2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程的無人駕駛技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.無人駕駛汽車在行駛過程中，需要感知周圍環(huán)境（其他車輛、行人、交通標(biāo)志等），這種系統(tǒng)特性主要體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)的哪個(gè)基本概念？A.系統(tǒng)的層次性B.系統(tǒng)與環(huán)境相互作用C.系統(tǒng)的整體性D.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性2.將無人駕駛系統(tǒng)分解為感知子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)和執(zhí)行子系統(tǒng)，這種做法主要體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的哪種原則？A.目標(biāo)導(dǎo)向原則B.分解協(xié)調(diào)原則C.最優(yōu)化原則D.動(dòng)態(tài)原則3.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型常用于分析無人駕駛技術(shù)普及對城市交通流的影響，這主要運(yùn)用了系統(tǒng)科學(xué)的哪種方法？A.系統(tǒng)建模方法B.系統(tǒng)仿真方法C.系統(tǒng)分析法D.系統(tǒng)優(yōu)化方法4.無人駕駛汽車的傳感器（如攝像頭、激光雷達(dá)）和執(zhí)行器（如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)）是系統(tǒng)的基本組成要素，這對應(yīng)了系統(tǒng)科學(xué)哪個(gè)概念？A.系統(tǒng)功能B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)C.系統(tǒng)目標(biāo)D.系統(tǒng)環(huán)境5.在無人駕駛系統(tǒng)的需求分析階段，識(shí)別“系統(tǒng)應(yīng)在任何情況下都能確保乘客安全”這一需求，這屬于系統(tǒng)工程生命周期的哪個(gè)階段？A.概念階段B.開發(fā)階段C.部署階段D.運(yùn)營階段6.無人駕駛系統(tǒng)涉及多個(gè)子系統(tǒng)（感知、決策、控制等）的協(xié)同工作，系統(tǒng)整體性能可能大于各部分性能之和，這體現(xiàn)了系統(tǒng)的哪種特性？A.相關(guān)性B.整體性C.目的性D.開放性7.為了評估無人駕駛系統(tǒng)在不同復(fù)雜交通場景下的安全性，需要進(jìn)行大量測試，這體現(xiàn)了系統(tǒng)工程哪種方法論？A.V模型B.PDCA循環(huán)C.質(zhì)量功能展開D.系統(tǒng)思維8.無人駕駛汽車需要根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況調(diào)整行駛速度和路線，這種自調(diào)整能力體現(xiàn)了系統(tǒng)的哪種特性？A.目的性B.動(dòng)態(tài)性C.相關(guān)性D.層次性9.系統(tǒng)工程中的“系統(tǒng)開環(huán)”和“系統(tǒng)閉環(huán)”概念，在無人駕駛車輛的路徑規(guī)劃和速度控制中均有體現(xiàn)，這說明了系統(tǒng)方法論的什么特點(diǎn)？A.理論通用性B.方法多樣性C.工具依賴性D.目標(biāo)導(dǎo)向性10.在無人駕駛技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用冗余設(shè)計(jì)（如多個(gè)傳感器、多套控制系統(tǒng)）主要是為了提高系統(tǒng)的哪個(gè)屬性？A.可靠性B.效率性C.經(jīng)濟(jì)性D.可擴(kuò)展性二、名詞解釋（每題3分，共15分）1.系統(tǒng)邊界2.系統(tǒng)反饋3.系統(tǒng)生命周期4.V模型5.車路協(xié)同（V2X）三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述系統(tǒng)科學(xué)視角下分析無人駕駛系統(tǒng)的主要優(yōu)勢。2.簡述系統(tǒng)工程中需求分析的重要性及其在無人駕駛系統(tǒng)中的應(yīng)用。3.簡述無人駕駛系統(tǒng)中感知、決策、執(zhí)行三個(gè)子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。4.簡述無人駕駛技術(shù)發(fā)展面臨的主要系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。四、論述題（每題10分，共30分）1.運(yùn)用系統(tǒng)思維，論述如何對無人駕駛車輛的“安全性與可靠性”進(jìn)行系統(tǒng)分析與評估。2.結(jié)合系統(tǒng)工程的方法論，論述在無人駕駛系統(tǒng)的開發(fā)和部署過程中應(yīng)如何進(jìn)行有效的系統(tǒng)集成與管理。3.從系統(tǒng)科學(xué)與工程的角度，探討無人駕駛技術(shù)的廣泛應(yīng)用可能帶來的社會(huì)性影響，并提出相應(yīng)的應(yīng)對策略思考。---試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.A6.B7.A8.B9.A10.A二、名詞解釋1.系統(tǒng)邊界：指明系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的分界線，明確哪些要素和關(guān)系屬于系統(tǒng)內(nèi)部，哪些屬于外部環(huán)境。在無人駕駛系統(tǒng)中，系統(tǒng)邊界可以界定為從傳感器感知到車輛執(zhí)行動(dòng)作的整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，或進(jìn)一步擴(kuò)展到包含云端、其他車輛、基礎(chǔ)設(shè)施等更廣泛的V2X環(huán)境。2.系統(tǒng)反饋：指系統(tǒng)輸出的一部分重新返回輸入端，對系統(tǒng)的后續(xù)行為產(chǎn)生影響。在無人駕駛系統(tǒng)中，傳感器感知到的實(shí)際道路狀況（輸出）被用來修正或調(diào)整決策和控制系統(tǒng)（輸入），形成閉環(huán)控制，這就是典型的反饋機(jī)制，確保車輛行為與環(huán)境保持一致。3.系統(tǒng)生命周期：指系統(tǒng)從概念提出、開發(fā)研制、部署運(yùn)行到最終廢棄的整個(gè)過程所經(jīng)歷的階段。無人駕駛系統(tǒng)同樣遵循生命周期，包括概念階段（需求定義）、開發(fā)階段（設(shè)計(jì)、集成、測試）、部署階段（投放市場、運(yùn)營）和衰退階段（技術(shù)更新、系統(tǒng)淘汰）。4.V模型：一種常用于軟件工程和系統(tǒng)工程的測試方法論，其測試流程圖形似字母“V”。V模型強(qiáng)調(diào)開發(fā)階段的每個(gè)階段（需求、設(shè)計(jì)、編碼）都對應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的測試階段（驗(yàn)收測試、系統(tǒng)測試、集成測試、單元測試），確保開發(fā)成果的正確性，特別適用于需求變更較少、開發(fā)周期較長的復(fù)雜系統(tǒng)，如大型無人駕駛系統(tǒng)開發(fā)。5.車路協(xié)同（V2X）：Vehicle-to-Everything（V2X）的簡稱，指車輛與周圍一切相關(guān)對象進(jìn)行信息交互的技術(shù)總稱，包括車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛與行人（V2P）、車輛與網(wǎng)絡(luò)（V2N）等。車路協(xié)同是構(gòu)建高級別無人駕駛系統(tǒng)的重要技術(shù)支撐，通過實(shí)時(shí)信息共享，提升交通效率和安全性。三、簡答題1.系統(tǒng)科學(xué)視角下分析無人駕駛系統(tǒng)的主要優(yōu)勢：首先，系統(tǒng)思維有助于全面理解無人駕駛系統(tǒng)，將其視為一個(gè)由感知、決策、控制、通信、能源等子系統(tǒng)構(gòu)成，并與交通環(huán)境相互作用的復(fù)雜大系統(tǒng)，而非孤立的技術(shù)堆砌。其次，通過分析各子系統(tǒng)間的接口、交互和反饋關(guān)系，能更深入地識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和瓶頸。再次，系統(tǒng)方法強(qiáng)調(diào)整體優(yōu)化，有助于在確保安全的前提下，提升無人駕駛系統(tǒng)的整體效率、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。最后，系統(tǒng)科學(xué)提供了建模、仿真、評估等工具，為無人駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測試和決策提供科學(xué)依據(jù)。2.系統(tǒng)工程中需求分析的重要性及其在無人駕駛系統(tǒng)中的應(yīng)用：需求分析是系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)和起點(diǎn)，它定義了系統(tǒng)必須滿足的功能、性能、約束和目標(biāo)，是后續(xù)設(shè)計(jì)、開發(fā)和測試的依據(jù)。對于無人駕駛系統(tǒng)而言，需求分析至關(guān)重要，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到系統(tǒng)的安全性、可靠性和實(shí)用性。應(yīng)用上，需求分析需要從用戶（乘客、司機(jī)、交通管理者）和系統(tǒng)本身出發(fā)，明確車輛在各種天氣、路況下的駕駛行為要求，定義感知系統(tǒng)的性能指標(biāo)，確定決策邏輯的優(yōu)先級，規(guī)定人機(jī)交互方式，并考慮倫理和法律要求，為后續(xù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供清晰的輸入。3.無人駕駛系統(tǒng)中感知、決策、執(zhí)行三個(gè)子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系：感知子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集車輛周圍環(huán)境信息（如距離、速度、顏色、信號等），是決策的輸入。決策子系統(tǒng)根據(jù)感知信息和內(nèi)部狀態(tài)（如目標(biāo)、路徑規(guī)劃），進(jìn)行邏輯判斷和規(guī)劃，生成駕駛指令（如轉(zhuǎn)向、加速、制動(dòng)）。執(zhí)行子系統(tǒng)接收決策指令，通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、油門/電門等執(zhí)行器，將指令轉(zhuǎn)化為車輛的實(shí)際動(dòng)作。三者形成緊密的閉環(huán)反饋系統(tǒng)：感知為決策提供依據(jù)，決策指導(dǎo)執(zhí)行，執(zhí)行的結(jié)果通過新的感知信息反饋回來，用于修正決策和下一輪感知，確保車輛在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。4.無人駕駛技術(shù)發(fā)展面臨的主要系統(tǒng)性挑戰(zhàn)：首先，系統(tǒng)安全性與可靠性要求極高，涉及硬件故障、軟件缺陷、傳感器欺騙、極端天氣等多種不確定性因素，需要全生命周期的嚴(yán)格保障。其次，系統(tǒng)集成復(fù)雜度高，需要融合來自不同供應(yīng)商的眾多軟硬件系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同。再次，標(biāo)準(zhǔn)化與互操作性不足，不同廠商、不同地區(qū)的系統(tǒng)可能存在兼容性問題。此外，數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)問題突出，海量傳感器數(shù)據(jù)采集和傳輸帶來風(fēng)險(xiǎn)。最后，社會(huì)接受度、法律法規(guī)完善、倫理困境以及大規(guī)模部署的經(jīng)濟(jì)性問題，都是需要系統(tǒng)性地解決的挑戰(zhàn)。四、論述題1.運(yùn)用系統(tǒng)思維，論述如何對無人駕駛車輛的“安全性與可靠性”進(jìn)行系統(tǒng)分析與評估：運(yùn)用系統(tǒng)思維分析無人駕駛安全性與可靠性，需將車輛視為一個(gè)包含硬件、軟件、人（駕駛員在L2/L3級中仍可能介入）、數(shù)據(jù)、環(huán)境等多要素交互的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。首先，進(jìn)行系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，采用故障模式與影響分析（FMEA）、危險(xiǎn)源分析（HAZOP）等方法，全面梳理從傳感器輸入到執(zhí)行器輸出的整個(gè)鏈條中可能出現(xiàn)的故障模式和潛在危害。其次，分析各子系統(tǒng)及交互點(diǎn)的脆弱性，評估不同故障組合下系統(tǒng)行為的后果。再次，構(gòu)建系統(tǒng)安全模型（如事故樹），量化分析導(dǎo)致危險(xiǎn)事件發(fā)生的概率。評估需覆蓋系統(tǒng)整個(gè)生命周期，包括設(shè)計(jì)、制造、測試、部署、運(yùn)行和維護(hù)等各階段。最后，制定系統(tǒng)性安全策略，如采用冗余設(shè)計(jì)、容錯(cuò)控制、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和仿真測試、嚴(yán)格的驗(yàn)證與驗(yàn)證（V&V）流程等，并建立持續(xù)監(jiān)控和改進(jìn)的機(jī)制，確保系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中持續(xù)保持高安全性與可靠性。2.結(jié)合系統(tǒng)工程的方法論，論述在無人駕駛系統(tǒng)的開發(fā)和部署過程中應(yīng)如何進(jìn)行有效的系統(tǒng)集成與管理：有效的系統(tǒng)集成與管理是無人駕駛系統(tǒng)開發(fā)部署成功的關(guān)鍵，需運(yùn)用系統(tǒng)工程方法論。首先，在概念階段明確系統(tǒng)邊界和接口規(guī)范，定義清晰的系統(tǒng)目標(biāo)（如不同等級自動(dòng)駕駛的功能和性能）。其次，在開發(fā)階段采用模塊化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)接口管理，確保各子系統(tǒng)（感知、決策、控制、通信等）的設(shè)計(jì)符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用V模型確保開發(fā)與測試活動(dòng)的充分覆蓋和同步進(jìn)行。加強(qiáng)配置管理，跟蹤所有變更。再次，在集成階段，按照系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，分層次、分階段地將各模塊、子系統(tǒng)集成為更大整體，進(jìn)行充分的集成測試和系統(tǒng)測試，驗(yàn)證系統(tǒng)整體功能、性能和穩(wěn)定性。最后，在部署階段，制定詳細(xì)的部署計(jì)劃，進(jìn)行小范圍試點(diǎn)運(yùn)行（Beta測試），收集實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，識(shí)別問題，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，并通過持續(xù)集成/持續(xù)部署（CI/CD）管道實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的迭代更新和故障快速響應(yīng)，確保系統(tǒng)平穩(wěn)、可靠地投入使用。3.從系統(tǒng)科學(xué)與工程的角度，探討無人駕駛技術(shù)的廣泛應(yīng)用可能帶來的社會(huì)性影響，并提出相應(yīng)的應(yīng)對策略思考：從系統(tǒng)科學(xué)與工程角度看，無人駕駛技術(shù)的廣泛應(yīng)用是一個(gè)涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、法律、倫理等多維度因素的復(fù)雜系統(tǒng)變革。其社會(huì)性影響廣泛：積極方面，可能大幅提升交通效率，減少事故，改善出行體驗(yàn)，增加生產(chǎn)力，促進(jìn)老年人、殘疾人等群體的出行便利。消極方面，可能引發(fā)大規(guī)模失業(yè)（如司機(jī)群體），加劇社會(huì)不平等（車輛所有權(quán)與使用權(quán)），帶來新的隱私和安全風(fēng)險(xiǎn)（數(shù)