊，大有可為。三、布置作業(yè)課后練習(xí)一、二、三。課題任務(wù)二認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)與技術(shù)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能說出智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)。2.能闡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要技術(shù)。3.能說明我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展。素質(zhì)目標(biāo)：1.激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和時(shí)代精神，增強(qiáng)國家的核心競(jìng)爭力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2.激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，服務(wù)社會(huì)。教學(xué)重點(diǎn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車給我們帶來便利，我們可以對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車作進(jìn)一步了解，認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)和技術(shù)。先觀看視頻。播放視頻：智能網(wǎng)聯(lián)汽車——無人駕駛技術(shù)二、教學(xué)過程智能網(wǎng)聯(lián)汽車是搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)V2X智能信息交換共享，具備復(fù)雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能，可實(shí)現(xiàn)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。我們對(duì)我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車有了初步了解，那么，我們可以了解其結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)以及它的發(fā)展過程。播放視頻：智能網(wǎng)聯(lián)汽車的系統(tǒng)構(gòu)成提問1：智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)是？明確1：主要包括車輛關(guān)鍵技術(shù)、信息交互關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)支撐關(guān)鍵技術(shù)等。1.環(huán)境感知環(huán)境感知層的主要功能是通過車載環(huán)境感知技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、4G/5G及V2X無線通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛自身屬性和車輛外在屬性（如道路、車輛和行人等）靜、動(dòng)態(tài)信息的提取和收集，并向智能決策層輸送信息。2.智能決策智能決策層的主要功能是接收環(huán)境感知層的信息并進(jìn)行融合，對(duì)道路、車輛、行人、交通標(biāo)志和交通信號(hào)等進(jìn)行識(shí)別，決策分析和判斷車輛駕駛模式和將要執(zhí)行的操作，并向控制和執(zhí)行層輸送指令。3.控制執(zhí)行控制和執(zhí)行層控制和執(zhí)行層的主要功能是按照智能決策層的指令，對(duì)車輛進(jìn)行操作和協(xié)同控制，并為聯(lián)網(wǎng)汽車提供道路交通信息、安全信息、娛樂信息、救援信息以及商務(wù)辦公、網(wǎng)上消費(fèi)等，保障汽車安全行駛和舒適駕駛。提問2：智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要技術(shù)是？明確2：1.環(huán)境感知技術(shù)環(huán)境感知包括車輛本身狀態(tài)感知、道路感知、行人感知、交通信號(hào)感知、交通標(biāo)識(shí)感知、交通狀況感知、周圍車輛感知等2.無線通信技術(shù)長距離無線通信技術(shù)用于提供即時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)接入，主要采用4G/5G技術(shù)，特別是5G技術(shù)，有望成為車載長距離無線通信專用技術(shù)。3.智能互聯(lián)技術(shù)當(dāng)兩個(gè)車輛距離較遠(yuǎn)或被障礙物遮擋，直接通信無法完成時(shí)，兩者之間的通信可以通過路側(cè)單元進(jìn)行信息傳遞，構(gòu)成一個(gè)無中心、完全自組織的車載自組織網(wǎng)絡(luò)。4.車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前汽車上廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)有CAN、LIN和MOST總線等，它們的特點(diǎn)是傳輸速率小，帶寬窄。以太網(wǎng)最有可能進(jìn)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境下工作。5.先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)6.信息融合技術(shù)信息融合技術(shù)是指在定準(zhǔn)則下利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)多源信息分析和綜合以實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用的分類任務(wù)面進(jìn)行的處理過程。7.信息安全與隱私保護(hù)技術(shù)在應(yīng)用中，每輛車及其車主的信息都將隨時(shí)隨地地傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中被感知，這種暴露在網(wǎng)絡(luò)中的信息很容易被竊取，干擾甚至修改等，從而直接影響智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系的安全。8.人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)，尤其是語音控制、手勢(shì)識(shí)別和觸摸屏技術(shù)，在全球未來汽車市場(chǎng)上將被大量采用。9.高精度地圖與定位技術(shù)高精度地圖技術(shù)將大量的行車輔助信息存儲(chǔ)為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以分為兩類。第一類是道路數(shù)據(jù)，第二類是車道周邊的固定對(duì)象信息。10.異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合是一項(xiàng)較為關(guān)鍵的技術(shù)，所謂異構(gòu)是指兩個(gè)或以上的無線通信系統(tǒng)采用了不同的接入技術(shù)，或者是采用相同的無線接入技術(shù)但屬于不同的無線運(yùn)營商。11.交通大數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)12.交通云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)提問3：我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展情況？明確3：國防科技大學(xué)在1992年成功研制出中國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車；2015年12月，百度公司宣布，百度無人駕駛汽車在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)城市、環(huán)路及高速道路混合路況下的全自動(dòng)駕駛?cè)?、布置作業(yè)課后練習(xí)一、二、三。課題任務(wù)一認(rèn)知環(huán)境感知技術(shù)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容2.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成3.能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍素質(zhì)目標(biāo)：通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容2.環(huán)境感知系統(tǒng)組成教學(xué)難點(diǎn)環(huán)境感知系統(tǒng)組成教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入想要實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)和自動(dòng)駕駛功能，必須要使汽車具有環(huán)境感知功能，通過充分了解和認(rèn)識(shí)環(huán)境信息，才能夠使汽車控制系統(tǒng)做出最佳規(guī)劃，讓汽車得到最理想的駕駛體念。今天學(xué)習(xí)的主要任務(wù)是認(rèn)知環(huán)境感知技術(shù)。播放視頻1：環(huán)境感知系統(tǒng)二、教學(xué)過程通過視頻，同學(xué)們對(duì)環(huán)境感知系統(tǒng)有了一定了解，我們先給環(huán)境感知系統(tǒng)下定義。提問1：什么是環(huán)境感知系統(tǒng)？明確1：智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)利用車載視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)以及V2X通信技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等獲取智能網(wǎng)聯(lián)汽車周圍環(huán)境信息（車、人、道路和環(huán)境），并將以上信息經(jīng)過車載ECU處理后傳輸給車載控制單元，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全行駛提供及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的決策依據(jù)。由上可知，智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)相當(dāng)于人的感覺器官和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能為車輛提供及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的決策依據(jù)。那么，智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)能感知什么呢？提問2：環(huán)境感知的對(duì)象是哪些？明確2：1.行車路徑針對(duì)結(jié)構(gòu)化的路徑識(shí)別主要包括:行車線、行車路邊緣、道路隔離物，非結(jié)構(gòu)化道路路面環(huán)境狀況的識(shí)別和可行駛路徑的確認(rèn)。2.周邊物體3.駕駛狀態(tài)包括駕駛?cè)俗陨頎顟B(tài)、車輛自身行駛狀態(tài)的識(shí)別。4.駕駛環(huán)境包括路面狀況、道路交通擁堵情況、天氣狀況的識(shí)別環(huán)境感知的對(duì)象包括行車路徑、周邊物體、駕駛狀態(tài)、駕駛環(huán)境四個(gè)方面，那如何做到環(huán)境感知的呢？接下來我們來了解環(huán)境感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。提問3：環(huán)境感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)？明確3：環(huán)境感知系統(tǒng)包括信息采集單元、信息處理單元及信息傳輸單元三大模塊。主要包括的部件如圖。提問4：常見的環(huán)境感知傳感器有哪些？主要的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些呢？明確4：主要包括視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和紅外線傳感器等。視覺傳感器紅外線傳感器超聲波雷達(dá)毫米波雷達(dá)激光雷達(dá)優(yōu)點(diǎn)成本適中，可分辨出障礙物的距離和大小，并區(qū)分障礙物類型成本低，夜間不受影響結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，體積小巧不受天氣情況和夜間的影響，可以探測(cè)到遠(yuǎn)距離(100m以上)的物體測(cè)距精度高，方向性強(qiáng)，響應(yīng)時(shí)間快，不受地面雜波干擾缺點(diǎn)與人眼一樣，會(huì)受到視野范圍的影響會(huì)受天氣條件限制，只能探測(cè)到近距離的物體會(huì)受到天氣和溫度變化的影響，最大測(cè)量距離一般只有幾米成本較高;行人的反射波較弱、難以探測(cè)，需與視覺傳感器互補(bǔ)使用成本很高，不能全天候工作，遇濃霧、雨、雪等極端天氣無法工作探測(cè)距離強(qiáng)一般弱強(qiáng)強(qiáng)夜間工作弱強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)氣候影響大大小小在煙霧環(huán)境弱弱一般強(qiáng)弱雨雪環(huán)境一般弱強(qiáng)強(qiáng)一般溫度穩(wěn)定強(qiáng)一般弱強(qiáng)強(qiáng)車速測(cè)量弱弱一般強(qiáng)弱三、布置作業(yè)寫出常用環(huán)境感知傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。課題任務(wù)二認(rèn)知視覺傳感器課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述視覺傳感器概念2.能描述視覺傳感器類型3.能解釋視覺傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理素質(zhì)目標(biāo)：通過視覺感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.視覺傳感器概念和類型2.視覺傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理教學(xué)難點(diǎn)視覺傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入今天，我們認(rèn)識(shí)另一種感知系統(tǒng)——視覺感知傳感器，大家先看視頻。播放視頻1：認(rèn)知視覺傳感器二、教學(xué)過程通過視頻，同學(xué)們對(duì)們對(duì)視覺傳感器有了一定了解，我們先給視覺傳感器下定義。提問1：什么是視覺傳感器？明確1：視覺傳感器又稱為成像裝置或攝像裝置，是智能車輛路徑識(shí)別模塊中攝像頭的重要組成部分，可以檢測(cè)可見光、紫外線、X射線及近紅外光等，實(shí)現(xiàn)視覺功能的信息采集、轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展，提供可視化、真實(shí)、多級(jí)、多內(nèi)容的視覺圖像信息。由上可知，視覺傳感器可以通過光學(xué)系統(tǒng)和圖像處理工具來模擬人的視覺能力捕捉和處理場(chǎng)景的三維信息，來達(dá)到執(zhí)行決策的目的。要達(dá)到此目的，運(yùn)用了圖像外理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明，光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等。那么，視覺傳感器怎么分類呢？提問2：視覺傳感器類型有哪些？明確2：按照安裝位置：前視、后視、環(huán)視按照鏡頭類型:長焦、魚眼按照原理：單目視覺傳感器、雙目視覺傳感器、三目視覺傳感器、環(huán)視視覺傳感器、紅外夜視視覺傳感器接下來我們來了解視覺傳感器的系統(tǒng)組成。提問3：視覺傳感器的系統(tǒng)組成？明確3：視覺傳感器系統(tǒng)包括光源、相機(jī)、鏡頭、圖像處理單元、監(jiān)視器、通信/輸入輸出單元等。提問4：視覺傳感器工作原理是什么？明確4：1.物體的識(shí)別與跟蹤2.車輛本身的定位3.單目和雙目視覺傳感器的原理和特點(diǎn)提問4：多個(gè)視覺傳感器的組合應(yīng)用情況如何？明確4：ADAS攝像頭位置具體功能車道偏離預(yù)警系統(tǒng)前視當(dāng)前視攝像頭檢測(cè)到車輛日將偏離車道線時(shí)發(fā)出警報(bào)盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)視利用側(cè)視攝像頭將后視鏡盲區(qū)的影像顯示在后視鏡或駕駛艙內(nèi)自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)后視利用后視攝像頭將車尾影像顯示在駕駛艙內(nèi)全景泊車系統(tǒng)前視、側(cè)視、后視利用圖像拼接技術(shù)將攝像頭采集的影像組成周邊全景圖駕駛?cè)似跈z測(cè)系統(tǒng)內(nèi)置利用內(nèi)置攝像頭檢測(cè)駕駛?cè)耸欠衿?、閉照等行人碰撞預(yù)警系統(tǒng)前視當(dāng)前視攝像頭檢測(cè)到車輛與前方行人可能發(fā)生碰撞時(shí)發(fā)出警報(bào)車道保持輔助系統(tǒng)前視當(dāng)前視攝像頭檢測(cè)到車輛即將偏離車道線時(shí)通知控制中心發(fā)出指示，糾正行駛方向交通標(biāo)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)前視、側(cè)視利用前視、側(cè)視攝像頭識(shí)別前方和兩側(cè)的交通標(biāo)識(shí)前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)前視當(dāng)前視攝像頭檢測(cè)到與前車距離小于安全距離時(shí)發(fā)出警報(bào)三、布置作業(yè)闡述視覺傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。課題任務(wù)三認(rèn)知超聲波雷達(dá)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容2.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成3.能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍素質(zhì)目標(biāo)：通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容2.環(huán)境感知系統(tǒng)組成教學(xué)難點(diǎn)環(huán)境感知系統(tǒng)組成教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入蝙蝠能在夜間飛行，為什么不會(huì)撞到墻壁呢？這就不得不說超聲波雷達(dá)了。這種超聲波雷達(dá)可以運(yùn)用在汽車上，今天我們來認(rèn)識(shí)超聲波雷達(dá)。二、教學(xué)過程同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了嗎，超聲波是一種很神奇的存在，它其實(shí)是一種頻率高于20kHz的聲波（機(jī)械波)，方向性好，反射能力強(qiáng)，容易獲得集中的聲能。它沒有聲音，不能被看見，那超聲波雷達(dá)是什么呢？先看視頻。播放視頻1：超聲波雷達(dá)提問1：什么是超聲波雷達(dá)？明確1：超聲波雷達(dá)是利用超聲波的特性研制而成的傳感器，可以通過接收到反射后的超聲波探知周圍的障礙物情況。由上可知，超聲波雷達(dá)可以消除駕駛員停車泊車、倒車和起動(dòng)車輛時(shí)前、后、左、右探視帶來的麻煩，幫助駕駛員消除盲點(diǎn)和視線模糊缺陷，提高行車安全性。那么，超聲波雷達(dá)是有哪些類型的呢？提問2：超聲波雷達(dá)的類型有哪些？各自優(yōu)缺點(diǎn)如何？明確2：車載超聲波雷達(dá)主要分為UPA和APA兩大類UPA超聲波雷達(dá)：是一種短程超聲波，主要安裝在車身的前部與后部，檢測(cè)范圍為25cm～2.5m，由于檢測(cè)距離小，多普勒效應(yīng)和溫度干擾小，檢測(cè)更準(zhǔn)確。APA超聲波雷達(dá)：APA是一種遠(yuǎn)程超聲波傳感器，主要用于車身側(cè)面，檢測(cè)范圍為35cm～5m，可覆蓋一個(gè)停車位。方向性強(qiáng)，探頭波的傳播性能優(yōu)于UPA，不易受到其他APA和UPA的干擾。檢測(cè)距離越遠(yuǎn)，檢測(cè)誤差越大。超聲波雷達(dá)如何做到檢測(cè)功能的呢？接下來我們來了解超聲波雷達(dá)的組成。提問3：超聲波雷達(dá)的組成有哪些？明確3：超聲波雷達(dá)主要由發(fā)射傳感器、接收傳感器、控制部分與電源等組成。主要包括的部件如上圖。提問4：超聲波雷達(dá)工作原理是什么？明確4：超聲波雷達(dá)利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波，然后接收探頭接收障礙物反射的超聲波，并根據(jù)超聲波產(chǎn)生到反射接收的時(shí)差計(jì)算出與障礙物的距離。提問5：超聲波雷達(dá)主要性能指標(biāo)包括哪些？明確5：工作頻率、工作溫度、靈敏度超聲波雷達(dá)為駕駛者提供了便利，那超聲波雷達(dá)有局限性嗎？其應(yīng)用前景如何？提問6：超聲波雷達(dá)有局限性嗎？其應(yīng)用前景如何？明確6：局限性：高速及遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)誤差較大、溫度敏感、無法精確描述障礙物位置等。前景：倒車輔助系統(tǒng)、自動(dòng)泊車系統(tǒng)可見，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，超聲波雷達(dá)是有價(jià)值的。三、布置作業(yè)寫出常用超聲波雷達(dá)的工作原理。課題任務(wù)四認(rèn)知毫米波雷達(dá)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述毫米波雷達(dá)概念和類型2.能描述毫米波雷達(dá)組成和工作原理3.能解釋毫米波雷達(dá)的應(yīng)用前景素質(zhì)目標(biāo)：通過毫米波雷達(dá)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.描述毫米波雷達(dá)概念和類型2.描述毫米波雷達(dá)組成和工作原理教學(xué)難點(diǎn)毫米波雷達(dá)組成和工作原理教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入上節(jié)課我們了解了超聲波雷達(dá)，今天我們來認(rèn)識(shí)毫米波雷達(dá)。我們先看一個(gè)視頻。播放視頻：毫米波雷達(dá)二、教學(xué)過程同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了嗎，通過視頻，我們可以知道毫米波是毫米波雷達(dá)是通過發(fā)射和接收無線電波來測(cè)量車輛與車輛之間的距離、角度和相對(duì)速度的裝置。那么，毫米波雷達(dá)到底是什么？提問1：什么是毫米波雷達(dá)？明確1：毫米波雷達(dá)是通過發(fā)射和接收無線電波來測(cè)量車輛與車輛之間的距離、角度和相對(duì)速度的裝置。毫米波雷達(dá)向周圍發(fā)射電磁波，通過測(cè)定和分析反射波以計(jì)算障礙物的距離、方向和大小。那么，毫米波雷達(dá)是有哪些類型的呢？提問2：毫米波雷達(dá)的類型有哪些？明確2：目前應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)主要有3個(gè)頻段，分別是24GHz，77GHz和79GHz1）根據(jù)毫米波雷達(dá)頻率可以分為24GHz毫米波雷達(dá)、77GHz毫米波雷達(dá)和79GHz毫米波雷達(dá)。2）根據(jù)毫米波雷達(dá)的有效射程可分為長距離雷達(dá)（LRR）、中距離雷達(dá)（MRR）和短距離雷達(dá)（SRR）。接下來我們來了解毫米波雷達(dá)的組成。提問3：毫米波雷達(dá)的組成有哪些？明確3：毫米波雷達(dá)由單片微波集成電路（MMIC）芯片、天線印制電路板、收發(fā)模塊、信號(hào)處理模塊。主要包括的部件如上圖。在車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，應(yīng)用比較廣泛的是調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達(dá)（FMCW），有近距離測(cè)量以及測(cè)速的優(yōu)勢(shì)。那么，其工作原理我們了解一下。提問4：毫米波雷達(dá)工作原理是什么？明確4：FMCW雷達(dá)是利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行障礙物的探測(cè)，它通過發(fā)射源（天線）向目標(biāo)發(fā)射毫米波信號(hào)，在掃頻周期內(nèi)通過調(diào)頻發(fā)射頻率變化的連續(xù)波（常見的調(diào)頻方式有三角波、鋸齒波、編碼調(diào)制或者噪聲調(diào)頻等），遇到障礙物體后，發(fā)射的電磁波被反射，產(chǎn)生與發(fā)射信號(hào)有一定頻率差的回波，并分析發(fā)射信號(hào)頻率和反射信號(hào)頻率之間的差值，精確測(cè)量出目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離、運(yùn)動(dòng)速度和方位角等信息。原理如圖：毫米波雷達(dá)具有測(cè)距功能，雷達(dá)調(diào)頻器通過天線發(fā)射毫米波信號(hào)，發(fā)射信號(hào)遇到目標(biāo)后，經(jīng)目標(biāo)的反射會(huì)產(chǎn)生回波信號(hào)，發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)相比形狀相同，時(shí)間上存在差值。發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)間的頻率差值直接取決于和目標(biāo)之間的距離。距離越大，則發(fā)射信號(hào)接收的往返時(shí)間越長，并且發(fā)射頻率與接收頻率間的差值越大。測(cè)距原理如圖：同時(shí)，毫米波雷達(dá)具有測(cè)速功能，當(dāng)目標(biāo)與雷達(dá)信號(hào)發(fā)射源之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)之間除存在時(shí)間差外，頻率上還會(huì)產(chǎn)生多普勒位移。例如，當(dāng)前方車輛快速行駛時(shí)，車距加大，由于多普勒效應(yīng)，反射信號(hào)（ΔfD）的頻率將變小。這將導(dǎo)致上坡(Δf1)和下坡(Δf2)時(shí)的頻率產(chǎn)生差值。測(cè)速原理如圖：在測(cè)量方位角時(shí)，它的原理是通過毫米波雷達(dá)的發(fā)射天線TX發(fā)射出毫米波后，遇到被監(jiān)測(cè)物體反射回來，通過毫米波雷達(dá)并列的接收天線RX1、RX2，通過收到同一監(jiān)測(cè)目標(biāo)反射回來的毫米波的相位差，就可以計(jì)算出被監(jiān)測(cè)目標(biāo)的方位角。毫米波雷達(dá)具有探測(cè)性能穩(wěn)定、作用距離較長、識(shí)別精度高、環(huán)境適用性好等特點(diǎn)。它的應(yīng)用前景如何？提問5：毫米波雷達(dá)應(yīng)用前景如何？明確5：毫米波雷達(dá)分辨力不高，對(duì)行人探測(cè)反射波較弱，無法精確識(shí)別行人、交通標(biāo)示符號(hào)和信號(hào)燈，需與視覺傳感器互補(bǔ)使用。毫米波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制、前向防撞報(bào)警、盲點(diǎn)檢測(cè)、輔助停車、輔助變道、自主巡航控制等先進(jìn)的巡航控制功能?？梢?，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，毫米波雷達(dá)十分有價(jià)值的。三、布置作業(yè)寫出常用超聲波雷達(dá)的工作原理。課題任務(wù)五認(rèn)知激光雷達(dá)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述激光雷達(dá)概念和類型2.能描述激光雷達(dá)組成和工作原理3.能解釋激光雷達(dá)的應(yīng)用范圍素質(zhì)目標(biāo)：通過激光雷達(dá)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.描述激光雷達(dá)概念和類型2.描述激光雷達(dá)組成和工作原理教學(xué)難點(diǎn)毫米波雷達(dá)組成和工作原理教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、視頻導(dǎo)入今天我們來認(rèn)識(shí)一種新的雷達(dá)——激光雷達(dá)。請(qǐng)觀看視頻，了解激光雷達(dá)的基本知識(shí)。播放視頻：激光雷達(dá)二、教學(xué)過程同學(xué)們，通過視頻介紹，我們可以歸納激光雷達(dá)的概念。激光雷達(dá)（LiDAR）：是一種光學(xué)遙感傳感器，它通過向目標(biāo)物體發(fā)射激光，然后根據(jù)接收-反射的時(shí)間間隔確定目標(biāo)物體的實(shí)際距離，根據(jù)距離及激光發(fā)射的角度，通過幾何變化推導(dǎo)出物體的位置信息。大家看教材圖2-5-1，上面有光點(diǎn)，這些光點(diǎn)是激光雷達(dá)采集到的物體信息呈現(xiàn)出一系列分散的、具有準(zhǔn)確角度和距離信息的點(diǎn)，被稱為點(diǎn)云。接下來我們看一看現(xiàn)在激光雷達(dá)的類型有哪些。提問1：激光雷達(dá)的類型？明確1：1.按掃描方式分類：機(jī)械激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá)。其中，固態(tài)激光雷達(dá)又分為光學(xué)相控陣OPA（OpticalPhasedArray）激光雷達(dá)、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS（Micro-ElectroMechanicalSystems）激光雷達(dá)和3DFlash激光雷達(dá)。2.按雷達(dá)線數(shù)分類：分為單線激光雷達(dá)與多線激光雷達(dá)。3.按功能方式分類：1）按照功能用途，分為激光測(cè)距雷達(dá)、激光測(cè)速雷達(dá)、激光成像雷達(dá)、大氣探測(cè)雷達(dá)和跟蹤雷達(dá)等。2）按照按激光發(fā)射波形分類可分為連續(xù)型激光雷達(dá)和脈沖型激光雷達(dá)；3）按載荷平臺(tái)分類可分為機(jī)載激光雷達(dá)，車載激光雷達(dá)等；4）按探測(cè)方式分類可分為直接探測(cè)激光雷達(dá)和相干探測(cè)激光雷達(dá)。激光雷達(dá)種類繁多，其基本組成結(jié)構(gòu)是什么呢?提問2：激光雷達(dá)的組成有哪些？明確2：激光雷達(dá)由發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、接收光學(xué)系統(tǒng)、主控及處理電路板、探測(cè)器接收電路模塊、激光器及驅(qū)動(dòng)模塊組成。主要包括的部件如圖。激光雷達(dá)的射線波長一般在600~1000nm，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)雷達(dá)所使用的波長，受外界環(huán)境影響較小，能夠檢測(cè)的距離一般可達(dá)100m以上。它能夠確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì)，其工作原理是怎樣的呢？提問4：超聲波雷達(dá)工作原理是什么？明確4：以激光作為信號(hào)源，由激光器發(fā)射出的脈沖激光，打到地面的車輛、行人、樹木、道路、橋梁和建筑物上，引起散射，一部分光波會(huì)反射到激光雷達(dá)的接收器上，根據(jù)激光測(cè)距原理計(jì)算，就得到從激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，脈沖激光不斷地掃描目標(biāo)物，就可以得到目標(biāo)物上全部目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理后，就可得到精確的三維立體圖像。提問4：現(xiàn)在市場(chǎng)上主流車載激光雷達(dá)有測(cè)距原理是什么呢？明確4：現(xiàn)今市場(chǎng)上主流的車載激光雷達(dá)主要是基于三種原理測(cè)距，三角測(cè)距法、飛行時(shí)間（Timeofflight，TOF）法和調(diào)幅連續(xù)波（AmplitudeModulatedContinuousWave，AMCW）測(cè)距法。激光雷達(dá)為駕駛者提供了便利，那激光雷達(dá)有局限性嗎？其應(yīng)用前景如何？三種測(cè)距方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體如表2-5-1測(cè)距方案探測(cè)距離探測(cè)精度抗強(qiáng)光能力光功率成本三角法最近近距離精度高遠(yuǎn)距離精度低不具備低低TOF最遠(yuǎn)高強(qiáng)適中適中AMCW適中適中適中高適中提問5：激光雷達(dá)應(yīng)用前景如何？明確5：激光雷達(dá)可定位導(dǎo)航，可進(jìn)行障礙檢測(cè)及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤，可在車輛檢測(cè)與智能交通信號(hào)控制中應(yīng)用。三、布置作業(yè)寫出激光雷達(dá)的工作原理。課題任務(wù)六認(rèn)知環(huán)境感知技術(shù)融合課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容2.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成3.能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍素質(zhì)目標(biāo)：1.通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容。2.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成。教學(xué)難點(diǎn)能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成。教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、視頻導(dǎo)入同學(xué)們，各類傳感器在環(huán)境感知方面各有特點(diǎn)，今天我們來認(rèn)知環(huán)境感知技術(shù)融合。二、教學(xué)過程每種傳感器都各具特色。多傳感器融合又稱多傳感器信息融合，有時(shí)也稱作多傳感器數(shù)據(jù)融合，它是對(duì)多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)。提問1：多傳感器融合基本原理？明確1：多傳感器融合技術(shù)是通過各種車載傳感器對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行感知，并將信息傳送至信息融合中心，結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的存儲(chǔ)信息進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境和正在發(fā)生的事件做出精準(zhǔn)評(píng)估。智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知數(shù)據(jù)庫主要作用是對(duì)汽車上安裝的各種傳感器采集的外部場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并呈現(xiàn)無人駕駛車輛的實(shí)際情況。傳感器融合從融合等級(jí)上分為原始數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征數(shù)據(jù)級(jí)融合和目標(biāo)數(shù)據(jù)級(jí)融合。提問2：多傳感器融合體系？明確2：分為分布式、集中式和混合式三種。1.分布式分布式先對(duì)各個(gè)獨(dú)立傳感器所獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行局部處理，然后再將結(jié)果送入信息融合中心進(jìn)行智能優(yōu)化組合來獲得最終的結(jié)果。2.集中式集中式多傳感器融合體系中，將各傳感器獲得的原始數(shù)據(jù)直接送至信息融合中心進(jìn)行融合處理，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)融合。3.混合式混合式多傳感器信息融合框架中，部分傳感器采用集中式融合方式，剩余的傳感器采用分布式融合方式。提問3：多傳感器融合的方法是什么？明確3：分為3個(gè)層次：像素級(jí)融合、特征級(jí)融合、決策級(jí)融合。1.像素級(jí)融合像素級(jí)融合又稱為數(shù)據(jù)級(jí)融合，如圖2-6-7所示，它將同類別的傳感器采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，最大可能地保留了各預(yù)處理階段的細(xì)微信息。2.特征級(jí)融合特征級(jí)融合是通過各傳感器的原始數(shù)據(jù)結(jié)合決策推理算法，對(duì)信息進(jìn)行分類、匯集和綜合，提取出具有充分表示量和統(tǒng)計(jì)量的屬性特征。3.決策級(jí)融合決策級(jí)融合的特點(diǎn)是高層次，需要處理不同類型的傳感器對(duì)同一觀測(cè)目標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，并完成特征提取、分類判別，生成初步結(jié)論，然后根據(jù)決策對(duì)象的具體需求，進(jìn)行相關(guān)處理和高級(jí)決策判決，獲得簡明的綜合推斷結(jié)果。提問4：我國多傳感器融合技術(shù)的應(yīng)用情況如何？明確4：智能網(wǎng)聯(lián)汽車所需的傳感器中，攝像頭和激光雷達(dá)有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。激光雷達(dá)獲取的深度數(shù)據(jù)精度高，不容易受外界環(huán)境光照情況影響。攝像頭采集的圖像分辨率高，更擅長辨別色彩。三、布置作業(yè)寫出環(huán)境感知系統(tǒng)組成。課題任務(wù)一認(rèn)知高精地圖課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能說出高精地圖概念。2.能描述高精地圖特點(diǎn)。3.能闡述高精地圖采集與生成。4.能說明其他形式高精地圖。5.能描述高精地圖應(yīng)用前景。素質(zhì)目標(biāo)：1.通過學(xué)習(xí)我國高精度圖的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生了解我國的基本國情，樹立政治意識(shí)和大局意識(shí)。2.通過學(xué)習(xí)高精地圖，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和時(shí)代精神，增強(qiáng)國家的核心競(jìng)爭力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。教學(xué)重點(diǎn)高精地圖概念、特點(diǎn)、采集與生成教學(xué)難點(diǎn)高精地圖概念、特點(diǎn)、采集與生成教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入今天我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容是高精地圖，先看一個(gè)視頻。播放視頻：高精地圖二、教學(xué)過程通過視頻，我們了解到高精地圖與傳統(tǒng)地圖的區(qū)別，那么，什么是高精地圖呢？提問1：什么是高精地圖？明確1：高精地圖可以分為狹義高精度地圖和廣義高精度地圖。狹義的高精地圖指由傳統(tǒng)圖形商定義的精度更高、內(nèi)容更詳細(xì)的地圖。廣義的高精度地圖直接為我們構(gòu)建了一個(gè)真實(shí)的三維世界。除了絕對(duì)位置的形狀信息和拓?fù)潢P(guān)系外，還包括點(diǎn)云、語義和特征等屬性。高精度地圖是指絕對(duì)精度和相對(duì)精度均在亞米級(jí)的高分辨率、高豐度要素的電子地圖，也稱為三維高精度地圖，簡稱HDMap或HADMap，一般指靜態(tài)的高精度路網(wǎng)信息。提問2：高精地圖的特點(diǎn)？明確2：1.為了實(shí)現(xiàn)車道級(jí)導(dǎo)航、路徑規(guī)劃功能，需要在原始地圖數(shù)據(jù)中抽象道路結(jié)構(gòu)，形成由頂點(diǎn)組成的拓?fù)鋱D形結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，需要將道路用連續(xù)的曲線段來表示。2.除道路參考線外，高精度地圖還應(yīng)描述道路的連通性。比如路口中沒有車道線的部分，需要將所有可能的行駛路徑抽象成道路參考線，在高精度地圖數(shù)據(jù)庫中體現(xiàn)。3.除了記錄道路參考線、車道邊緣（標(biāo)線）和停車線外，高精度地圖數(shù)據(jù)庫還需要記錄無車道道路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且除車道的幾何特性外，道路模型還包括車道數(shù)、道路坡度、功能屬性等。4.對(duì)象模型記錄道路和車道行駛空間范圍邊界區(qū)域的元素，模型屬性包括對(duì)象的位置、形狀和屬性值。普通電子地圖高精度地圖精度一般電子地圖精度在在10米左右，商用GPS精度為5米高精度地圖的精度在厘米級(jí)別（Google、Here等高精度地圖精度在10～20厘米級(jí)別）數(shù)據(jù)維度傳統(tǒng)電子地圖數(shù)據(jù)只記錄道路級(jí)別的數(shù)據(jù)高精度地圖不僅增加了車道屬性相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠明確區(qū)分車道線類型、路邊地標(biāo)等細(xì)節(jié)作用及功能傳統(tǒng)地圖起的是輔助駕駛的導(dǎo)航功能，本質(zhì)上與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)化的紙質(zhì)地圖是類似的高精度地圖通過“高精度+高動(dòng)態(tài)+多維度”數(shù)據(jù)，起的是為自動(dòng)駕駛提供自變量和目標(biāo)函數(shù)的功能。高精地圖相比傳統(tǒng)地圖有更高的重要性使用對(duì)象普通的導(dǎo)航電子地圖是面向駕駛員，供駕駛員使用的地圖數(shù)據(jù)高精度地圖是面向機(jī)器的供自動(dòng)駕駛汽車使用的地圖數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求較低高精度地圖對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求更高提問3：高精地圖采集與生成情況是怎樣的？明確3：高精地圖的采集：高精度地圖，為了提高存儲(chǔ)效率和機(jī)器可讀性，地圖在存儲(chǔ)時(shí)分為矢量層和對(duì)象層。高精度地圖與傳統(tǒng)地圖相比，具有不同的采集原理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。高精地圖的生成：高精度地圖產(chǎn)生過程中，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(gòu)成特征地圖；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提取、處理和標(biāo)注矢量圖形，包括道路網(wǎng)絡(luò)信息、道路屬性信息、道路幾何信息和道路上主要標(biāo)志的抽象信息。高精地圖模型：道路模型車道模型對(duì)象模型高精地圖的采集方法：1.實(shí)地采集2.信息處理3.分發(fā)平臺(tái)4.后續(xù)更新提問4：其他形式的高精地圖有哪些？明確4：1.眾包數(shù)據(jù)構(gòu)建高精度地圖2.實(shí)時(shí)定位與地圖構(gòu)建提問5：高精地圖的應(yīng)用前景如何？明確5：高精度地圖數(shù)據(jù)中提供道路甚至車道的曲率值，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)可以根據(jù)曲率進(jìn)行提前減速，控制傳感器甚至大燈轉(zhuǎn)向輔助。高精度地圖也提供隧道等詳細(xì)信息，車輛在進(jìn)入前可以提前開啟大燈或調(diào)整傳感器感光參數(shù)。高精度地圖提供了坡度，能夠輔助車輛控制油門節(jié)省能源。高精度地圖提供了各種交通標(biāo)志和提示信息標(biāo)牌的精確位置及形狀能夠輔助車輛進(jìn)行高精度定位。高精度地圖的限速信息精確到車道，能夠?yàn)檐囕v提供精準(zhǔn)的限速信息，智能網(wǎng)聯(lián)汽車用以精準(zhǔn)控制執(zhí)行器操作。1.輔助高精度定位2.輔助環(huán)境感知3.輔助動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃4.與V2X協(xié)同合作高精度地圖在國內(nèi)的發(fā)展目前呈現(xiàn)三足鼎立格局——百度地圖、高德、四維圖新。三、布置作業(yè)完成課后練習(xí)題一、二、三課題任務(wù)二認(rèn)知高精度定位系統(tǒng)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能說出高精度定位系統(tǒng)的作用。2.能描述高精度定位系統(tǒng)的要求。3.能說明高精度定位系統(tǒng)的組成。4.能闡述高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。5.能說明我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展。素質(zhì)目標(biāo)：1.通過學(xué)習(xí)我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生樹立不斷探索的科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。2.通過學(xué)習(xí)高精度定位系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注全球議題，增強(qiáng)國家競(jìng)爭力。教學(xué)重點(diǎn)1.能描述高精度定位系統(tǒng)的要求。2.能說明高精度定位系統(tǒng)的組成教學(xué)難點(diǎn)高精度定位系統(tǒng)的組成。教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入上節(jié)課我們了解了超聲波雷達(dá)，今天我們來認(rèn)識(shí)毫米波雷達(dá)。我們先看一個(gè)視頻。播放視頻：毫米波雷達(dá)二、教學(xué)過程同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了嗎，通過視頻，我們可以知道毫米波是毫米波雷達(dá)是通過發(fā)射和接收無線電波來測(cè)量車輛與車輛之間的距離、角度和相對(duì)速度的裝置。那么，毫米波雷達(dá)到底是什么？提問1：什么是毫米波雷達(dá)？明確1：毫米波雷達(dá)是通過發(fā)射和接收無線電波來測(cè)量車輛與車輛之間的距離、角度和相對(duì)速度的裝置。毫米波雷達(dá)向周圍發(fā)射電磁波，通過測(cè)定和分析反射波以計(jì)算障礙物的距離、方向和大小。那么，毫米波雷達(dá)是有哪些類型的呢？提問2：毫米波雷達(dá)的類型有哪些？明確2：目前應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)主要有3個(gè)頻段，分別是24GHz，77GHz和79GHz1）根據(jù)毫米波雷達(dá)頻率可以分為24GHz毫米波雷達(dá)、77GHz毫米波雷達(dá)和79GHz毫米波雷達(dá)。2）根據(jù)毫米波雷達(dá)的有效射程可分為長距離雷達(dá)（LRR）、中距離雷達(dá)（MRR）和短距離雷達(dá)（SRR）。接下來我們來了解毫米波雷達(dá)的組成。提問3：毫米波雷達(dá)的組成有哪些？明確3：毫米波雷達(dá)由單片微波集成電路（MMIC）芯片、天線印制電路板、收發(fā)模塊、信號(hào)處理模塊。主要包括的部件如上圖。在車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，應(yīng)用比較廣泛的是調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達(dá)（FMCW），有近距離測(cè)量以及測(cè)速的優(yōu)勢(shì)。那么，其工作原理我們了解一下。提問4：毫米波雷達(dá)工作原理是什么？明確4：FMCW雷達(dá)是利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行障礙物的探測(cè)，它通過發(fā)射源（天線）向目標(biāo)發(fā)射毫米波信號(hào)，在掃頻周期內(nèi)通過調(diào)頻發(fā)射頻率變化的連續(xù)波（常見的調(diào)頻方式有三角波、鋸齒波、編碼調(diào)制或者噪聲調(diào)頻等），遇到障礙物體后，發(fā)射的電磁波被反射，產(chǎn)生與發(fā)射信號(hào)有一定頻率差的回波，并分析發(fā)射信號(hào)頻率和反射信號(hào)頻率之間的差值，精確測(cè)量出目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離、運(yùn)動(dòng)速度和方位角等信息。原理如圖：毫米波雷達(dá)具有測(cè)距功能，雷達(dá)調(diào)頻器通過天線發(fā)射毫米波信號(hào)，發(fā)射信號(hào)遇到目標(biāo)后，經(jīng)目標(biāo)的反射會(huì)產(chǎn)生回波信號(hào)，發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)相比形狀相同，時(shí)間上存在差值。發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)間的頻率差值直接取決于和目標(biāo)之間的距離。距離越大，則發(fā)射信號(hào)接收的往返時(shí)間越長，并且發(fā)射頻率與接收頻率間的差值越大。測(cè)距原理如圖：同時(shí)，毫米波雷達(dá)具有測(cè)速功能，當(dāng)目標(biāo)與雷達(dá)信號(hào)發(fā)射源之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)之間除存在時(shí)間差外，頻率上還會(huì)產(chǎn)生多普勒位移。例如，當(dāng)前方車輛快速行駛時(shí)，車距加大，由于多普勒效應(yīng)，反射信號(hào)（ΔfD）的頻率將變小。這將導(dǎo)致上坡(Δf1)和下坡(Δf2)時(shí)的頻率產(chǎn)生差值。測(cè)速原理如圖：在測(cè)量方位角時(shí)，它的原理是通過毫米波雷達(dá)的發(fā)射天線TX發(fā)射出毫米波后，遇到被監(jiān)測(cè)物體反射回來，通過毫米波雷達(dá)并列的接收天線RX1、RX2，通過收到同一監(jiān)測(cè)目標(biāo)反射回來的毫米波的相位差，就可以計(jì)算出被監(jiān)測(cè)目標(biāo)的方位角。毫米波雷達(dá)具有探測(cè)性能穩(wěn)定、作用距離較長、識(shí)別精度高、環(huán)境適用性好等特點(diǎn)。它的應(yīng)用前景如何？提問5：毫米波雷達(dá)應(yīng)用前景如何？明確5：毫米波雷達(dá)分辨力不高，對(duì)行人探測(cè)反射波較弱，無法精確識(shí)別行人、交通標(biāo)示符號(hào)和信號(hào)燈，需與視覺傳感器互補(bǔ)使用。毫米波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制、前向防撞報(bào)警、盲點(diǎn)檢測(cè)、輔助停車、輔助變道、自主巡航控制等先進(jìn)的巡航控制功能?？梢?，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，毫米波雷達(dá)十分有價(jià)值的。三、布置作業(yè)寫出常用超聲波雷達(dá)的工作原理。課題任務(wù)三認(rèn)知車輛導(dǎo)航系統(tǒng)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述導(dǎo)航系統(tǒng)的作用。2.能說出車輛導(dǎo)航系統(tǒng)組成。3.能闡述導(dǎo)航系統(tǒng)的要求。4.能說明我國導(dǎo)航系統(tǒng)與高精地圖、高精度定位的融合。素質(zhì)目標(biāo)：1.通過學(xué)習(xí)車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，樹立創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)全面發(fā)展。2.通過學(xué)習(xí)我國我國導(dǎo)航系統(tǒng)與高精地圖、高精度定位的融合，引導(dǎo)學(xué)生樹立大局意識(shí)、核心意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)1.掌握描述導(dǎo)航系統(tǒng)的作用2.掌握車輛導(dǎo)航系統(tǒng)組成教學(xué)難點(diǎn)掌握車輛導(dǎo)航系統(tǒng)組成教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入觀看視頻，初步了解車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。播放視頻：車輛導(dǎo)航系統(tǒng)二、教學(xué)過程同學(xué)們，通過視頻，我們可以知道車輛導(dǎo)航系統(tǒng)是涉及衛(wèi)星技術(shù)、DR圖像采集、GIS或電子地圖技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、顯示技術(shù)、接口技術(shù)和應(yīng)用軟件技術(shù)等領(lǐng)域,是通信與信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、車輛自動(dòng)定位技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。那么，車輛導(dǎo)航系統(tǒng)包括哪些？提問1：車輛導(dǎo)航系統(tǒng)由哪些組成？明確1：安裝在車輛上的導(dǎo)航定位器、慣性導(dǎo)航裝置、無線電導(dǎo)航裝置、衛(wèi)星導(dǎo)航定位器、GPS/DR/GIS集成導(dǎo)航定位儀,以及電子地圖數(shù)據(jù)庫或GIS信息地圖。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)置衛(wèi)星天線，用于接收由環(huán)繞地球的定位衛(wèi)星中至少三顆發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合存儲(chǔ)在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中的電子地圖，通過衛(wèi)星信號(hào)確定的位置坐標(biāo)與此相匹配，進(jìn)行確定汽車在電子地圖中的準(zhǔn)確位置，從而得到最佳的駕駛方向、前方道路以及各類興趣點(diǎn)信息。提問2：導(dǎo)航系統(tǒng)的要求有哪些？明確2：1.定位系統(tǒng)2.地圖信息3.路徑規(guī)劃算法未來的智能網(wǎng)聯(lián)汽車導(dǎo)航系統(tǒng),將能夠充分利用日益完善和持續(xù)發(fā)展的車載傳感器、智能交通設(shè)施、衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及云技術(shù)等,對(duì)由自車感知、無線通信等方式獲取的信息進(jìn)行融合和分析,充分地理解環(huán)境、駕駛?cè)艘鈭D和車輛狀態(tài),實(shí)現(xiàn)更加安全、智能、舒適的全局路徑規(guī)劃,并能有效協(xié)作自動(dòng)駕駛系統(tǒng)理解和認(rèn)識(shí)環(huán)境,輔助駕駛?cè)嘶騾f(xié)同自動(dòng)駕駛系統(tǒng)完成車輛預(yù)定的任務(wù)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)在高精度地圖、高精度定位的基礎(chǔ)上,充分利用高精度地圖提供的靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)道路信息,以及利用車載傳感器獲取的動(dòng)態(tài)信息,通過更加智能、精確、豐富信息的路徑規(guī)劃算法,為自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)提供道路指引提問3：通常采用的組合導(dǎo)航有哪些？明確3：衛(wèi)星導(dǎo)航與無線電導(dǎo)航的組合；多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的組合；衛(wèi)星導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航與地理信息系統(tǒng)的組合等。1.GNSS和INS的組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)缺陷：一是衛(wèi)星接收機(jī)若受到建筑物阻擋或在地下隨道中，不能有效接收位置信息；二是對(duì)于126km/h的車速，行駛距離達(dá)3.5m），不能滿足車輛的實(shí)時(shí)定位要求，自主式自動(dòng)駕駛要求數(shù)據(jù)刷新的時(shí)間間隔不能大于10ms（對(duì)于126km/h的車速，10ms行駛距離為0.35m）。2.GNSS、INS及高精度地圖的組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)⑴百度Apollo2.0的多傳感器融合定位自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)將包括具有高分辨率圖像和像素級(jí)別標(biāo)注的RGB視頻，具有場(chǎng)景級(jí)語義分割的密集三維點(diǎn)云、基于雙目立體視覺的視頻和全景圖像。⑵四維圖新的組合導(dǎo)航定位通過融合高精度衛(wèi)星定位系統(tǒng)（HD-GNSS）、航位推算引擎定位（DREngine）、高精度地圖定位（MAPFusion）三種模塊，依托融合算法，發(fā)揮不同定位模塊在不同場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì)，使結(jié)果相互冗余，保證在各種環(huán)境下連續(xù)輸出高質(zhì)量定位結(jié)果。⑶高精度衛(wèi)星定位通過載波相位差分技術(shù)RTK、地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)解算平臺(tái)，可以每天連續(xù)24小時(shí)在全國范圍播發(fā)厘米級(jí)高精度差分定位結(jié)果。⑷航位推算引擎定位航位推算引擎定位可以使系統(tǒng)在峽谷、隧道、城市遮擋嚴(yán)重等場(chǎng)景下，依然可以保證高精度定位結(jié)果輸出的連續(xù)性，整合慣性導(dǎo)航IMU、車身里程計(jì)，結(jié)合車身CAN總線數(shù)據(jù)中的輪速、航向等信息，可有效降低車身位置的誤差發(fā)散。3.高精度衛(wèi)星定位高精度地圖定位通過數(shù)據(jù)中定位圖層的參考對(duì)象，與感知結(jié)果匹配并計(jì)算距離，從而精確推算出車輛當(dāng)前位置。這不僅拓展了融合定位的可靠性、魯棒性，也可以在參考要素豐富的場(chǎng)景下，把精度誤差收斂到更小。三、布置作業(yè)課后練習(xí)一、二、三。課題任務(wù)一認(rèn)知汽車總線與車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.能說出汽車總線的作用。2.能闡述汽車總線的類型。3.能描述CAN總線的構(gòu)成、工作原理、仲裁機(jī)構(gòu)和特點(diǎn)。4.能描述LIN總線的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)。5.能描述MOST總線的結(jié)構(gòu)、工作原理、類型和特點(diǎn)。6.能說明車載以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)和發(fā)展應(yīng)用素質(zhì)目標(biāo)1.引導(dǎo)學(xué)生理解團(tuán)隊(duì)合作、溝通協(xié)作以及個(gè)體責(zé)任與使命擔(dān)當(dāng)?shù)闹匾浴?.培養(yǎng)學(xué)生樹立集體主義觀念。教學(xué)重點(diǎn)1.能描述CAN總線的構(gòu)成、工作原理、仲裁機(jī)構(gòu)和特點(diǎn)。2.能描述LIN總線的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)。3.能描述MOST總線的結(jié)構(gòu)、工作原理、類型和特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)1.能描述CAN總線的構(gòu)成、工作原理、仲裁機(jī)構(gòu)和特點(diǎn)。2.能描述LIN總線的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)。3.能描述MOST總線的結(jié)構(gòu)、工作原理、類型和特點(diǎn)。教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入隨著汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，汽車上的傳感器越來越多，達(dá)到成百上千個(gè)，而且汽車上的傳感器和道路基礎(chǔ)設(shè)施上的傳感器也要互聯(lián)互通，這樣智能網(wǎng)聯(lián)汽車就會(huì)變成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)觀看視頻，初步了解車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。播放視頻：智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)二、教學(xué)過程同學(xué)們，通過視頻，我們初步了解了智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，車聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的一種重要途徑，其核心在于車路協(xié)同技術(shù)。智慧的車感知路、人、物等周圍環(huán)境的技術(shù)路線能夠彌補(bǔ)當(dāng)前自動(dòng)駕駛汽車在信息感知、分析決策上的不足，盡快實(shí)現(xiàn)車輛的智能化自動(dòng)化運(yùn)營。汽車中的電子部件越來越多，大量的電子單元都要進(jìn)行信息交互，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信已經(jīng)不能滿足需求，因此必須要采用先進(jìn)的總線技術(shù)。車用總線就是車載網(wǎng)絡(luò)中底層的車用設(shè)備或車用儀表互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)其應(yīng)用。那么，目前汽車總線類型有哪些？提問1：汽車總線類型有哪些？明確1：提問2：導(dǎo)航系統(tǒng)的要求有哪些？明確2：目前主流的車用總線有：CAN總線、LIN總線、FlexRay總線和MOST總線。下面我們來看一則視頻。觀看視頻：CAN總線系統(tǒng)1.CAN總線CAN是ControllerAreaNetwork的縮寫，是串行通信協(xié)議。CAN總線也叫車內(nèi)局域網(wǎng)，它是一個(gè)有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。以某種形式連接各種控制單元，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。⑴CAN總線系統(tǒng)的總體構(gòu)成CAN總線系統(tǒng)的總體構(gòu)成主要由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)（電控單元）、兩條數(shù)據(jù)傳輸線（CAN-H和CAN-L）及終端電阻組成。CAN數(shù)據(jù)傳輸線是雙向串行總線，大都采用具有較強(qiáng)抗干擾能力的雙絞線，分為CAN-H線和CAN-L線，兩線纏繞絞合在一起，其絞距為20mm，橫截面積為0.35mm2或0.5mm2并且CAN帶有終端電阻（120Ω），終端電阻的作用是防止信號(hào)在傳輸線終端產(chǎn)生反射波，而使正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾。⑵CAN總線的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信原理CAN節(jié)點(diǎn)主要由微控制器、CAN控制器、CAN收發(fā)器組成。CAN收發(fā)器對(duì)CAN-H和CAN-L兩根線的電壓做差分運(yùn)算后生成差分電壓信號(hào)，然后采用“負(fù)邏輯”將差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。⑶CAN總線的仲裁機(jī)制數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議分別由CAN控制器和CAN收發(fā)器硬件自動(dòng)完成，因此在CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要任務(wù)是對(duì)其應(yīng)用層程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。⑷CAN總線特點(diǎn)①數(shù)據(jù)通信沒有主從之分，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以向任何其他（一個(gè)或多個(gè)）節(jié)點(diǎn)發(fā)起數(shù)據(jù)通信，靠各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息優(yōu)先級(jí)先后順序來決定通信次序；②多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起通信時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的避讓優(yōu)先級(jí)高的，不會(huì)對(duì)通信線路造成擁塞；③通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率低于5Kbps），速率可達(dá)到1Mbps（通信距離小于40m）；④CAN總線傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜，實(shí)行差分控制，CAN和HCALL之間始終相差2V左右的電壓。⑤CAN總線適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長距離小數(shù)據(jù)量，實(shí)時(shí)性要求比較高，多主多從或者各個(gè)節(jié)點(diǎn)平等的現(xiàn)場(chǎng)中使用。觀看視頻：LIN線系統(tǒng)2.LIN總線LIN(LocalInterconnectNetwork)是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。⑴LIN總線系統(tǒng)的總體構(gòu)成LIN總線包含一個(gè)宿主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從屬節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)被分解為發(fā)送和接收任務(wù)的從屬通訊任務(wù)，而宿主節(jié)點(diǎn)還包含一個(gè)附加的宿主發(fā)送任務(wù)，在實(shí)時(shí)LIN總線中，通訊總是由宿主任務(wù)發(fā)起。⑵LIN總線的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信原理LIN總線上的所有通訊都由主機(jī)節(jié)點(diǎn)中的主機(jī)任務(wù)發(fā)起，主機(jī)任務(wù)根據(jù)進(jìn)度表來確定當(dāng)前的通訊內(nèi)容，發(fā)送相應(yīng)的幀頭，并為報(bào)文幀分配幀通道，總線上的從機(jī)節(jié)點(diǎn)接收幀頭之后，通過解讀標(biāo)識(shí)符來確定自己是否應(yīng)該對(duì)當(dāng)前通訊做出響應(yīng)、做出何種響應(yīng)。在總線上實(shí)行“線與”，“0”為顯性電平、“1”為隱性電平，當(dāng)總線有至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送顯性電平時(shí)，總線呈現(xiàn)顯性電平；所有節(jié)點(diǎn)均發(fā)送隱性電平或者不發(fā)送信息時(shí)，總線呈隱性電平，即顯性電平起著主導(dǎo)作用。⑶LIN總線特點(diǎn)①低成本：基于通用UART接口幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件；極少的信號(hào)線即可實(shí)現(xiàn)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO9141規(guī)定。②傳輸速率高，傳輸速率最高可達(dá)20Kbit/s。③單主控器/多從設(shè)備模式無需仲裁機(jī)制；④從節(jié)點(diǎn)不需晶振或陶瓷震蕩器就能實(shí)現(xiàn)自同步，節(jié)省了從設(shè)備的硬件成本；⑤保證信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間；⑥不需要改變LIN從節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點(diǎn)；⑦通常一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)數(shù)目小于12個(gè)共有64個(gè)標(biāo)志符；3.MOST總線MOST總線是MediaOrientedSystemsTransport的縮寫，是用于多媒體數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。MOST是一種專門針對(duì)車內(nèi)使用而開發(fā)的、服務(wù)于多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)總線技術(shù)。MOST表示“多媒體傳輸系統(tǒng)”。⑴MOST總線總體結(jié)構(gòu)MOST總線可以不需要額外的主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)靈活、性能可靠和易于擴(kuò)展，采用光纖POF（PlasticOpticalFiber）作為物理層的傳輸介質(zhì)，支持“即插即用”方式、在網(wǎng)絡(luò)上可以隨時(shí)添加和去除設(shè)備，具有方便簡潔的應(yīng)用系統(tǒng)界面。⑵MOST總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)MOST總線系統(tǒng)的故障診斷借助于數(shù)據(jù)總線的診斷接口和診斷CAN進(jìn)行。在MOST總線中，各個(gè)終端設(shè)備（節(jié)點(diǎn)、控制單元）之間通過一個(gè)數(shù)據(jù)只沿一個(gè)方向傳輸?shù)沫h(huán)形總線連接，音頻、視頻信息在環(huán)形總線上循環(huán)，并由每個(gè)節(jié)點(diǎn)（控制單元）讀取和轉(zhuǎn)發(fā)。各個(gè)控制單元之間通過光導(dǎo)纖維相互連接而形成一個(gè)封閉環(huán)路，因此每個(gè)控制單元擁有兩根光導(dǎo)纖維，一根光導(dǎo)纖維用于發(fā)射器，一根光導(dǎo)纖維用于接收器。⑶MOST總線的數(shù)據(jù)類型⑷MOST總線的工作原理⑸MOST總線的特點(diǎn)①傳輸速率高②抗電磁干擾能力強(qiáng)③重量輕，占用空間小，成本低。提問3：車載網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀？明確3：車載以太網(wǎng)具有高帶寬、低延遲、低成本的特性，在新一代整車架構(gòu)中將替代CAN總線成為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。1.車載以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化甚至自動(dòng)駕駛時(shí)代已經(jīng)到來，ADAS技術(shù)的不斷創(chuàng)新，高質(zhì)量汽車娛樂音頻和視頻的應(yīng)用，以及OTA遠(yuǎn)程升級(jí)、V2X、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展都取得了進(jìn)展。2.車載以太網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用以太網(wǎng)以其通用性、開放性、高帶寬、易擴(kuò)展、易互聯(lián)等特性，成為一種新型的車載網(wǎng)絡(luò)，目前可以預(yù)期的車載以太網(wǎng)的發(fā)展可分為三個(gè)階段。3.中國車載以太網(wǎng)的發(fā)展綜合高端、終端、低端汽車應(yīng)用情況，中國汽車的以太網(wǎng)滲透率僅為5%左右。（1）帶寬持續(xù)提升（2）領(lǐng)域不斷擴(kuò)展三、布置作業(yè)課題任務(wù)二認(rèn)知汽車聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】1.能說出智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X的概念、優(yōu)點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)。2.能說出汽車智能網(wǎng)聯(lián)近距離、中短距離、長距離通信技術(shù)的區(qū)別。3.能描述V2X的應(yīng)用。4.能闡述我國汽車聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)?！舅刭|(zhì)目標(biāo)】1.培養(yǎng)學(xué)生樹立家國情懷，以產(chǎn)業(yè)報(bào)國，實(shí)現(xiàn)偉大復(fù)興的中國夢(mèng)。2.引導(dǎo)學(xué)生樹立不斷探索的科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)1.能說出汽車智能網(wǎng)聯(lián)近距離、中短距離、長距離通信技術(shù)的區(qū)別。2.能描述V2X的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1.能說出汽車智能網(wǎng)聯(lián)近距離、中短距離、長距離通信技術(shù)的區(qū)別。2.能描述V2X的應(yīng)用。教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的一種重要途徑，其核心在于車路協(xié)同技術(shù)?！奥斆鞯穆?、智慧的車”的技術(shù)路線能夠彌補(bǔ)當(dāng)前自動(dòng)駕駛汽車在信息感知、分析決策上的不足，盡快實(shí)現(xiàn)車輛的智能化自動(dòng)化運(yùn)營。播放視頻：移動(dòng)通信技術(shù)介紹二、教學(xué)過程同學(xué)們，通過視頻，我們初步了解了移動(dòng)通信技術(shù)。那么，智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X技術(shù)？提問1：V2X的概念？明確1：V2X是即車輛自身和外界事物之間的信息交換。V2X作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信技術(shù)的核心，車輛自身主要與以下外界事物進(jìn)行信息交換。提問2：.V2X有優(yōu)點(diǎn)有哪些？明確2：⑴覆蓋面更廣⑵有效避免盲區(qū)提問3：V2X技術(shù)主要包含哪些？明確3：V2X主要包含V2V、V2I、V2N、V2P等。⑴V2VV2V（Vehicle-To-Vehicle，車-車）可以用做車輛間信息交互和提醒，最典型的應(yīng)用是用于車輛間防碰撞安全系統(tǒng)。V2V通信需要一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上汽車之間互相傳送信息，這些信息包括速度、位置、駕駛方向、剎車等。V2V主要實(shí)現(xiàn)交叉路口碰撞預(yù)警ICW、緊急制動(dòng)預(yù)警EBW、車輛失控預(yù)警CLW、異常車輛提醒AVW等功能。⑵V2IV2I（Vehicle-To-Infrastructure，車-基礎(chǔ)設(shè)施），I是指車輛行駛過程中遇到的所有基礎(chǔ)設(shè)施，包括交通燈，公交站，電線桿，大樓，立交橋，隧道等等一切人類的建筑設(shè)施。V2I主要實(shí)現(xiàn)道路危險(xiǎn)狀況提示HLW）、限速預(yù)警SLW、闖紅燈預(yù)警SVW、綠波車速引導(dǎo)GLOSA等功能。⑶V2NV2N（Vehicle-To-Network，車-互聯(lián)網(wǎng)）是目前應(yīng)用最廣泛的車聯(lián)網(wǎng)形式，其主要功能是使車輛通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，連接到云服務(wù)器，使用云服務(wù)器提供的導(dǎo)航、娛樂、防盜等應(yīng)用功能。⑷V2PV2P即車輛自身與道路之間的信息交換。按照道路的特殊性而言，V2R又可分為兩大類型，一類是車輛自身與城市道路之間的信息交換，另一類是車輛自身與高速道路之間的信息交換車輛自身與道路之間的信息交換內(nèi)容。V2P主要包括以下方面：車輛自身的行駛路線與道路當(dāng)前路況進(jìn)行信息內(nèi)容的交換；車輛自身的行駛方向與前方道路發(fā)生的事故進(jìn)行信息內(nèi)容的交換；車輛行駛的導(dǎo)航信息與道路前方的路標(biāo)牌進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。提問4：V2X的發(fā)展？明確4：V2X早期主要是基于DSRC，全稱是dedicatedshortrangecommunication，專用短距離通信技術(shù)，后期隨著蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了C-V2X（CellularV2X，即以蜂窩通信技術(shù)為基礎(chǔ)的V2X）技術(shù)。C－V2X無線通信技術(shù)全稱為CellularVehicletoeverything，中文名稱為蜂窩車聯(lián)網(wǎng)，是一種以蜂窩技術(shù)為基礎(chǔ)的車聯(lián)網(wǎng)。提問4：5G與C-V2X的技術(shù)？明確4：（1）移動(dòng)通信的發(fā)展（2）5G與C-V可提供遠(yuǎn)距離和盲區(qū)預(yù)警，具備超寬視野，并且還具備低成本、高可靠、更安全、更穩(wěn)定。提問5：汽車智能網(wǎng)聯(lián)通信技術(shù)分類有哪些？明確5：分為近距離通信技術(shù)、中短距離通信技術(shù)、長距離通信技術(shù)等。1.近距離通信技術(shù)2.中距離通信技術(shù)中距離通信技術(shù)主要有DSRC技術(shù)、5G移動(dòng)通信技術(shù)。各技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用。3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)主要有衛(wèi)星通訊技術(shù)、LTE-V技術(shù)。提問6：V2X的如何應(yīng)用？明確6：1.車路協(xié)同控制⑴車路協(xié)同控制⑵實(shí)現(xiàn)方式基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)總體上由車載感知子系統(tǒng)、路側(cè)感知子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及預(yù)警子系統(tǒng)、交通控制與信息發(fā)布子系統(tǒng)5個(gè)部分組成，各子系統(tǒng)的共同作用實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同。2.多車列隊(duì)協(xié)同控制⑴多車列隊(duì)協(xié)同控制概念多車列隊(duì)協(xié)同控制是通過控制手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車自動(dòng)組隊(duì)以較小間距沿相同路徑行駛，提高道路車輛密度，簡化交通控制復(fù)雜程度，在緩解交通壓力的同時(shí)還可以降低油耗，節(jié)約能源。⑵實(shí)現(xiàn)方式提問7：我國汽車聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)有哪些？明確7：1.華為NFC的運(yùn)用2.華為LTE-V通信終端的運(yùn)用三、布置作業(yè)課后練習(xí)一、二、三課題任務(wù)一認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策規(guī)劃技術(shù)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述決策規(guī)劃概念和內(nèi)容2.能描述決策規(guī)劃的類型3.能解釋決策規(guī)劃的要求4.能說明圍決策規(guī)劃的方法素質(zhì)目標(biāo)：1.通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.能描述決策規(guī)劃概念和內(nèi)容。2.能描述決策規(guī)劃的類型。3.能解釋決策規(guī)劃的要求。4.能說明圍決策規(guī)劃的方法。教學(xué)難點(diǎn)1.能說明圍決策規(guī)劃的方法。2.能解釋決策規(guī)劃的要求。教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車是集感知、決策和控制等功能于一體的自主交通工具，其中智能決策是依據(jù)感知信息來進(jìn)行決策判斷，確定適當(dāng)工作模型，制訂相應(yīng)控制策略，替代人類駕駛員做出駕駛決策。播放視頻：汽車決策規(guī)劃技術(shù)二、教學(xué)過程同學(xué)們，通過視頻，我們初步了解了汽車決策規(guī)劃技術(shù)。那么，什么是決策規(guī)劃？提問1：決策規(guī)劃的概念？明確1：決策規(guī)劃匯包括汽車本身的當(dāng)前位置、速度、方向和所在車道，還包括汽車一定距離范圍內(nèi)與感知相關(guān)的所有重要障礙物體信息和預(yù)測(cè)軌跡，在所獲得信息的基礎(chǔ)上來確定汽車的駕駛策略。主要包括預(yù)測(cè)算法、行為規(guī)劃和動(dòng)作規(guī)劃等。提問2：決策規(guī)劃層級(jí)結(jié)構(gòu)有哪些？明確2：決策層包括環(huán)境認(rèn)知和決策規(guī)劃兩部分。1.環(huán)境預(yù)測(cè)模塊主要作用是對(duì)感知層所識(shí)別到的物體進(jìn)行行為預(yù)測(cè)，并且將預(yù)測(cè)的結(jié)果轉(zhuǎn)化為時(shí)間空間維度的軌跡傳遞給后續(xù)模塊。觀看視頻：環(huán)境預(yù)測(cè)2.行為決策模塊行為決策模塊在整個(gè)自動(dòng)駕駛決策規(guī)劃控制軟件系統(tǒng)中匯集了所有重要的車輛周邊信息。3.動(dòng)作規(guī)劃模塊包括動(dòng)作規(guī)劃和路徑規(guī)劃兩部分。觀看視頻：動(dòng)作規(guī)劃動(dòng)作規(guī)劃模塊主要是對(duì)短期甚至是瞬時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行規(guī)劃，例如轉(zhuǎn)彎、避障、超車等動(dòng)作；而路徑規(guī)劃模塊是對(duì)較長時(shí)間內(nèi)車輛行駛路徑的規(guī)劃，例如從出發(fā)地到目的地之間的路線設(shè)計(jì)或選擇。4.路徑規(guī)劃模塊路徑規(guī)劃主要包含兩個(gè)步驟：建立包含障礙區(qū)域與自由區(qū)域的環(huán)境地圖，以及在環(huán)境地圖中選擇合適的路徑搜索算法，快速實(shí)時(shí)地搜索可行駛路徑。播放視頻：路徑規(guī)劃技術(shù)提問3：決策規(guī)劃的類型包含哪些？明確3：可分為全局路徑規(guī)劃方法、局部路徑規(guī)劃方法和混合路徑規(guī)劃方法三種。1.全局路徑規(guī)劃全局路徑規(guī)劃是基于先驗(yàn)完全信息，按照一定的算法搜尋一條最優(yōu)或者近似最優(yōu)的無碰撞路徑。2.局部路徑規(guī)劃是對(duì)環(huán)境局部未知或完全未知，是基于傳感器信息。隨著自主車輛的運(yùn)動(dòng)，通過傳感器為自主車輛提供有用的信息，從而能夠確定出障礙物和目標(biāo)點(diǎn)的位置，規(guī)劃出一條由起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑。提問4：決策規(guī)劃的要求有哪些？明確4：具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.車輛應(yīng)該在自動(dòng)避開所有障礙物的前提下，到達(dá)指定的目的地。2.車輛安全到達(dá)目的地所用的時(shí)間最短，路程最短。3.采用的路徑簡單可靠，以便簡單實(shí)現(xiàn)對(duì)無人車的控制。4.車輛行駛的路徑盡量不重復(fù)或者少重復(fù)。5.車輛選用合適的行駛策略，減少車輛的能量消耗。提問5：決策規(guī)劃的方法有哪些？明確5：1.目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)是對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車周邊的目標(biāo)進(jìn)行未來比較短時(shí)間內(nèi)的行為和軌跡預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)信息可附加在目標(biāo)感知結(jié)果中，與環(huán)境感知信息一并發(fā)送給下層的決策端，為汽車安全決策規(guī)劃提供信息依據(jù)。主要包括三種：（1）基于運(yùn)動(dòng)模型的卡爾曼濾波方法（2）基于馬爾可夫鏈的預(yù)測(cè)方法（3）基于數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。2.行為決策包括基于規(guī)則的行為決策方法和基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的行為決策方法。3.路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主駕駛的基礎(chǔ)，其作用是在當(dāng)前工作環(huán)境中按照某種性能指標(biāo)搜索出一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)路徑。4.路徑規(guī)劃步驟一般步驟主要包括環(huán)境建模、路徑搜索和路徑平滑三個(gè)環(huán)節(jié)。（1）環(huán)境建模環(huán)境建模是路徑規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)，目的是建立一個(gè)便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行路徑規(guī)劃所使用的環(huán)境模型，即將實(shí)際的物理空間抽象成算法能夠處理的抽象空間，實(shí)現(xiàn)相互間的映射。（2）路徑搜索路徑搜索階段是在環(huán)境模型的基礎(chǔ)上應(yīng)用相應(yīng)算法尋找一條行走路徑，使預(yù)定的性能函數(shù)獲得最優(yōu)值。（3）路徑平滑通過相應(yīng)算法搜索出的路徑并不一定是一條運(yùn)動(dòng)體可以行走的可行路徑，需要作進(jìn)一步處理與平滑才能使其成為一條實(shí)際可行的路徑。三、布置作業(yè)課題任務(wù)二認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策規(guī)劃技術(shù)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容2.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成3.能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍素質(zhì)目標(biāo)：1.通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容2.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成3.能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍教學(xué)難點(diǎn)1.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成2.能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車的行為決策是基于環(huán)境感知和導(dǎo)航子系統(tǒng)的信息輸出，所以研究清楚上述兩項(xiàng)十分關(guān)鍵。今天，我們一起來學(xué)習(xí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)。二、教學(xué)過程同學(xué)們，我們先明確控制執(zhí)行的概念，了解什么是控制執(zhí)行。提問1：控制執(zhí)行的概念？明確1：控制執(zhí)行是整個(gè)自動(dòng)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(jié)論付諸實(shí)踐的執(zhí)行者。提問2：控制執(zhí)行的類型有哪些？明確2：主要包括車輛的縱向運(yùn)動(dòng)控制和側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制縱向運(yùn)動(dòng)控制，即車輛的制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)控制。側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制，即通過輪胎力的控制以及方向盤角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車的規(guī)劃路徑跟蹤?？刂茍?zhí)行需要借助復(fù)雜的汽車動(dòng)力學(xué)完成主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)由軟件部分的智能車載操作系統(tǒng)與硬件部分的高性能車載集成計(jì)算平臺(tái)聯(lián)合組成。智能車載操作系統(tǒng)融合了內(nèi)容服務(wù)商和運(yùn)營服務(wù)商的數(shù)據(jù)，以及車內(nèi)人機(jī)交互服務(wù)，能夠?yàn)槌丝吞峁┲艿降膫€(gè)性化服務(wù)，目前的主流操作系統(tǒng)包括Windows、Linux、Android、QNX、YunOS(阿里云系統(tǒng))等。提問3：控制執(zhí)行的方法有哪些?明確3：目前控制執(zhí)行主流的控制算法主要有PID控制、模型預(yù)測(cè)控制、滑?？刂迫?。1.PID控制PID控制簡稱比例、積分和微分控制。2.模型預(yù)測(cè)控制MPC主要由模型預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋調(diào)整3部分組成。3.滑?？刂苹？刂疲⊿MC）是一類特殊的非線性變結(jié)構(gòu)控制，其非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性，滑?？刂疲⊿MC）是一類特殊的非線性變結(jié)構(gòu)控制，其非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性。提問4：什么是線控技術(shù)？明確4：線控技術(shù)是將駕駛員的操作動(dòng)作經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)傳遞控制，替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)，并由電信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)控制目的。提問5：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)明確5：1.概念：線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險(xiǎn)必要的關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向提供了良好的硬件基礎(chǔ)，其性能直接影響主動(dòng)安全與駕乘體驗(yàn)。2.優(yōu)勢(shì)：可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等3.結(jié)構(gòu)：主要由方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和ECU三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等輔助模塊組成。轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩電機(jī)。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等。電源系統(tǒng)承擔(dān)控制器、執(zhí)行電機(jī)以及其他車用電機(jī)的供電任務(wù)，用以保證電網(wǎng)在大負(fù)荷下穩(wěn)定工作。自動(dòng)防故障系統(tǒng)是保證在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時(shí)，提供冗余式安全保障。4.工作原理駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測(cè)量到的駕駛員意圖轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，連同整車其他的信號(hào)，如車速信號(hào)等，通過總線傳輸給ECU，ECU再根據(jù)設(shè)定好的算法計(jì)算出前輪轉(zhuǎn)角并將該信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向電機(jī)完成轉(zhuǎn)向，另外通過轉(zhuǎn)向阻力傳感器獲得轉(zhuǎn)向阻力信息后，根據(jù)回正力矩算法，將回正力矩大小傳遞給駕駛員完成路感反饋。并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬生成反饋轉(zhuǎn)矩，同時(shí)控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。5.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)電機(jī)中的開關(guān)管斷路、旋變信號(hào)異常和溫度傳感器異常等故障發(fā)生概率較高，對(duì)系統(tǒng)影響也較大；傳感器中的短路、開路和機(jī)械故障等對(duì)系統(tǒng)影響較大，但是發(fā)生頻率不高；通信總線中的接頭接觸不良對(duì)系統(tǒng)影響較大且發(fā)生概率較高。提問6：線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)明確6：線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（DBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)。1.線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由于電動(dòng)汽車整車控制單元（VCU）的主要功能是通過接收車速信號(hào)、加速度信號(hào)以及加速踏板位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)扭矩需求的計(jì)算，然后發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令給電機(jī)控制單元，進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，所以通過整車控制單元VCU的速度控制接囗來實(shí)現(xiàn)線控驅(qū)動(dòng)控制。2.線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在先進(jìn)輔助駕駛的應(yīng)用在L3/L4級(jí)別自動(dòng)駕駛情況下，新能源汽車線控驅(qū)動(dòng)架構(gòu)將以中央傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)為主。中央傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)有四種布置方式：發(fā)動(dòng)機(jī)+后橋電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（不帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+三電機(jī)。提問7：制動(dòng)控制概念、分類、組成及原理明確7：是將原有的制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)通過改裝轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)，通過加速踏板位置傳感器接收駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，產(chǎn)生制動(dòng)電控信號(hào)并傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺反饋給駕駛?cè)恕?.線控制動(dòng)系統(tǒng)分類、組成及原理線控制動(dòng)控制技術(shù)分為：電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）、電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）。2..線控制動(dòng)系統(tǒng)組成⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)組成EHB主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB組成EMB系統(tǒng)主要由電子機(jī)械制動(dòng)器、ECU和傳感器等組成。3.線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理當(dāng)正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。ECU通過傳感器信號(hào)判斷駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，并通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用閥打開，EHB變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。制動(dòng)踏板輸入信號(hào)后驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主缸中的制動(dòng)液通過備用閥流入連接各個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，進(jìn)入常規(guī)的液壓系統(tǒng)制動(dòng)模式，保證車輛制動(dòng)的必要安全保障。⑵⑴EMB系統(tǒng)工作原理EMB工作時(shí)，制動(dòng)控制單元ECU接收制動(dòng)踏板傳來的踏板行程信號(hào)，ECU計(jì)算出踩制動(dòng)踏板的速度信號(hào)并結(jié)合車輛速度、加速度等其他電信號(hào)，明確汽車行駛狀態(tài)，分析各個(gè)車輪上的制動(dòng)需求，計(jì)算出各個(gè)車輪的最佳制動(dòng)力矩大小后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，分別控制各車輪上的電子機(jī)械制動(dòng)器中工作電機(jī)的電流大小和轉(zhuǎn)角，通過電子機(jī)械制動(dòng)器中的減速增矩以及運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)鉗塊的夾緊，產(chǎn)生足夠的制動(dòng)摩擦力矩。提問8：車身縱向、側(cè)向控制分類、組成及原理明確8：1.車身縱向運(yùn)動(dòng)控制縱向運(yùn)動(dòng)控制是指通過對(duì)油門和制動(dòng)的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)期望車速的精準(zhǔn)跟隨。采用油門和制動(dòng)綜合控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)定速度的跟蹤。⑴車身縱向運(yùn)動(dòng)控制分類①直接式運(yùn)動(dòng)控制②分層式運(yùn)動(dòng)控制⑵縱向運(yùn)動(dòng)控制基本原理縱向運(yùn)動(dòng)控制基本原理是根據(jù)預(yù)定速度和無人駕駛汽車實(shí)測(cè)速度的偏差，通過節(jié)氣門控制器和制動(dòng)控制器根據(jù)各自的算法分別得到節(jié)氣門控制量和制動(dòng)控制量。切換規(guī)則根據(jù)節(jié)氣門控制量、速度控制量和速度偏差選擇節(jié)氣門控制還是制動(dòng)控制。未選擇的控制系統(tǒng)回到初始位置，如果按照切換規(guī)則選擇了節(jié)氣門控制，則制動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將回到零初始位置。2.車身側(cè)向控制（1）側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制的分類型按環(huán)境感知傳感系統(tǒng)①非前瞻式參考系統(tǒng)②前瞻式參考系統(tǒng)按智能網(wǎng)聯(lián)汽車側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)方法①基于模型的系統(tǒng)控制方法②無模型的系統(tǒng)控制方法⑵側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制基本原理側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制基本原理是根據(jù)期望軌跡和無人駕駛汽車實(shí)測(cè)軌跡的偏差，轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)算法得到轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角控制量，最終實(shí)現(xiàn)車輛沿期望軌跡行駛。三、布置作業(yè)課題任務(wù)一認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)（ADAS）課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)概念和內(nèi)容2.能了解先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的工作原理和工作過程3.能了解先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)類型素質(zhì)目標(biāo)：1.通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.能描述智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)概念和內(nèi)容2.能了解先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的工作原理和工作過程3.能了解先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)類型教學(xué)難點(diǎn)1.能了解先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的工作原理和工作過程2.能了解先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)類型教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)（ADAS）通過環(huán)境感知傳感器、汽車自身傳感器感知汽車本身狀態(tài)和環(huán)境信息，并將之傳遞給控制單元，控制單元經(jīng)過相應(yīng)的處理后指令相應(yīng)執(zhí)行單元?jiǎng)幼?。今天，我們一起來學(xué)習(xí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)相關(guān)知識(shí)。二、教學(xué)過程同學(xué)們，我們先明確智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)的概念，了解什么是智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)。提問1：智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)的概念？明確1：先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（AdvancedDriverAssistanceSystems，簡稱ADAS），又稱為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，是指利用安裝在車輛上的傳感器、通信、決策及執(zhí)行等裝置，監(jiān)測(cè)駕駛?cè)?、車輛及其行駛環(huán)境并通過影像、燈光、聲音、觸覺提示/警告或控制等方式輔助駕駛?cè)藞?zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)或主動(dòng)避免/減輕碰撞危害的各類系統(tǒng)的總稱。提問2：先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)是？明確2：提問3：先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的工作原理是?明確3：通過安裝在車上的各式各樣傳感器(毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、單雙目攝像頭以及衛(wèi)星導(dǎo)航)。提問4：先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的工作過程是怎樣？明確4：先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的工作過程也分為三步:1.信息采集2.信息分析與指令下達(dá)3.執(zhí)行動(dòng)作提問5：先進(jìn)駕駛與輔助技術(shù)類型有哪些？明確5：ADAS可分為:改善視野類ADAS、預(yù)警類ADAS、自主控制類ADAS、其他類型ADAS等。1.改善視野類ADAS改善視野類ADAS是指通過環(huán)境感知傳感器、V2X通信技術(shù)等擴(kuò)大駕駛?cè)艘曇胺秶?，從而提高駕駛?cè)艘曇拜^差環(huán)境下行車安全的駕駛輔助系統(tǒng)，包括夜視輔助系統(tǒng)、全息影像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和自適應(yīng)照明系統(tǒng)等。2.預(yù)警類ADAS預(yù)警類ADAS是指自動(dòng)監(jiān)測(cè)車輛可能發(fā)生的危險(xiǎn)并提醒駕駛?cè)?，從而防止發(fā)生危險(xiǎn)或減輕事故傷害的駕駛輔助系統(tǒng)，包括：車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)和盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。3.自主控制類ADAS自主控制類ADAS是指自動(dòng)監(jiān)測(cè)車輛可能發(fā)生的危險(xiǎn)并提醒，必要時(shí)系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)介入車，通過控制車輛的橫、縱向運(yùn)動(dòng)防止發(fā)生危險(xiǎn)或減輕事故傷害的駕駛輔助系統(tǒng)，包括：車道保持輔助系統(tǒng)、自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)和換道輔助系統(tǒng)等。4.其他類型ADAS智能網(wǎng)聯(lián)汽車還有其他類型的ADAS，比如：用于監(jiān)視駕駛?cè)司駹顟B(tài)的疲勞檢測(cè)系統(tǒng)、分神駕駛檢測(cè)系統(tǒng)等。三、布置作業(yè)課題任務(wù)二認(rèn)知視野類ADAS技術(shù)課時(shí)1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能了解視野類ADAS的類型、功能2.能了解汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)3.能了解汽車全景泊車系統(tǒng)素質(zhì)目標(biāo)：1.通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1.能了解視野類ADAS的類型、功能2.能了解汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)3.能了解汽車全景泊車系統(tǒng)教學(xué)難點(diǎn)1.能了解視野類ADAS的類型、功能2.能了解汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)3.能了解汽車全景泊車系統(tǒng)教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入由于駕駛盲區(qū)、光線和天氣等的影響，駕駛?cè)送?/p>