智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù) 課件 項目5 智能網(wǎng)聯(lián)汽車車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

PART05智能網(wǎng)聯(lián)汽車車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)TASK01

車聯(lián)網(wǎng)認知任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**情景引入**

我國人民精神文化生活的不斷豐富，綠色生產(chǎn)生活方式和美麗中國的目標逐步實現(xiàn)，大大促進了車聯(lián)網(wǎng)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應用，“聰明的車、智慧的路、靈活的網(wǎng)”已逐漸融入了人們的生活。作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)專業(yè)學生的你，該如何向他人介紹車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)呢？一、車聯(lián)網(wǎng)的概念及方式任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**1．車與云端之間的通信（V2N）

車與云端（也可稱車與網(wǎng)絡）（Vehicle-To-Network，V2N），車與云端之間的通信是指車輛通過衛(wèi)星無線通信或移動蜂窩等無線通信技術(shù)實現(xiàn)與車聯(lián)網(wǎng)服務平臺的信息傳輸，接受平臺下達的控制指令，實時共享車輛數(shù)據(jù)，同時能夠讓車輛通過移動網(wǎng)絡與云端的服務器相連，進而實現(xiàn)導航、娛樂、防盜等應用功能。一、車聯(lián)網(wǎng)的概念及方式任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**2．車與車之間的通信（V2V）

車與車（Vehicle-To-Vehicle，V2V），車與車之間的通信是指車輛與車輛之間實現(xiàn)信息交流與信息共享，包括車輛位置、行駛速度等車輛狀態(tài)信息，可用于判斷道路車流狀況。最典型的應用就是防止車輛的各種剮蹭、碰撞和追尾等。一、車聯(lián)網(wǎng)的概念及方式任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**3．車與路之間的通信（V2R）

車與路（Vehicle-To-Road，V2R），車與路之間的通信是指車輛與道路及路邊的基礎設施進行數(shù)據(jù)的交換（比如可以獲取紅綠燈、各種道路指示牌信息等），用于監(jiān)測道路路面狀況，引導車輛選擇最佳行駛路徑。一、車聯(lián)網(wǎng)的概念及方式任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**4．車與人之間的通信（V2P）

車與人（Vehicle-To-Pedestrian，V2P），車與人之間的通信是指車輛可以通過Wi-Fi、藍牙、蜂窩等無線通信手段感知行人的位置和行動軌跡，從而實現(xiàn)更加安全的行駛。此外車輛還可以通過V2P技術(shù)向行人發(fā)出語音警告，或向車輛發(fā)出剎車指令，以防止交通事故的發(fā)生。一、車聯(lián)網(wǎng)的概念及方式任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**5．車內(nèi)設備之間的通信（總線技術(shù)）

車內(nèi)設備之間的通信是指車輛內(nèi)部各設備之間的信息數(shù)據(jù)傳輸，用于對設備狀態(tài)的實時檢測與運行控制，建立數(shù)字化的車內(nèi)控制系統(tǒng)。二、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**1．車輛和車載系統(tǒng)2．車輛標識系統(tǒng)3．路邊設備系統(tǒng)4．通信系統(tǒng)三、車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**1．射頻識別技術(shù)

射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術(shù)是通過無線射頻信號實現(xiàn)物體識別的一種技術(shù)，具有非接觸、雙向通信、自動識別等特征，對人體和物體均有較好的效果。

不但可以感知物體的位置，還能感知物體的移動狀態(tài)并進行跟蹤。三、車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**2．傳感網(wǎng)絡技術(shù)

不同的傳感器組成一個龐大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，動態(tài)采集一切車聯(lián)網(wǎng)服務所需要的原始數(shù)據(jù)，如車輛位置、狀態(tài)參數(shù)、交通信息等。3．衛(wèi)星定位技術(shù)

GPS技術(shù)北斗衛(wèi)星技術(shù)三、車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**4．無線通信技術(shù)

在各種無線傳輸技術(shù)的支持下，數(shù)據(jù)可以在服務器的控制下進行交換，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)的實時傳輸，并通過指令的傳輸實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)車輛的實時監(jiān)測和控制。5．大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

常見的大數(shù)據(jù)技術(shù)包括信息管理系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘、聚類分析等。6．標準及安全體系

四、車聯(lián)網(wǎng)的應用任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**資訊信息**1．車輛安全方面2．交通控制方面3．信息服務方面4．智慧城市與智能交通方面任務一

車聯(lián)網(wǎng)認知**任務實施**TASK02常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知**情景引入**

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應用，讓汽車內(nèi)的控制元件越來越多，為了能夠協(xié)同工作，它們之間需要不斷進行信息交互，你知道它們是如何進行無障礙通信的嗎？一、車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)概述任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊1．汽車車內(nèi)網(wǎng)絡定義

汽車車內(nèi)網(wǎng)絡也稱為車載網(wǎng)絡，是指將汽車上所有的傳感器、執(zhí)行器和電子控制單元（簡稱電控單元）進行有效連接，構(gòu)成的通信形式。**資訊信息**一、車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)概述任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊2．車載網(wǎng)絡的組成

車載網(wǎng)絡主要由電控單元、數(shù)據(jù)總線、網(wǎng)絡、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)關(guān)等組成。**資訊信息**一、車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)概述任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊3．車載網(wǎng)絡的分類

美國汽車工程師學會（SAE）提出將車載網(wǎng)絡劃分為5種類型，分別為A類低速網(wǎng)絡、B類中速網(wǎng)絡、C類高速網(wǎng)絡、D類多媒體網(wǎng)絡和E類安全應用網(wǎng)絡。**資訊信息**4.D類網(wǎng)絡2.B類總線1.A類網(wǎng)絡3.C類網(wǎng)絡5.E類網(wǎng)絡一、車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)概述任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**3．車載網(wǎng)絡的分類（1）A類低速網(wǎng)絡:傳輸速率一般小于10kbit/s（千比特每秒)，主流協(xié)議是LIN（局域互聯(lián)網(wǎng)絡），主要用于電動門窗、電動座椅、照明系統(tǒng)等（2）B類中速網(wǎng)絡：傳輸速率在10~125kbit/s之間，對實時性要求不太高，主要面向獨立模塊之間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡；主流協(xié)議是低速CAN（控制器局域網(wǎng)絡），主要用于故障診斷、空調(diào)、儀表顯示一、車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)概述任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**3．車載網(wǎng)絡的分類（3）C類高速網(wǎng)絡：傳輸速率在125~1000kbit/s之間，對實時性要求高，主要面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)；主流協(xié)議是高速CAN、FlexRay等，主要用于發(fā)動機控制、ABS、ASR、ESP、懸架控制等（4）D類多媒體網(wǎng)絡：傳輸速率在250kbit/s~100Mbit/s之間，網(wǎng)絡協(xié)議主要有MOST、以太網(wǎng)、藍牙、ZigBee技術(shù)等，主要用于要求傳輸效率較高的多媒體系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等（5）E類安全網(wǎng)絡：傳輸速率為10Mbit/s，主要面向汽車安全系統(tǒng)的網(wǎng)絡一、車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)概述任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**3．車載網(wǎng)絡的分類不同類型的車載網(wǎng)絡需要通過網(wǎng)關(guān)進行信號的解析交換，使不同的網(wǎng)絡類型能夠相互協(xié)調(diào)，保證車輛各系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。二、CAN總線的認知任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**1．CAN總線概述

任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**二、CAN總線的認知2．CAN總線的特點（1）多主控制（2）消息的優(yōu)先級（3）系統(tǒng)的柔軟性（4）高速度和遠距離（5）遠程數(shù)據(jù)請求（6）錯誤檢測、通知、恢復功能（7）故障封閉（8）同時連接多個單元任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊1．LIN總線概述

專門為汽車開發(fā)的一種低成本串行通信網(wǎng)絡，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。**資訊信息**三、LIN總線的認知LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸速率為20kbit/s，媒體訪問方式為單主多從，通常用來輔助CAN總線工作。任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊2．LIN總線的特點

（1）LIN總線的通信是基于SCI數(shù)據(jù)格式（接收和發(fā)送都采用非歸零數(shù)據(jù)格式），媒體訪問采用單主節(jié)點、多從節(jié)點的方式，數(shù)據(jù)優(yōu)先級由主節(jié)點決定，靈活性好。（2）一條LIN總線最多可以連接16個節(jié)點，共有64個標識符。（3）LIN總線采用低成本的單線連接，傳輸速率最高可達20kbit/s。（4）不需要進行仲裁，同時在從節(jié)點中無須石英或陶瓷振蕩器，只采用片內(nèi)振蕩器就可以實現(xiàn)自同步，從而降低硬件成本。**資訊信息**三、LIN總線的認知任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊2．LIN總線的特點（5）幾乎所有的微控制單元均具備LIN所需硬件，且實現(xiàn)費用較低。（6）網(wǎng)絡通信具有可預期性，信號傳播時間可預先計算。（7）通過主機節(jié)點可將LIN與上層網(wǎng)絡（CAN）相連接，實現(xiàn)LIN的子總線輔助通信功能，從而優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡效率和可靠性。（8）LIN總線通信距離最大不超過40m，LIN總線主要應用于車窗、門鎖、開關(guān)面板、后視鏡等。**資訊信息**三、LIN總線的認知任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**四、FlexRay總線的認知1．FlexRay總線概述

FlexRay是專為車內(nèi)局域網(wǎng)設計的一種具備故障容錯的高速可確定性車載總線系統(tǒng)。采用了基于時間出發(fā)的機制且具有高帶寬、容錯性好等特點，在實時性、可靠性及靈活性方面都有很大的優(yōu)勢，非常適用于安全性要求較高的線控場合及帶寬要求高的場合。任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**四、FlexRay總線的認知2．FlexRay總線的特點

（1）數(shù)據(jù)傳輸速率高（2）可靠性好（3）確定性好（4）靈活性好任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**四、FlexRay總線的認知3．FlexRay總線的應用

（1）替代CAN總線：數(shù)據(jù)傳輸速率要求超過CAN的應用，F(xiàn)lexRay替代多條CAN總線（2）用做“數(shù)據(jù)主干網(wǎng)”：數(shù)據(jù)傳輸速率高，且支持多種拓撲結(jié)構(gòu)，非常適合于車輛主干網(wǎng)絡，連接多個獨立網(wǎng)絡（3）用于分布式測控系統(tǒng)：分布式測控系統(tǒng)用戶要求確切知道消息到達時間，且消息周期偏差非常小，如動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)的一體化控制中。（4）用于高安全性要求的系統(tǒng)：FlexRay本身不能確保系統(tǒng)安全，但它具備大量功能以支持面向安全的系統(tǒng)設計任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**五、MOST總線的認知1．MOST總線概述MOST總線是使用光纖或雙絞線作為傳輸介質(zhì)的環(huán)形網(wǎng)絡，可以同時傳輸音/視頻流數(shù)據(jù)、異步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，支持高達150Mbit/s的傳輸速率。任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**2．MOST總線的特點

（1）保證低成本條件下，最高可以達到147.5Mbit/s的速率（2）無論是否有主控計算機都可以工作（3）支持聲音和壓縮圖像的實時處理（4）支持數(shù)據(jù)的同步和異步傳輸（5）發(fā)送/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（6）支持多種網(wǎng)絡連接方式，提供MOST設備標準（7）通過采用MOST，可以減輕線束的質(zhì)量（8）光纖網(wǎng)絡不會受到電磁輻射干擾與搭鐵環(huán)的影響五、MOST總線的認知任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**六、以太網(wǎng)的認知1．以太網(wǎng)概述

以太網(wǎng)包括標準以太網(wǎng)（10Mbit/s）、快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）、千兆以太網(wǎng)（1000Mbit/s）和萬兆以太網(wǎng)（10Gbit/s）。任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**六、以太網(wǎng)的認知2．以太網(wǎng)特點（1）數(shù)據(jù)傳輸速率高：最大傳輸速率能達到10Gbit/s，并且還在提高，比任何一種現(xiàn)場總線都快（2）應用廣泛：以太網(wǎng)是一種標準的開放式網(wǎng)絡，不同廠商的設備很容易互聯(lián)（3）容易與信息網(wǎng)絡集成，有利于資源共享：由于具有相同的通信協(xié)議，以太網(wǎng)能實現(xiàn)與Internet的無縫連接，方便車輛網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡的通信任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知自動防故障系統(tǒng)電源模塊**資訊信息**六、以太網(wǎng)的認知2．以太網(wǎng)特點（4）支持多種物理介質(zhì)和拓撲結(jié)構(gòu)：以太網(wǎng)支持多種傳輸介質(zhì)，包括同軸電纜、雙絞線、光纜、無線等，使用戶可根據(jù)帶寬、距離、價格等因素作多種選擇（5）軟硬件資源豐富：大量的軟件資源和設計經(jīng)驗可以顯著降低系統(tǒng)的開發(fā)成本，加快系統(tǒng)的開發(fā)和推廣速度（6）可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ螅很囕d網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)，可以避免其發(fā)展游離于計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展主流之外，從而使車載網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡技術(shù)互相促進，共同發(fā)展**任務實施**任務二常用車內(nèi)網(wǎng)通信技術(shù)認知TASK03車外網(wǎng)通信技術(shù)認知**情景引入**

小李在龍子湖體驗園區(qū)乘坐了宇通客車的無人駕駛車輛“小宇”，發(fā)現(xiàn)“小宇”可以在沒有轉(zhuǎn)向盤的情況下自行避讓行人，這是怎么實現(xiàn)的呢？任務三車外網(wǎng)通信技術(shù)認知一、專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)自動防故障系統(tǒng)電源模塊1．專用短程通信技術(shù)

**資訊信息**任務三車外網(wǎng)通信技術(shù)認知DSRC（專用短程通信技術(shù)）是一種高效的短程無線通信技術(shù)，它可以實現(xiàn)在特定小區(qū)域內(nèi)對高速運動下的移動目標的識別和雙向通信，例如車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎設施（V2I）雙向通信，實時傳輸圖像、語音和數(shù)據(jù)信息，將車輛和道路有機連接。一、專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)自動防故障系統(tǒng)電源模塊2．專用短程通信技術(shù)在汽車上的應用

**資訊信息**任務三車外網(wǎng)通信技術(shù)認知一、專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)自動防故障系統(tǒng)電源模塊3．V2X車輛通信系統(tǒng)的構(gòu)成

**資訊信息**任務三車外網(wǎng)通信技術(shù)認知V2X車輛通信系統(tǒng)一般由車載單元（OBU）、路側(cè)單元（RSU）和專用短程通信協(xié)議三部分組成。汽車通信主要包括車載單元（OBU）之間的通信（V2V）、車載單元（OBU）與路側(cè)單元（RSU）之間的通信（V2R），以及車載單元/路側(cè)單元和云端網(wǎng)絡的通信（V2N）。車載單元OBU路側(cè)單元RSU一、專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)4．專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)的指標要求

**資訊信息**任務三車外網(wǎng)通信技術(shù)認知

專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)是基于802.11p、IEEE1609、SAEJ2735、SAEJ2945標準的汽車專用短程通信技術(shù)。

專用短程通信汽車自組網(wǎng)主要采用的無線頻率是美國使用的5.9GHz頻段。專用短程通信汽車自組網(wǎng)的車載單元單節(jié)點覆蓋范圍最高300m。專用短程通信汽車自組網(wǎng)的傳輸距離需要大于高速路上的安全車距，一般在100m。一、專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)5．專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢

**資訊信息**任務三車外網(wǎng)通信技術(shù)認知（1）采用分布式控制方式。（2）可支持高于192km/h的車速下的動態(tài)快速自組網(wǎng)，一般高速路的車速都在其支持范圍，自維護路由。（3）可以隨時建立網(wǎng)絡，在沒有其他通信設施的情況下使用。（4）無中心的點對點通信，不受固定拓撲結(jié)構(gòu)的限制，不依賴于任何預設的網(wǎng)絡基礎設施，建網(wǎng)成本低。一、專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)5．專用短程通信汽車自組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢

**資訊信息**任務三車外網(wǎng)通信技術(shù)認知（5）DSRC通訊距離短，發(fā)射的數(shù)據(jù)量較少，發(fā)射功率較低，功耗和能源消耗較低，工作時長較長。（6）設備小巧，更換維護方便。（7