智能網(wǎng)聯(lián)汽車認(rèn)知項(xiàng)目一項(xiàng)目1智能網(wǎng)聯(lián)汽車認(rèn)知項(xiàng)目2智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)認(rèn)知項(xiàng)目3智能網(wǎng)聯(lián)汽車高精度地圖與導(dǎo)航定位系統(tǒng)項(xiàng)目4智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)知項(xiàng)目5智能網(wǎng)聯(lián)汽車無線通信技術(shù)項(xiàng)目6智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能決策技術(shù)項(xiàng)目7智能網(wǎng)聯(lián)汽車線控技術(shù)項(xiàng)目8智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)全套可編輯PPT課件

CONTENTS01任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知02任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)03任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)04任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀項(xiàng)目目標(biāo)1.掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義與分級。2.掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)。3.了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)。4.了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀。知識目標(biāo)：1.能夠正確識別智能網(wǎng)聯(lián)汽車。2.理解智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用和特點(diǎn)。3.能夠?qū)χ悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車進(jìn)行級別劃分。技能目標(biāo)：1.提升獨(dú)立思考、處理和分析問題的能力。2.具有靈活思維、協(xié)同創(chuàng)新的精神。素質(zhì)目標(biāo)：項(xiàng)目導(dǎo)入公安部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,截至2024年6月底,我國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)4.4億輛。隨著汽車保有量的持續(xù)上升,能源緊缺、環(huán)境污染、氣候變暖、交通堵塞等現(xiàn)象日益突出,解決與之有關(guān)的問題成為目前社會上的焦點(diǎn)。交通擁堵已經(jīng)成為城市交通迫切需要解決的問題之一,圖1-1所示為某城市的交通擁堵狀況。智能網(wǎng)聯(lián)汽車被認(rèn)為是解決上述問題的有效方案,代表著汽車工業(yè)的未來發(fā)展方向。智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知任務(wù)一任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車是車聯(lián)網(wǎng)與智能駕駛汽車技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。各國對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義不同,其叫法也不盡相同,但終極目標(biāo)一樣,即使智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為安全的無人駕駛汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義:智能網(wǎng)聯(lián)汽車是具備環(huán)境感知、智能決策和自動(dòng)控制,或與外界信息交互,乃至協(xié)同控制功能的汽車。視頻智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及架構(gòu)任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知是指搭載先進(jìn)的車載傳感器(視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等)、控制器、執(zhí)行器等裝置和車載系統(tǒng)模塊,具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策與控制等功能,實(shí)現(xiàn)預(yù)定的駕駛?cè)蝿?wù)。“智能”是指信息互聯(lián)共享能力,即車輛采用新一代移動(dòng)通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)車內(nèi)、車與車、車與環(huán)境之間的信息交互,并由控制器進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)一步提升車輛的智能化程度和自動(dòng)駕駛能力?！熬W(wǎng)聯(lián)”是智能終端載體的形態(tài),未來以新能源汽車為主?！捌嚒敝悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車可分為：任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知從廣義上講,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是以車輛為主體和主要節(jié)點(diǎn),融合現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使車輛與外部節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同控制,最終實(shí)現(xiàn)車輛“安全、有序、高效、節(jié)能”行駛的新一代多車輛系統(tǒng),如圖1-2所示。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展階段1.智能汽車環(huán)境感知、智能決策、自動(dòng)控制以及協(xié)同控制等功能一般稱為智能功能,具備智能功能的汽車稱為智能汽車(見圖1-3)。智能汽車通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)和信息終端實(shí)現(xiàn)與車、路、人等的信息交互,使車輛具備：智能的環(huán)境感知能力,0102能夠自動(dòng)分析車輛行駛的安全及危險(xiǎn)狀態(tài),并使車輛按照人的意愿到達(dá)目的地,最終實(shí)現(xiàn)替代人來操作汽車的目的。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知目前,典型的智能汽車是具有先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(AdvancedDriverAssistanceSystems,ADAS)的車輛,ADAS包含前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)等。汽車上的ADAS配置越多,其智能化程度越高。小鵬G9如圖1-4所示,它配置了前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、倒車車側(cè)預(yù)警系統(tǒng)、開門預(yù)警系統(tǒng)等,屬于智能化較高的智能汽車。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知無人駕駛汽車網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛汽車智能汽車的自動(dòng)化程度越高,越接近于自動(dòng)駕駛汽車;智能汽車的網(wǎng)聯(lián)化程度越高,越接近于網(wǎng)聯(lián)汽車;智能汽車的自動(dòng)化和網(wǎng)聯(lián)化程度越高,越接近于無人駕駛汽車。智能汽車的發(fā)展方向任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知2.自動(dòng)駕駛汽車自動(dòng)駕駛汽車是指汽車至少在某些具有關(guān)鍵安全性的控制功能方面無須駕駛員直接操作即可自動(dòng)完成控制動(dòng)作的車輛。車道保持輔助系統(tǒng)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)等自動(dòng)駕駛汽車至少包括交通擁堵輔助系統(tǒng)自動(dòng)避讓輔助系統(tǒng)一些高級的車型還應(yīng)配備任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知蔚來ET7如圖1-5所示,其屬于L3級的自動(dòng)駕駛汽車,配備了自動(dòng)變道輔助系統(tǒng)、導(dǎo)航輔助駕駛系統(tǒng)、全速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)等。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知3.網(wǎng)聯(lián)汽車車輛利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)與外界信息交互的功能稱為網(wǎng)聯(lián)功能,具備網(wǎng)聯(lián)功能的汽車稱為網(wǎng)聯(lián)汽車。網(wǎng)聯(lián)汽車基于通信網(wǎng)絡(luò)建立車與車、車與網(wǎng)絡(luò)中心、車與交通系統(tǒng)等服務(wù)中心之間的連接,即可以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)與車外網(wǎng)絡(luò)之間的信息交互,實(shí)現(xiàn)人—車—環(huán)境的信息交互與共享。網(wǎng)聯(lián)汽車現(xiàn)階段的車載信息技術(shù)基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、無線通信技術(shù)和智能交通系統(tǒng)技術(shù),主要應(yīng)用于衛(wèi)星定位導(dǎo)航、交通信息預(yù)報(bào)、娛樂信息播放等。圖1-6所示為網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知智能交通系統(tǒng)是未來的發(fā)展方向,它是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、人工智能等有限地集成應(yīng)用于地面通信管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)全方位發(fā)揮作用的,實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。163任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知4.無人駕駛汽車是通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)感知道路環(huán)境,自動(dòng)規(guī)劃和識別行車路線并控制車輛到達(dá)目的地的智能汽車。它利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境,并根據(jù)所獲得的道路狀況、車輛位置和障礙物信息,控制車輛的航向和速度,從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。圖1-7所示為百度蘿卜快跑無人駕駛汽車,其已經(jīng)在湖北武漢進(jìn)行了大規(guī)模的商業(yè)化運(yùn)營。無人駕駛汽車任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級1.美國對自動(dòng)駕駛的分級美國汽車工程師學(xué)會(SAE)對汽車自動(dòng)駕駛的分級見表1-1。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知L0級:駕駛員完全掌控車輛。任何情況下均由駕駛員進(jìn)行感知、操縱、監(jiān)控,包括轉(zhuǎn)向盤、加速踏板和制動(dòng)踏板。L1級:自動(dòng)駕駛系統(tǒng)有時(shí)能夠輔助駕駛員完成某些駕駛?cè)蝿?wù)。L2級:自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠完成某些駕駛?cè)蝿?wù),但駕駛員需要監(jiān)控駕駛環(huán)境,完成剩余部分駕駛?cè)蝿?wù),同時(shí)保證隨時(shí)進(jìn)行接管。在這個(gè)層級,自動(dòng)系統(tǒng)的錯(cuò)誤感知和判斷由駕駛員隨時(shí)糾正。L2級可以根據(jù)速度和環(huán)境分割成不同的使用場景,如高速路上的快速行車、環(huán)路低速堵車和駕駛員在車內(nèi)的自動(dòng)泊車。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知L3級:自動(dòng)駕駛系統(tǒng)既能完成某些駕駛?cè)蝿?wù),也能在某些情況下監(jiān)控駕駛環(huán)境,但駕駛員必須準(zhǔn)備好重新取得駕駛控制權(quán)(自動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出請求時(shí))。因此在該層級下,駕駛員在車輛行駛過程中仍無法進(jìn)行深度的休息或睡眠。L4級:自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在某些環(huán)境和特定條件下,能夠完成駕駛?cè)蝿?wù)并監(jiān)控駕駛環(huán)境;在這個(gè)階段,在自動(dòng)駕駛可以運(yùn)行的范圍內(nèi)和駕駛相關(guān)的所有任務(wù)與駕駛員已經(jīng)沒有關(guān)系了,感知外界的任務(wù)全由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)完成。L5級:自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在任何條件下都能完成所有駕駛?cè)蝿?wù)。系統(tǒng)完全自動(dòng)控制車輛,駕駛員只需輸入目的地,系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)劃路線,檢測道路環(huán)境,使車輛最終到達(dá)目的地。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知由表1-1可知,自動(dòng)駕駛級別按自動(dòng)化程度分為6個(gè)等級（L1~L5）,數(shù)值越高,代表自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的成熟度越高。L1和L2級階段汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)只作為駕駛員的輔助,但能夠持續(xù)地承擔(dān)汽車橫向或者縱向某一方面的自主控制,完成感知、決策、控制、執(zhí)行這一完整過程。L3~L5級階段它們能夠在某一環(huán)節(jié)為駕駛員提供輔助甚至能夠代替駕駛員,優(yōu)化駕車體驗(yàn)。L4和L5級無人駕駛專指L4和L5級,汽車能夠在限定環(huán)境乃至全部環(huán)境下完成所有駕駛?cè)蝿?wù)。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知圖1-8所示為不同自動(dòng)駕駛級別的算力需求。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知目前,市場上的自動(dòng)駕駛汽車基本屬于L2級,其可以在某些場景下接替駕駛員對車輛進(jìn)行控制,減輕駕駛員的駕駛疲勞,避免或降低事故的損失,但駕駛員必須保持對駕駛環(huán)境的關(guān)注并且手不能離開轉(zhuǎn)向盤。目前的量產(chǎn)車型中,自動(dòng)駕駛級別最高的是L3級,如奧迪A8、特斯拉Model3等。L3級的自動(dòng)駕駛汽車允許駕駛員在車輛行駛過程中將手脫離轉(zhuǎn)向盤。L4級和L5級別的自動(dòng)駕駛汽車目前均處于開發(fā)測試階段。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知2.我國對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級我國對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級分為智能化分級和網(wǎng)聯(lián)化分級。（1）智能化分級。2022年3月1日,《汽車駕駛自動(dòng)化分級》(GB/T40429—2021)開始實(shí)施?；隈{駛自動(dòng)化系統(tǒng)能夠執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的程度,根據(jù)在執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的角色分配以及有無設(shè)計(jì)運(yùn)行條件限制,《汽車駕駛自動(dòng)化分級》將駕駛自動(dòng)化分為0~5級,共6個(gè)等級。我國駕駛自動(dòng)化等級與劃分要素的關(guān)系見表1-2。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知系統(tǒng)不能持續(xù)執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的車輛橫向或縱向運(yùn)動(dòng)控制,但具備持續(xù)執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的部分目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)的能力。0級:系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件下持續(xù)地執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的車輛橫向或縱向運(yùn)動(dòng)控制,且具備相適應(yīng)的部分目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)的能力。1級:系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件下持續(xù)地執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的車輛橫向和縱向運(yùn)動(dòng)控制,且具備相適應(yīng)的部分目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)的能力。2級:任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件下持續(xù)地執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)。3級:系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件下持續(xù)地執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)并自動(dòng)執(zhí)行最小風(fēng)險(xiǎn)策略。4級:系統(tǒng)在任何可行駛條件下持續(xù)地執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)并自動(dòng)執(zhí)行最小風(fēng)險(xiǎn)策略。5級:任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知（2）網(wǎng)聯(lián)化分級。按照網(wǎng)聯(lián)通信內(nèi)容的不同,智能網(wǎng)聯(lián)汽車可劃分為3個(gè)等級,即網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互(1級)、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知(2級)、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制(3級),見表1-3。任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知任務(wù)一

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)認(rèn)知智能化和網(wǎng)聯(lián)化是未來汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢。目前,智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展還處于初級階段,輔助駕駛、半自動(dòng)駕駛和全自動(dòng)駕駛是智能網(wǎng)聯(lián)汽車逐漸成熟并得到廣泛應(yīng)用必經(jīng)的階段。智能化和網(wǎng)聯(lián)化可提高汽車的安全性,可通過及時(shí)預(yù)警、合理的路徑規(guī)劃、主動(dòng)控制來避免交通事故、降低能源消耗、減輕交通擁堵壓力,滿足消費(fèi)者更多的安全、節(jié)能、舒適等功能需求。隨著各項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展以及消費(fèi)者需求的日益提升,汽車實(shí)現(xiàn)智能化和網(wǎng)聯(lián)化勢在必行。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)任務(wù)二任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的層次結(jié)構(gòu)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的層次結(jié)構(gòu)如圖1-9所示,由環(huán)境感知層、智能決策層以及控制執(zhí)行層組成。視頻智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)(1)環(huán)境感知層。環(huán)境感知層的主要功能是通過車載環(huán)境感知技術(shù)(如激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeidouNavigationSatelliteSystem,BDS)、4G/5G及車用無線通信技術(shù)(VehicletoEverything,V2X)等,實(shí)現(xiàn)對車內(nèi)與車外(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,這是智能網(wǎng)聯(lián)汽車各類功能實(shí)現(xiàn)的前提。(2)智能決策層。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)行分析、處理,做出自動(dòng)駕駛行為決策。智能決策層可以根據(jù)識別到的道路、車輛、行人、交通標(biāo)志和交通信號等去理解駕駛環(huán)境,分析和判斷車輛需要采取的駕駛模式和決策將要執(zhí)行的操作,并向車輛控制執(zhí)行層輸送指令。智能決策層是智能網(wǎng)聯(lián)汽車各項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)的核心。任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)(3)控制執(zhí)行層?？刂茍?zhí)行層的主要功能是根據(jù)智能決策層的指令操作和控制車輛,并通過交互系統(tǒng)向駕乘員提供道路交通信息、安全信息、娛樂信息、救援信息、在線消費(fèi)信息等,提供安全駕駛、舒適駕乘和智能交互等功能?？刂茍?zhí)行層主要依賴于車輛底盤(轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)等)線控和車身電子電器(車門、車燈、儀表等)實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)控制,以及智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)與車內(nèi)駕乘人員的交互。任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)智能網(wǎng)聯(lián)汽車為“三橫兩縱”式技術(shù)架構(gòu)(見圖1-10)。“三橫”是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要涉及的車輛關(guān)鍵技術(shù)、信息交互關(guān)鍵技術(shù)與基礎(chǔ)支撐技術(shù)三部分“兩縱”是指支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的車載平臺以及基礎(chǔ)設(shè)施?；A(chǔ)設(shè)施包括交通設(shè)施、大數(shù)據(jù)平臺、通信網(wǎng)絡(luò)、定位基站等,逐步向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和軟件化方向升級,支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展。視頻智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)架構(gòu)任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的“三橫”架構(gòu)涉及的車輛關(guān)鍵技術(shù)、信息交互關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)支撐技術(shù),可以細(xì)分為以下9種。任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)(1)環(huán)境感知技術(shù)。環(huán)境感知技術(shù)包括機(jī)器視覺圖像識別技術(shù)、雷達(dá)(激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá))的周邊障礙物檢測技術(shù)、車輛網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多源信息融合技術(shù)、傳感器冗余設(shè)計(jì)技術(shù)等。(2)智能決策技術(shù)。智能決策技術(shù)包括危險(xiǎn)事態(tài)建模技術(shù)、全局路徑規(guī)劃技術(shù)、局部路徑規(guī)劃技術(shù)、駕駛模式分析技術(shù)等。(3)控制執(zhí)行技術(shù)?？刂茍?zhí)行技術(shù)包括基于驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)/轉(zhuǎn)向/懸架的集成底盤控制、橫向/縱向的運(yùn)動(dòng)控制、多車隊(duì)列協(xié)同控制和車輛道路協(xié)調(diào)控制等。任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)(4)V2X通信技術(shù)。V2X通信技術(shù)包括車輛專用通信系統(tǒng)、車與車信息共享與協(xié)同控制通信保障機(jī)制、移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多模通信融合技術(shù)等。(5)云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)。云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車云平臺架構(gòu)和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)、云操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)高效存儲和檢索技術(shù)、大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等。(6)信息安全技術(shù)。信息安全技術(shù)包括汽車信息安全建模技術(shù)、汽車信息安全測試方法、信息安全漏洞應(yīng)急機(jī)制、通信加密機(jī)制等。任務(wù)二

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)(7)高精度地圖技術(shù)。(7)高精度地圖技術(shù)。高精度地圖技術(shù)包括高精度地圖數(shù)據(jù)模型和采集方式標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。(8)高精度定位技術(shù)。高精度定位技術(shù)包括基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)和差分增強(qiáng)的高精度定位技術(shù)、交換格式和物理存儲技術(shù)、多源輔助定位技術(shù)等。(9)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與測試評價(jià)。標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車整體標(biāo)準(zhǔn)體系,以及涵蓋汽車、交通、通信等各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。測試評價(jià)包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗(yàn)評價(jià)方法和試驗(yàn)環(huán)境建設(shè)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)任務(wù)三任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)一、環(huán)境感知技術(shù)環(huán)境感知技術(shù)包括車輛本身狀態(tài)感知、道路感知、行人感知、交通狀況感知、交通標(biāo)志感知、交通信號感知、周圍車輛感知等,見表1-4。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)在復(fù)雜的路況下,單一傳感器無法完成全部的環(huán)境感知,必須整合各種類型的傳感器,利用多傳感器融合技術(shù),使其為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供更加真實(shí)、可靠的路況環(huán)境信息。環(huán)境感知技術(shù)示意圖如圖1-11所示。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)二、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是汽車的內(nèi)部傳感器、控制器和執(zhí)行器之間的通信用點(diǎn)對點(diǎn)的連接方式連成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),如圖1-12所示。目前,汽車上廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)有控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)、局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)、FlexRay總線和面向媒體的系統(tǒng)傳輸

(MOST)總線等。以太網(wǎng)的開放性、兼容性更加適應(yīng)未來汽車行業(yè)的發(fā)展需求,因此很容易將其應(yīng)用融入新的智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)中。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)三、無線通信技術(shù)遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)一般指移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),以4G/5G技術(shù)為代表,主要提供通信、導(dǎo)航等功能,服務(wù)智駕智艙功能。智能終端的普及以及應(yīng)用的多樣化,促進(jìn)了無線通信的迅速發(fā)展,5G已進(jìn)入商用階段。(1)遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)。(2)短距離無線通信技術(shù)。短距離無線通信技術(shù)包括藍(lán)牙、專用短程通信技術(shù)、車輛長期演進(jìn)技術(shù)、射頻識別技術(shù)等,其中DSRC技術(shù)和LTE-V技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在特定區(qū)域內(nèi)對高速運(yùn)動(dòng)下移動(dòng)目標(biāo)的識別和雙向通信,例如車輛與車輛、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施,雙向通信,實(shí)時(shí)傳輸圖像、語音和數(shù)據(jù)信息等。圖1-13所示為短距離無線通信技術(shù)。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)四、控制執(zhí)行技術(shù)控制系統(tǒng)的任務(wù)是控制車輛的速度與行駛方向,使其跟蹤規(guī)劃的速度曲線與路徑。對于現(xiàn)有的控制器,工況適應(yīng)性是一個(gè)難點(diǎn),解決的方法是:根據(jù)工況參數(shù)進(jìn)行控制器參數(shù)的適應(yīng)性設(shè)計(jì),如根據(jù)車速規(guī)劃與參考路徑曲率設(shè)計(jì)控制器參數(shù),可靈活地調(diào)整控制器在不同工況下的性能。線控執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)控制的關(guān)鍵所在。國內(nèi)在制動(dòng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)上有一定研發(fā)基礎(chǔ)，但相比博世、德爾福等國外企業(yè)，在控制穩(wěn)定性、產(chǎn)品一致性和市場規(guī)模上仍有差距。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)五、智能座艙技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能座艙技術(shù)是指汽車座艙內(nèi)采用更多的信息輸入和輸出系統(tǒng),以及具有更高算力的芯片,通過多模態(tài)人機(jī)交互系統(tǒng)以及更具智能化的AI助手,讓汽車更好地滿足人們對空間、時(shí)間的愉悅要求,以及情感交互的需求。它主要由人機(jī)交互系統(tǒng)、影音娛樂系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)等組成。圖1-14所示為智能座艙技術(shù)。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)相比于傳統(tǒng)座艙,智能座艙的變化主要體現(xiàn)在軟件與硬件兩個(gè)層面。在軟件層面,一些人工智能技術(shù)服務(wù),包括語音識別、手勢識別、駕駛員監(jiān)控、人臉識別、安全預(yù)警等相關(guān)功能被融合進(jìn)來。在硬件層面,智能座艙的中控和儀表屏幕尺寸更大,分辨率更高,可以實(shí)現(xiàn)一體式的多屏聯(lián)動(dòng)。還有一些新增硬件,如抬頭數(shù)字顯示儀(Head-UpDisplay,HUD)、智能攝像頭等。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)六、智能互聯(lián)技術(shù)當(dāng)兩車距離較遠(yuǎn)或被障礙物遮擋,無法直接通信時(shí),兩車之間的通信能夠通過路側(cè)控制單元進(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)。典型應(yīng)用包括交叉路口協(xié)助駕駛、行駛安全預(yù)警和交通信息發(fā)布等。圖1-15所示為智能互聯(lián)技術(shù)。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)七、智能決策技術(shù)決策系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)全局行車目標(biāo)、行車狀態(tài)及環(huán)境信息等,決定采用的駕駛行為及動(dòng)作的時(shí)機(jī)。決策機(jī)制應(yīng)在保證安全的前提下適應(yīng)盡可能多的工況,做出舒適、節(jié)能、高效的正確決策。常用的決策方法包括狀態(tài)機(jī)、決策樹、深度學(xué)習(xí)與增強(qiáng)學(xué)習(xí)等。圖1-16所示為智能決策技術(shù)。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)(1)狀態(tài)機(jī)是一種簡便的決策方法,其用有向圖表示決策機(jī)制。(2)決策樹是一種簡單且廣泛使用的分類器,從根到葉子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)分類,每個(gè)新節(jié)點(diǎn)為一個(gè)屬性上的測試,邊為測試的結(jié)果。決策樹具有可讀的結(jié)構(gòu),同時(shí)可以通過對樣本數(shù)據(jù)的訓(xùn)練來建立,但是會有過擬合的傾向,需要廣泛的數(shù)據(jù)訓(xùn)練。在部分工況的自動(dòng)駕駛中,決策樹的使用效果與狀態(tài)機(jī)類似。(3)深度學(xué)習(xí)與增強(qiáng)學(xué)習(xí)是熱門的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。在處理自動(dòng)駕駛決策方面,它能通過大量的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜工況的決策,并能進(jìn)行在線學(xué)習(xí)的優(yōu)化。但是其綜合性能不易評價(jià),對未知工況的性能也不易明確。深度學(xué)習(xí)需要較多的計(jì)算資源,是計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究自動(dòng)駕駛采用的熱門技術(shù)。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)八、信息安全技術(shù)伴隨智能網(wǎng)聯(lián)汽車接入網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)信息安全事件開始出現(xiàn)。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用中,車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)極易受到攻擊,非法人員可以通過技術(shù)手段入侵車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),竊取、干擾甚至修改數(shù)據(jù)等,直接影響到智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系的安全,甚至影響到駕駛員的安全。圖1-17所示為信息安全技術(shù)。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)目前需結(jié)合中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)際，確定網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)管理對象并分級管理，建立數(shù)據(jù)存儲、傳輸、應(yīng)用安全三維體系，構(gòu)建涵蓋云安全（數(shù)據(jù)加密等技術(shù)）、管安全（通信加密等技術(shù)）、端安全（車載防火墻等技術(shù)）的

“云—管—端”

數(shù)據(jù)安全技術(shù)框架，制定相關(guān)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2024年8月發(fā)布的《汽車整車信息安全技術(shù)要求》（GB44495—2024），將于2026年1月1日實(shí)施。任務(wù)三

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)九、先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)通過車輛環(huán)境感知技術(shù)和智能互聯(lián)技術(shù)對道路、車輛、行人、交通標(biāo)志等進(jìn)行檢測和識別,并對識別信號進(jìn)行分辨處理,將結(jié)果傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu),保障車輛安全行駛。圖1-18所示為先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)。除上述關(guān)鍵技術(shù)外,智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)還涉及高精度地圖與定位技術(shù)、交通大數(shù)據(jù)處理與分析關(guān)鍵技術(shù)、虛擬測試技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀任務(wù)四任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀一、國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀研究表明,在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的初級階段,采用先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)有助于減少30%的交通事故,提高10%的交通效率,降低5%的燃油消耗和排放。若進(jìn)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車的終極階段(即無人駕駛階段),則有望實(shí)現(xiàn)零傷亡乃至零事故,幫助人們擺脫煩瑣的駕駛?cè)蝿?wù)以及交通事故帶來的困擾。自動(dòng)駕駛技術(shù)是未來交通發(fā)展的重要方向,美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在技術(shù)研發(fā)、道路測試、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)和政策等方面,為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展提供了條件。1.美國自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展現(xiàn)狀任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀1991年2011年10月2013年美國啟動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)建設(shè)→奠定技術(shù)基礎(chǔ)

DOT主持研究“網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)”→正式拉開應(yīng)用序幕（安全潛力被肯定）NHTSA發(fā)布《初步政策》及考核標(biāo)準(zhǔn)→支持技術(shù)發(fā)展與推廣任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2017年9月2018年10月2020年DOT發(fā)布《自動(dòng)駕駛系統(tǒng)2.0：安全愿景》→行業(yè)指導(dǎo)方針+聯(lián)邦政府態(tài)度

眾議院通過《自動(dòng)駕駛法案》→法律支持+安全/隱私合規(guī)要求DOT發(fā)布《自動(dòng)駕駛汽車3.0》→消除政策障礙，支持交通系統(tǒng)融合白宮&DOT聯(lián)合發(fā)布《自動(dòng)駕駛汽車4.0》→十大技術(shù)原則（安全/技術(shù)融合/創(chuàng)新要素）2.德國自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展現(xiàn)狀任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2012年歐盟頒布法規(guī)，要求商用車2013年11月前安裝自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)，2014年起歐盟市場銷售的新車須配備AEB（否則難獲歐盟新車安全評鑒協(xié)會五星級認(rèn)證），典型系統(tǒng)包括沃爾沃城市安全系統(tǒng)、梅賽德斯-奔馳預(yù)安全防護(hù)系統(tǒng)、本田碰撞緩解制動(dòng)系統(tǒng)。2017年6月德國頒布全球首部自動(dòng)駕駛法《道路交通法修訂案》，允許自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在特定條件下取代人類駕駛，推動(dòng)技術(shù)測試與發(fā)展；為此，德國率先開放A9高速公路部分路段用于自動(dòng)駕駛測試，并公布全球首個(gè)自動(dòng)駕駛道德準(zhǔn)則（允許自動(dòng)車輛優(yōu)先處理事故并納入系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)）。3.英國自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展現(xiàn)狀任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2015年2017年2月2017年8月2023年3月2024年5月英國政府建立自動(dòng)駕駛汽車中心，推進(jìn)政策和監(jiān)管。頒布《汽車技術(shù)與航空法》，從保險(xiǎn)法規(guī)角度保護(hù)安全，減輕制造商壓力，加速技術(shù)發(fā)展。發(fā)布《聯(lián)網(wǎng)和自主車輛網(wǎng)絡(luò)安全原則》，涵蓋數(shù)據(jù)安全、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)原則，確保設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造中的網(wǎng)絡(luò)安全。發(fā)布《2035年網(wǎng)聯(lián)與自動(dòng)駕駛出行產(chǎn)業(yè)路線圖》，基于2030年路線圖修訂，分短期、中期、長期梳理發(fā)展路線，分析挑戰(zhàn)與機(jī)遇，提升供應(yīng)鏈韌性?！蹲詣?dòng)駕駛汽車法案》生效，預(yù)計(jì)2026年自動(dòng)駕駛汽車上路，要求安全水平不低于人類駕駛員，上路前嚴(yán)格檢查。4.日本自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展現(xiàn)狀任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)布ITS構(gòu)想及路線圖，明確自動(dòng)駕駛推廣目標(biāo)（2020年高速公路L3+特定區(qū)域L4；2025年高速公路L4）?；谥悄芙煌ㄏ到y(tǒng)（ITS）優(yōu)勢，形成“基礎(chǔ)設(shè)施+技術(shù)”協(xié)同推進(jìn)模式，為L3/L4分級落地奠定基礎(chǔ)。2017年政府提出《自動(dòng)駕駛相關(guān)制度整備大綱》（明確L3事故責(zé)任）+國土交通省發(fā)布《自動(dòng)駕駛汽車安全技術(shù)指南》（規(guī)定L3/L4安全條件）。解決法律與責(zé)任空白，統(tǒng)一安全標(biāo)準(zhǔn)（如傳感器冗余要求），推動(dòng)技術(shù)合規(guī)化發(fā)展。2018年日產(chǎn)宣布2027年推出L4級商業(yè)化技術(shù)，聚焦解決日本社區(qū)交通問題（如老齡化區(qū)域出行）。企業(yè)技術(shù)落地加速，推動(dòng)L4級從“政策目標(biāo)”轉(zhuǎn)向“實(shí)際商用”，強(qiáng)化本土場景適配（如狹窄道路、復(fù)雜路況）。2024年任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀二、國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀相較于國外,我國在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的研究起步比較晚,但是國家高度重視智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展,并將其逐步提升到國家的戰(zhàn)略層面。視頻智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展概況2015年,《中國制造2025》將節(jié)能與新能源汽車列為未來十年國家智能制造發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。2016年,《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》明確了我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖,以指導(dǎo)汽車制造商的發(fā)展和未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2017年,《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》進(jìn)一步明確了自動(dòng)駕駛技術(shù)自主應(yīng)用的戰(zhàn)略目標(biāo)。2018年,我國設(shè)立了20個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)(項(xiàng)目),見表1-5。任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2021年8月,為進(jìn)一步推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展,加強(qiáng)道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理,工業(yè)和信息化部發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理的意見》,該文件進(jìn)一步明確了管理范圍、強(qiáng)化了企業(yè)主體責(zé)任、加強(qiáng)了數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)安全管理、規(guī)范了軟件在線升級、加強(qiáng)了產(chǎn)品管理和完善保障措施。2018年4月,工業(yè)和信息化部、公安部、交通運(yùn)輸部聯(lián)合印發(fā)的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范(試行)》是指導(dǎo)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試的指導(dǎo)性文件。該文件強(qiáng)調(diào)要推動(dòng)汽車智能化,規(guī)范智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理,對提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試申請、組織測試并承擔(dān)責(zé)任的測試主體做出明確的規(guī)定,對測試駕駛員條件做出規(guī)定,對智能汽車自動(dòng)駕駛功能檢測項(xiàng)目做出說明。任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2023年7月，工信部與國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合印發(fā)《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)(2023版)》，提出結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)需要及未來趨勢，分階段建立適應(yīng)我國國情且與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)體系：2025年形成支撐組合駕駛輔助和自動(dòng)駕駛通用功能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；2030年全面形成支撐單車智能與網(wǎng)聯(lián)賦能協(xié)同發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系。任務(wù)四

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀拓展知識智能無人駕駛汽車實(shí)驗(yàn)平臺功能認(rèn)知根據(jù)智能無人駕駛汽車需要完成的自主導(dǎo)航和實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制的要求,在研究工作中以普通汽車為基礎(chǔ)搭建軟、硬件系統(tǒng),改裝目標(biāo)為一輛在野外復(fù)雜環(huán)境下能夠自主導(dǎo)航行駛的智能無人駕駛汽車。搭建成的智能無人駕駛汽車實(shí)驗(yàn)平臺如圖1-19所示。拓展知識根據(jù)智能無人駕駛汽車需要該實(shí)驗(yàn)平臺包括智能無人駕駛汽車的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。對智能無人駕駛汽車來說,硬件系統(tǒng)主要包括汽車車體、電控系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。(1)電控系統(tǒng)。為了保證智能無人駕駛汽車在自主行駛及熄火調(diào)試時(shí)的整車系統(tǒng)性能及續(xù)航能力,在其后部添加了兩塊68A·h鉛酸蓄電池作為設(shè)備電瓶。將車載點(diǎn)火電瓶連接至設(shè)備電瓶,在自主行駛過程中給設(shè)備電瓶充電,可提高整車的系統(tǒng)性能和續(xù)航能力。(2)傳感器系統(tǒng)。該智能無人駕駛汽車的傳感器主要用來感知車體自身狀態(tài)信息以及周圍環(huán)境信息。傳感器系統(tǒng)主要包括攝像頭、激光雷達(dá)、慣性導(dǎo)航等。拓展知識(3)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。智能無人駕駛汽車上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按照其負(fù)責(zé)的功能可以分成兩個(gè)部分:上層自主導(dǎo)航計(jì)算機(jī)和底層實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)。項(xiàng)目實(shí)施智能網(wǎng)聯(lián)汽車認(rèn)知實(shí)訓(xùn)工單見表1-6。項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施課后練習(xí)一、名詞解釋1.自動(dòng)駕駛汽車。2.智能汽車。3.無人駕駛汽車。4.網(wǎng)聯(lián)汽車。二、填空題1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的終極目標(biāo)是

。2.自動(dòng)駕駛汽車至少包括車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、

、

、

。課后練習(xí)3.智能網(wǎng)聯(lián)汽車可劃分為“三橫兩縱”式技術(shù)架構(gòu),“三橫”是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要涉及的

、

與

三大領(lǐng)域技術(shù),“兩縱”是指支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的

與

。4.智

能

網(wǎng)

聯(lián)

汽

車

關(guān)

鍵

技

術(shù)

包

含

、無

線

通

信

技

術(shù)、車

載

網(wǎng)

絡(luò)

技

術(shù)、

、

、

、

、

、

等。5.對應(yīng)SAE分級標(biāo)準(zhǔn),無人駕駛專指

和

,汽車能夠在限定環(huán)境乃至全部環(huán)境下完成全部的駕駛?cè)蝿?wù)。6.我國

把

智

能

網(wǎng)

聯(lián)

汽

車

網(wǎng)

聯(lián)

化

劃

分

為3個(gè)

等

級,1級

為

,2級

為

,3級為

。課后練習(xí)

7.智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)將向著

、

、

、

、信息互聯(lián)化和高可靠性方向發(fā)展。三、不定項(xiàng)選擇題1.不屬于自動(dòng)駕駛汽車的是()。A.L0級B.L1級

C.L2級

D.L3級2.短距離無線通信技術(shù)有()。A.藍(lán)牙

B.5G

C.Wi-Fi

D.LTE-V3.自主式駕駛輔助不包括()。A.車道偏離預(yù)警系統(tǒng)

B.盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)C.前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)

D.車道內(nèi)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)課后練習(xí)

4.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的基礎(chǔ)支撐關(guān)鍵技術(shù)主要包括()。A.人工智能技術(shù)

B.測試評價(jià)技術(shù)C.安全技術(shù)

D.標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)5.網(wǎng)聯(lián)式環(huán)境感知系統(tǒng)主要包括()。A.攝像頭

B.5GC.激光雷達(dá)

D.毫米波雷達(dá)6.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能有()。A.無線通信系統(tǒng)

B.車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)C.先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)

D.環(huán)境感知與定位系統(tǒng)課后練習(xí)

7.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的智能決策技術(shù)是由()組成的。A.智能決策層

B.環(huán)境感知層C.執(zhí)行層

D.控制層8.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的信息交互關(guān)鍵技術(shù)主要包括()。A.大數(shù)據(jù)云控基礎(chǔ)平臺技術(shù)

B.車路協(xié)同技術(shù)C.專用通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

D.系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)課后練習(xí)

四、判斷題1.具有車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的汽車都屬于新能源汽車。()2.量產(chǎn)車型中,目前還沒有L4級和L5級的自動(dòng)駕駛汽車,其都處于開發(fā)測試階段。()3.無論智能化怎樣分級,從駕駛員對車輛的控制權(quán)來看,其可以分為駕駛員擁有車輛全部控制權(quán)、駕駛員擁有車輛部分控制權(quán)、駕駛員不擁有車輛控制權(quán)三種形式。()4.網(wǎng)聯(lián)汽車的自動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化程度越高,越接近于智能網(wǎng)聯(lián)汽車。()5.自主式智能技術(shù)與網(wǎng)聯(lián)式智能技術(shù)加速融合是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢之一。()課后練習(xí)

五、簡答題1.智能汽車、網(wǎng)聯(lián)汽車、自動(dòng)駕駛汽車和無人駕駛汽車之間是什么關(guān)系?2.智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三橫兩縱”式技術(shù)架構(gòu)具體包括哪些內(nèi)容?3.簡述國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀。4.國產(chǎn)L2級智能網(wǎng)聯(lián)汽車有哪些?謝謝您的觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)認(rèn)知項(xiàng)目二CONTENTS01任務(wù)一

環(huán)境感知系統(tǒng)概述02任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器項(xiàng)目目標(biāo)1.掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)的定義與組成。2.掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器的類型、配置和融合體系。3.掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境視覺傳感器與雷達(dá)的定義與應(yīng)用。4.了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車的道路識別、行駛環(huán)境中的目標(biāo)檢測、交通標(biāo)志和交通信號燈檢測。知識目標(biāo)：1.能夠識別智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器。2.能夠?qū)χ悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車的道路識別、行駛環(huán)境中的目標(biāo)檢測、交通標(biāo)志和交通信號燈檢測的方法進(jìn)行判斷。技能目標(biāo)：項(xiàng)目目標(biāo)1.提升獨(dú)立思考、分析和解決問題的能力。2.具備團(tuán)隊(duì)合作和溝通協(xié)作能力。素質(zhì)目標(biāo)：項(xiàng)目導(dǎo)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車的環(huán)境感知系統(tǒng)是一種集成了多種傳感器技術(shù)和計(jì)算能力的系統(tǒng),用于實(shí)時(shí)監(jiān)測和感知汽車周圍的環(huán)境,提高駕駛安全性、改善駕駛體驗(yàn),并為自動(dòng)駕駛和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持,從而使智能網(wǎng)聯(lián)汽車在道路上有序、安全行駛,如圖21所示。環(huán)境感知系統(tǒng)概述任務(wù)一任務(wù)一

環(huán)境感知系統(tǒng)概述一、環(huán)境感知系統(tǒng)的定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車的環(huán)境感知系統(tǒng)利用視覺傳感器、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)等獲取道路、車輛位置和障礙物等信息,并將這些信息傳遞給車載控制中心,為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的決策依據(jù),是

ADAS實(shí)現(xiàn)的第一步。圖2-2所示為環(huán)境感知系統(tǒng)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用。二、環(huán)境感知系統(tǒng)的組成智能網(wǎng)聯(lián)汽車的環(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,如圖2-3所示。視頻環(huán)境感知系統(tǒng)組成任務(wù)一

環(huán)境感知系統(tǒng)概述(1)信息采集單元。對環(huán)境的感知和判斷是智能網(wǎng)聯(lián)汽車工作的前提與基礎(chǔ),信息采集單元獲取周圍環(huán)境和車輛信息的實(shí)時(shí)性及穩(wěn)定性,直接關(guān)系到后續(xù)檢測或識別的準(zhǔn)確性和執(zhí)行有效性。(2)信息處理單元。信息處理單元主要是對信息采集單元輸送來的信號,通過各種算法對道路、車輛、行人、交通標(biāo)志、交通信號燈等進(jìn)行識別。(3)信息傳輸單元。信息處理單元對環(huán)境感知信號進(jìn)行分析后,將結(jié)果送入信息傳輸單元,信息傳輸單元根據(jù)具體情況執(zhí)行不同的操作。信息傳輸單元把信息傳輸?shù)絺鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)上,實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)部資源共享,也可以把信息傳輸給車輛周圍的其他車輛,實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間的信息共享。任務(wù)一

環(huán)境感知系統(tǒng)概述環(huán)境感知傳感器任務(wù)二任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器一、環(huán)境感知傳感器概述智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器主要包括視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)等。其性能特點(diǎn)見表2-1。1.環(huán)境感知傳感器的類型任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器主要有單/雙/三目攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等,它們在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的配置與自動(dòng)駕駛級別有關(guān),自動(dòng)駕駛級別越高,配置的環(huán)境感知傳感器越多。智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器的基本配置見表22。2.環(huán)境感知傳感器的配置任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器傳感器的融合就是將多個(gè)傳感器獲取的數(shù)據(jù)、信息集中在一起綜合分析,使儀表更加準(zhǔn)確、可靠地描述外界環(huán)境,從而提高系統(tǒng)決策的正確性。3.環(huán)境感知傳感器的融合1)多傳感器融合技術(shù)的基本原理多傳感器融合技術(shù)的基本原理類似于人類大腦對環(huán)境信息進(jìn)行綜合處理的過程。人類對外界環(huán)境的感知是通過將感官所探測的信息傳輸至大腦,并與先驗(yàn)知識進(jìn)行綜合,實(shí)現(xiàn)對周圍的環(huán)境和正在發(fā)生的事件做出快速、準(zhǔn)確的評估。各種傳感器相當(dāng)于人類的感官,信息融合中心相當(dāng)于人類的大腦,數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于人類的先驗(yàn)知識。視頻環(huán)境感知傳感器的融合標(biāo)定任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器2)多傳感器融合技術(shù)的體系多傳感器融合技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)分為分布式、集中式和混合式,如圖24所示。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(7)高精度地圖技術(shù)。(1)分布式。先對各個(gè)獨(dú)立傳感器所獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行局部處理,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。分布式多傳感器融合結(jié)構(gòu)可靠性和延續(xù)性好、對通信帶寬的需求低、計(jì)算速度快,但跟蹤的精度遠(yuǎn)沒有集中式高。(2)集中式。集中式多傳感器融合結(jié)構(gòu)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。其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理的精度高、算法靈活,缺點(diǎn)是對處理器的要求高,可靠性較低,數(shù)據(jù)量大。(3)混合式?；旌鲜蕉鄠鞲衅魅诤辖Y(jié)構(gòu)中,部分傳感器采用集中式,剩余的傳感器采用分布式?；旌鲜蕉鄠鞲衅魅诤辖Y(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,兼顧集中式和分布式的優(yōu)點(diǎn),穩(wěn)定性強(qiáng)。混合式比分布式、集中式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,這樣就增加了通信和計(jì)算成本。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器目前,多傳感器融合的理論方法有：有加權(quán)平均法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法貝葉斯估計(jì)法模糊邏輯推理D-S證據(jù)推理法卡爾曼濾波法任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器二、視覺傳感器智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器主要包括視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)等。其性能特點(diǎn)見表2-1。1.視覺傳感器的定義視頻視覺傳感器的概念及類型它的核心元件是圖像傳感器,作用是先將鏡頭采集的圖像處理并轉(zhuǎn)換成數(shù)字和模擬信號,然后借助USB或并行端口將信號輸入圖像處理器進(jìn)行圖像還原,最后將壓縮圖像存儲到圖像存儲器中。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器視覺傳感器又稱攝像頭,主要由光源、鏡頭、圖像傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像處理器、圖像存儲器等組成,如圖2-5所示,其主要功能是獲取足夠的機(jī)器視覺系統(tǒng)要處理的原始圖像。二、視覺傳感器1.視覺傳感器的定義任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器將光源、攝像機(jī)、圖像處理器與通信接口等集成為一體的視覺傳感器,常稱為智能圖像采集與處理單元,如圖2-6所示。程序存儲器可存儲圖像處理算法,通?？墒褂糜?jì)算機(jī)的專用組態(tài)軟件編制各種算法并下載到視覺傳感器的程序存儲器中。視覺傳感器將分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)的靈活性、可編程控制器(ProgrammableLogicalController,PLC)的可靠性結(jié)合在一起,可以更容易地構(gòu)成機(jī)器視覺系統(tǒng)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器視覺傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上是以攝像頭方式出現(xiàn)的,主要用于盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)、自動(dòng)制動(dòng)輔助系統(tǒng)中的障礙物檢測和道路檢測等。攝像頭根據(jù)鏡頭和布置方式的不同,一般分為：2.視覺傳感器的類型單目攝像頭雙目攝像頭三目攝像頭環(huán)視攝像頭紅外夜視攝像頭任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(1)單目攝像頭。單目攝像頭如圖2-7所示,一般安裝在前風(fēng)窗玻璃上部,用于探測車輛前方環(huán)境,識別道路、車輛、行人等。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器單目攝像頭工作原理為：先通過圖像匹配識別目標(biāo)（依賴樣本數(shù)據(jù)庫，容量越大識別越準(zhǔn)，可減少誤識別；若缺乏目標(biāo)特征數(shù)據(jù)，會導(dǎo)致ADAS漏報(bào)，故需建立并維護(hù)包含全部目標(biāo)特征的龐大樣本庫），再依據(jù)目標(biāo)圖像的大小和高度估算距離。實(shí)際應(yīng)用中，因單一攝像頭在鏡頭角度、探測范圍和精度上有差異，常采用組合方式實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境檢測，比如：四個(gè)魚眼攝像頭分置車輛四周，通過圖像拼接實(shí)現(xiàn)環(huán)視；長焦與短焦攝像頭組合，兼顧遠(yuǎn)距離精確探測和近距離大范圍檢測。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(2)雙目攝像頭。雙目攝像頭如圖2-8所示,其在距離測量階段,先通過對兩幅圖像視差的計(jì)算來測量障礙物與汽車之間的距離,然后依靠兩個(gè)平行布置的攝像頭產(chǎn)生的視差,找到同一個(gè)物體所有的點(diǎn),依賴精確的三角測距,計(jì)算出攝像頭與前方障礙物的距離,實(shí)現(xiàn)更高的識別精度和更遠(yuǎn)的探測范圍。采用該方案時(shí),兩個(gè)攝像頭要有較高的采樣率和同步率。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器雙目攝像頭與單目攝像頭相比更適用于獲取單目攝像頭無法準(zhǔn)確識別的信息;沒有識別率的限制,不需要先識別,可直接進(jìn)行測量;無須維護(hù)樣本數(shù)據(jù)庫。但因?yàn)闄z測原理上的差異,雙目視覺方案在距離測算上相較于單目,其計(jì)算量級和硬件成本都大幅增加。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(3)三目攝像頭。三目攝像頭是三個(gè)不同焦距單目攝像頭的組合。由于單目攝像頭和雙目攝像頭都存在某些缺陷,因此,很多智能網(wǎng)聯(lián)汽車采用了三目攝像頭方案。圖2-9所示為特斯拉Autopilot2.0的三目攝像頭。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器如圖2-10所示,三目攝像頭的每個(gè)攝像頭焦距不同,相應(yīng)的感知范圍也不同,其具備不同的視場,如250m視場、150m視場、60m視場。其中

：250m視場用于檢測前車道線、交通燈;150m視場用于檢測平行道道路狀況以及行人和非機(jī)動(dòng)車的行駛狀況;60m視場負(fù)責(zé)道路狀況監(jiān)測。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器三目攝像頭可以充分發(fā)揮每個(gè)攝像頭的最大優(yōu)勢,但因?yàn)樾枰瑫r(shí)標(biāo)定三個(gè)攝像頭,因此工作量更大一些。同時(shí)軟件部分需要關(guān)聯(lián)三個(gè)攝像頭的數(shù)據(jù),對算法要求也很高。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(4)環(huán)視攝像頭。環(huán)視攝像頭如圖2-11所示,其一般至少包含四個(gè)攝像頭,分別安裝于車輛前、后、左、右側(cè),實(shí)現(xiàn)360°環(huán)境感知。先通過標(biāo)定值進(jìn)行圖像的投影變換,可將圖像還原成俯視圖的樣子,然后對四個(gè)方向的圖像進(jìn)行拼接,再在四幅圖像的中間放上一張車的俯視圖,即可實(shí)現(xiàn)從車頂往下看的效果。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(5)紅外夜視攝像頭。夜間可見光成像的信噪比較低,從而導(dǎo)致基于可見光的視覺傳感器夜間成像的難度增大,而遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)可以發(fā)揮自身獨(dú)特的優(yōu)勢避免這一弊端。紅外夜視系統(tǒng)可以分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種類型。利用近紅外光作為光源照明目標(biāo),如紅外LED和紅外燈等,再用反射光學(xué)系統(tǒng)的物鏡組接收目標(biāo)反射的紅外光,轉(zhuǎn)換成視頻信號在監(jiān)視器熒光屏上同步顯示圖像。主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng):一類是將夜間市區(qū)的普通可見光等光線,通過設(shè)備放大增強(qiáng)達(dá)到可視的目的,這類夜視儀也稱為微光夜視儀;另一類是利用遠(yuǎn)紅外敏感的探測器探測目標(biāo)本身的熱輻射,這類夜視儀也稱為熱像儀。被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng):任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器紅外夜視系統(tǒng)基于紅外熱成像原理,通過能夠透過紅外線的紅外光學(xué)系統(tǒng),將視場內(nèi)景物的紅外線聚焦到紅外探測器上,紅外探測器再將強(qiáng)弱不等的輻射信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號,然后經(jīng)過放大和視頻處理,形成可供人眼觀察的視頻圖像,如圖2-12所示。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器視覺傳感器具有車道線識別、障礙物檢測、交通信號燈識別、交通標(biāo)志和地面標(biāo)志識別、可通行空間檢測(見圖2-13)等功能。3.視覺傳感器的功能任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器車道線是視覺傳感器能夠感知的最基本信息,擁有車道線識別功能,即可實(shí)現(xiàn)高速公路的車道保持功能。(1)車道線識別。障礙物種類有汽車、自行車、行人、動(dòng)物等。有了障礙物信息,無人駕駛汽車即可完成車道內(nèi)的跟車行駛。(2)障礙物檢測。交通信號燈狀態(tài)的感知能力對于在城區(qū)行駛的無人駕駛汽車十分重要。(3)交通信號燈識別。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器交通標(biāo)志和地面標(biāo)志可作為道路特征與高精度地圖匹配后輔助定位,系統(tǒng)可以基于這些感知結(jié)果進(jìn)行地圖的更新。(4)交通標(biāo)志和地面標(biāo)志識別。可通行空間可以讓車輛不再局限于在主車道內(nèi)行駛,能夠?qū)崿F(xiàn)跨車道的超車功能等。(5)可通行空間檢測。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器根據(jù)不同ADAS功能的需要,攝像頭會被安裝到不同的位置,主要分為前視、后視、環(huán)視、側(cè)視以及內(nèi)置攝像頭,如圖2-14所示。4.視覺傳感器的應(yīng)用任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器視覺傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用見表2-3。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器5.視覺傳感器的檢測識別方法（1）車道線檢測:車道線檢測是自動(dòng)駕駛和智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，深度學(xué)習(xí)模型因精度和魯棒性更優(yōu)，逐漸替代傳統(tǒng)方法。但實(shí)際中，車道線檢測面臨遮擋、光照極端變化等挑戰(zhàn)，故研究魯棒方法意義重大。Minhyeok提出擴(kuò)展自我注意（ESA）模塊，可預(yù)測車道線在圖像垂直和水平方向的置信度，通過提取全局信息估計(jì)被遮擋位置，專為車道線檢測設(shè)計(jì)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器ESA模塊分水平（HESA）和垂直（VESA）方向，輸出特征尺度分別為CH1和C1W，統(tǒng)一擴(kuò)展為CHW即ESAmatrix。該矩陣作為注意力圖與主干網(wǎng)絡(luò)輸出的特征圖點(diǎn)乘，得到加權(quán)特征圖，其輸出值反映車道線清晰程度（清晰時(shí)高，遮擋或模糊時(shí)低）。整體模型采用Encoder-Decoder結(jié)構(gòu)，含三個(gè)分支：segmentbranch（輸出車道線分割結(jié)果）、existencebranch（輸出每條車道線存在的二分類結(jié)果）、ESAbranch（輸出每條車道線在水平/垂直方向的置信度，生成ESAmatrix）。在TuSimple、CULane和BDD100K基準(zhǔn)上評估顯示，該模型在CULane和BDD100K上性能領(lǐng)先，在TuSimple上有顯著改進(jìn)，且對遮擋和極端光照條件具有魯棒性。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器（2）障礙物檢測:常見的目標(biāo)檢測算法包括

YOLO系列和FasterR-CNN系列。其中，YOLO算法以速度快、準(zhǔn)確率高為特點(diǎn)，適用于實(shí)時(shí)目標(biāo)檢測任務(wù)。其核心思想是將目標(biāo)檢測轉(zhuǎn)化為回歸問題：通過將圖像劃分成網(wǎng)格，預(yù)測每個(gè)網(wǎng)格中是否存在物體，以及物體的位置和類別；同時(shí)支持端到端訓(xùn)練，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可直接從原始圖像輸出檢測結(jié)果，無需復(fù)雜的預(yù)處理或后處理。YOLOv8是該系列較新的版本，由Ultralytics公司于2023年1月10日開源，作為YOLOv5的重大更新版本，在物體檢測、圖像分類和實(shí)例分割任務(wù)中表現(xiàn)先進(jìn)。它引入多項(xiàng)改進(jìn)與新特性，旨在提升模型的精度、速度和靈活性，成為尖端的實(shí)時(shí)物體檢測器。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器YOLOv8主要包括：負(fù)責(zé)特征提取,采用了一系列卷積和反卷積層,同時(shí)使用了殘差連接和瓶頸結(jié)構(gòu)來減小網(wǎng)絡(luò)的大小并提高性能。該部分采用了C2f模塊作為基本構(gòu)成單元,通過更有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減少了冗余參數(shù),提高了計(jì)算效率。Backbone部分負(fù)責(zé)多尺度特征融合,通過將來自Backbone不同階段的特征圖進(jìn)行融合,增強(qiáng)特征的表示能力。Neck部分任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器Neck部分包括：PAA(ProbabilisticAnchorAssignment)模塊:用于智能地分配錨框,以優(yōu)化正負(fù)樣本的選擇,提高模型的訓(xùn)練效果。SPPF(SpatialPyramidPoolingFast)模塊:用于不同尺度的池化操作,將不同尺度的特征圖拼接在一起,提高對不同尺寸目標(biāo)的檢測能力。PAN(PathAggregationNetwork)模塊:Neck部分包括兩個(gè)PAN模塊,用于不同層次特征的路徑聚合,通過自底向上和自頂向下的路徑增強(qiáng)特征圖的表達(dá)能力。負(fù)責(zé)最終的目標(biāo)檢測和分類任務(wù),包括一個(gè)檢測頭和一個(gè)分類頭。檢測頭包含一系列卷積層和反卷積層,用于生成檢測結(jié)果。這些層負(fù)責(zé)預(yù)測每個(gè)錨框的邊界框回歸值和目標(biāo)存在的置信度。采用全局平均池化(GlobalAveragePooling)對每個(gè)特征圖進(jìn)行分類,通過減少特征圖的維度,輸出每個(gè)類別的概率分布。分類頭的設(shè)計(jì)使得YOLOv8能夠有效地處理多類別分類任務(wù)。Head部分任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器（3）交通標(biāo)志識別:交通標(biāo)志識別是智能汽車駕駛系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)視覺的重要研究領(lǐng)域，其任務(wù)多在自然場景中進(jìn)行。但復(fù)雜環(huán)境對識別影響較大：極端天氣（雨、雪、霧）會模糊標(biāo)志信息，光照過強(qiáng)或昏暗會降低能見度，且標(biāo)志長期暴露可能褪色、損壞、不清晰，這些都會影響識別的速度和準(zhǔn)確性。因此，研究復(fù)雜環(huán)境下快速準(zhǔn)確的交通標(biāo)志檢測意義重大。目前，多數(shù)方法采用改進(jìn)型YOLO系列，輸出回歸目標(biāo)框位置和類別信息以實(shí)現(xiàn)識別。大部分方法采用改進(jìn)型YOLO系列進(jìn)行輸出回歸目標(biāo)框位置和類別信息識別,如圖218所示。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器（4）交通信號燈識別:在無人駕駛中，路口紅綠燈識別至關(guān)重要，車輛需依據(jù)識別結(jié)果采取行動(dòng)（如紅燈等待、綠燈通行），其識別準(zhǔn)確性直接關(guān)乎行駛安全。FasterR-CNN是一種高效的目標(biāo)檢測模型，由RCNN系列（含RCNN、FastRCNN）發(fā)展而來，可實(shí)現(xiàn)圖像中多對象檢測。該模型引入?yún)^(qū)域提案網(wǎng)絡(luò)（RPN），大幅提升了目標(biāo)檢測的速度與準(zhǔn)確性，成為現(xiàn)代目標(biāo)檢測任務(wù)的基準(zhǔn)方法之一。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器FasterRCNN主要由

RPN

和FastRCNN

兩部分組成。這兩部分網(wǎng)絡(luò)共享卷積特征,因此整個(gè)檢測過程非常高效。RPN

是FasterRCNN中的核心創(chuàng)新,它負(fù)責(zé)生成候選區(qū)域(RegionProposals)。FasterRCNN

將RPN生成的候選區(qū)域送入一個(gè)快速的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行目標(biāo)分類和邊界框回歸,如圖2-19所示。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器三、激光雷達(dá)1.激光雷達(dá)的定義激光雷達(dá)是一種光學(xué)遙感傳感器,又稱光學(xué)雷達(dá)。它通過光頻波段的電磁波向目標(biāo)發(fā)射探測信號,然后根據(jù)接收

反射信號的時(shí)間間隔確定目標(biāo)的實(shí)際距離。最后根據(jù)距離及激光發(fā)射的角度,通過幾何變化推導(dǎo)出目標(biāo)的位置(距離、方位和高度)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、姿態(tài))等信息,實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的探測、跟蹤和識別。圖2-20所示為激光雷達(dá)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器與傳統(tǒng)雷達(dá)使用無線電波相比,激光

雷達(dá)使用的激光射線的波長一般為600~1000nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)雷達(dá)所使用的波長。因此,激光雷達(dá)在測量物體距離和表面形狀方面可達(dá)到更高的精準(zhǔn)度,精準(zhǔn)度可以達(dá)到毫米級。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器2.激光雷達(dá)的類型1)按線束數(shù)量分類激光雷達(dá)根據(jù)線束數(shù)量的多少,可分為單線束激光雷達(dá)與多線束激光雷達(dá)。單線束激光雷達(dá)(見圖2-21)掃描一次只產(chǎn)生一條掃描線,其所獲得的數(shù)據(jù)為2D(二維)數(shù)據(jù),因此無法區(qū)別有關(guān)目標(biāo)物體的3D(三維)信息。(1)單線束激光雷達(dá)。視頻激光雷達(dá)的類型任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器多線束激光雷達(dá)(見圖222)掃描一次可產(chǎn)生多條掃描線,主要應(yīng)用于障礙物的雷達(dá)成像。相較于單線束激光雷達(dá),可以識別物體的高度信息。目前,市場上多線束激光雷達(dá)產(chǎn)品包括4線束、8線束、16線束、32線束、64線束等。(2)多線束激光雷達(dá)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器圖2-23所示為多線束激光雷達(dá)掃描的不同類型障礙物的點(diǎn)云圖,包括汽車、人、墻、樹木、公交車和小貨車等。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器多線束激光雷達(dá)細(xì)分可分為2.5D激光雷達(dá)及3D激光雷達(dá)。2.5D激光雷達(dá)與3D激光雷達(dá)最大的區(qū)別在于激光雷達(dá)垂直視野的范圍,前者垂直視野范圍一般不超過過10°而后者可達(dá)到30°甚至40°以上,因此兩者在汽車上的安裝位置要求有所不同。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器2)按有無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件分類激光雷達(dá)按有無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件,可以分為機(jī)械激光雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)和混合固態(tài)激光雷達(dá)三種。(1)機(jī)械激光雷達(dá)。采用機(jī)械激光雷達(dá)的汽車頂部帶有控制激光發(fā)射角度的旋轉(zhuǎn)部件(見圖2-24),這種雷達(dá)測量精度相對較高,但調(diào)試、裝配工藝復(fù)雜,成本居高不下,并且機(jī)械部件壽命不長,難以滿足苛刻的車規(guī)級要求。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(2)固態(tài)激光雷達(dá)。固態(tài)激光雷達(dá)依靠電子部件來控制激光發(fā)射角度,實(shí)現(xiàn)掃描范圍的調(diào)整,無需機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件,因此其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小,可安裝于車體內(nèi)。根據(jù)技術(shù)發(fā)展路線的不同,固態(tài)激光雷達(dá)又分為微機(jī)電系統(tǒng)激光雷達(dá)、光學(xué)相控陣激光雷達(dá)和3DFlash激光雷達(dá)。圖2-25所示為固態(tài)激光雷達(dá)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(3)混合固態(tài)激光雷達(dá)?；旌瞎虘B(tài)激光雷達(dá)介于機(jī)械激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá)之間?；旌瞎虘B(tài)激光雷達(dá)沒有大體積旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),采用固定激光光源通過內(nèi)部玻璃片旋轉(zhuǎn)的方式改變激光光束方向,實(shí)現(xiàn)多角度檢測的需要,并且采用嵌入式安裝。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器3)按其他方式分類此外,激光雷達(dá)按照激光發(fā)射波形可分為連續(xù)型激光雷達(dá)和脈沖型激光雷達(dá);按照探測方式可分為直接探測激光雷達(dá)和相干探測激光雷達(dá);按照功能用途可分為激光測距雷達(dá)、激光測速雷達(dá)、激光成像雷達(dá)、大氣探測雷達(dá)和跟蹤雷達(dá)等。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器3.激光雷達(dá)的組成和測距原理1)激光雷達(dá)的組成智能網(wǎng)聯(lián)汽車激光雷達(dá)由收發(fā)天線、收發(fā)前端、信號處理模塊、汽車控制裝置和報(bào)警模塊組成,其簡化結(jié)構(gòu)如圖2-26所示。(1)收發(fā)天線。收發(fā)天線可安裝于車輛保險(xiǎn)杠內(nèi),向車輛前方發(fā)出發(fā)射信號,并接收反射信號。(2)收發(fā)前端。收發(fā)前端是雷達(dá)系統(tǒng)的核心部件,負(fù)責(zé)信號調(diào)制、射頻信號的發(fā)射接收及接收信號的解調(diào)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(3)信號處理模塊。信號處理模塊直接影響了激光雷達(dá)的測量精度,其自動(dòng)分析、計(jì)算出與前方車輛

的距離和相對速度,并且能防止轉(zhuǎn)彎時(shí)錯(cuò)誤測量鄰近車道車輛的情況發(fā)生。(4)汽車控制裝置。汽車控制裝置是控制汽車的自動(dòng)操作系統(tǒng),通過變速器擋位限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩及調(diào)節(jié)制動(dòng)力,控制汽車的行駛速度。(5)報(bào)警模塊。根據(jù)設(shè)定的安全車距和報(bào)警距離,以適當(dāng)方式給駕駛員報(bào)警,保障汽車安全行駛。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器2)激光雷達(dá)的測距原理根據(jù)所發(fā)射激光信號的不同形式,激光測距方式可分為脈沖激光測距和連續(xù)波相位激光測距兩大類。目前,主要用到的測距方法有脈沖測距法、相位測距法等。

(1)脈沖測距法。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器相位測距法是利用發(fā)射波和返回波之間所形成的相位差來測量距離的。相位測距法的測距原理:首先經(jīng)過頻率調(diào)制由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)正弦波的光束;然后,接收系統(tǒng)接收經(jīng)過障礙物反射回來的光束;最后,只要求出這兩束光波之間的相位差,便可通過此相位差計(jì)算出待測距離,如圖2-28所示。(2)相位測距法。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器

任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器4.激光雷達(dá)的應(yīng)用激光雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中起著類似于“眼睛”的功能,能夠根據(jù)掃描到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)快速繪制3D全景地圖。激光雷達(dá)具有高精度電子地圖和定位、障礙物識別、障礙物軌跡預(yù)測、可通行空間檢測等功能。(1)高精度電子地圖和定位。高精電子地圖是由多線束激光雷達(dá)的點(diǎn)云信息與車載組合慣導(dǎo)采集的信息拼接而成的,激光雷達(dá)利用激光點(diǎn)云信息與高精度電子地圖匹配,以此實(shí)現(xiàn)高精度定位。(2)障礙物識別。激光雷達(dá)對周圍障礙物進(jìn)行掃描,對障礙物的形狀特征進(jìn)行提取,對比數(shù)據(jù)庫原有特征數(shù)據(jù),進(jìn)行障礙物檢測與識別。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(3)障礙物軌跡預(yù)測。根據(jù)激光雷達(dá)的感知數(shù)據(jù)與障礙物所在車道的拓?fù)潢P(guān)系(道路連接關(guān)系)進(jìn)行障礙物的軌跡預(yù)測,以此作為無人駕駛汽車規(guī)劃(換道、避障、超車等)的判斷依據(jù)。(4)可通行空間檢測。利用高精度電子地圖限定感興趣區(qū)域后,可以根據(jù)感興趣區(qū)域內(nèi)部(如可行駛道路和交叉口)點(diǎn)云的高度及連續(xù)性信息判斷點(diǎn)云處是否可通行。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器四、毫米波雷達(dá)1.毫米波雷達(dá)的定義毫米波雷達(dá)是工作在毫米波頻段的探測雷達(dá),如圖2-29所示,其中毫米波是指頻率為30~300GHz(波長為1~10mm)的電磁波。毫米波雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域主要用于目標(biāo)識別和跟蹤,其通過發(fā)射和接收毫米波段的電磁波,以測量車輛與車輛之間的距離、方向和相對速度。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器毫米波位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長范圍,根據(jù)波的傳播理論可知,頻率越高,波長越短,分辨率越高,穿透能力越強(qiáng),但傳播過程中損耗越大,傳輸距離越短。因此,與微波相比,毫米波具有抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高、檢測性能好等特點(diǎn)。與紅外線相比,毫米波具有大氣衰減小、對煙霧的穿透性好、受天氣影響小等特點(diǎn)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器2.毫米波雷達(dá)的類型車載毫米波雷達(dá)可以按照探測范圍、測量原理和頻段進(jìn)行分類。(1)按照探測范圍分類。毫米波雷達(dá)按探測范圍可分為遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)(Long-RangeRadar,LRR)、中程毫米波雷達(dá)(Medium-RangeRadar,MRR)和短程毫米波雷達(dá)(Short-RangeRadar,SRR)。實(shí)際應(yīng)用中,LRR和MRR通常布置在車輛前方,用于檢測前方較遠(yuǎn)范圍內(nèi)的目標(biāo);SRR通常布置在車輛四角位置,用于檢測側(cè)前方、側(cè)后方等范圍內(nèi)的目標(biāo)。視頻毫米波雷達(dá)的類型任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(2)按照測量原理分類。毫米波雷達(dá)按照測量原理可以分為脈沖式毫米波雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波(FrequencyModulatedContinuousWave,FMCW)雷達(dá)。脈沖式毫米波雷達(dá)測量原理簡單,但由于受技術(shù)、元器件等方面的影響,實(shí)際應(yīng)用較難實(shí)現(xiàn),因此目前應(yīng)用比較廣泛的是FMCW雷達(dá)。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器(3)按照頻段分類。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,分別為24GHz、77GHz和79GHz。不同頻段的毫米波雷達(dá)有著不同的性能。①24GHz頻段。處在該頻段上的毫米波雷達(dá)主要用于50~70m的短、中距離的檢測,在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中可用于感知車輛近距離的障礙物,在ADAS中可用于變道輔助、盲區(qū)監(jiān)控、自動(dòng)泊車輔助等。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器②77GHz頻段。處在該頻段上的毫米波雷達(dá)主要用于100~250m的中、長距離的檢測,因此常被安裝在前保險(xiǎn)杠上,正對汽車的行駛方向,在ADAS中可用于前方碰撞預(yù)警、自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航等,同時(shí)也能滿足自動(dòng)駕駛領(lǐng)域?qū)φ系K物測速、測距、測角等性能需求。③79GHz頻段。處在該頻段上的毫米波雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能和77GHz頻段一樣,可用于長距離的測量。2023年,工業(yè)和信息化部發(fā)布的《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》中明確指出,79~81GHz頻段無線電定位業(yè)務(wù)優(yōu)先用于汽車?yán)走_(dá)等。因此,79GHz頻段的毫米波雷達(dá)是未來的發(fā)展趨勢。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器目前,24GHz頻段和77GHz頻段是智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域主流毫米波雷達(dá)使用頻段,兩者的指標(biāo)對比見表2-4。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器3.毫米波雷達(dá)的組成和測距原理1)毫米波雷達(dá)的組成毫米波雷達(dá)主要由高頻PCB(印制電路板)、前端單片PCB、殼體等組成,如圖2-30所示。毫米波雷達(dá)天線目前的主流方案是將微帶陣列天線集成在高頻PCB上。在較小的集成空間中保證天線擁有足夠的信號強(qiáng)度。雷達(dá)天線的作用是將電能與電磁波之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換,其包括發(fā)射天線和接收天線。高頻PCB:任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器前端單片PCB:前端單片PCB負(fù)責(zé)信號的調(diào)制發(fā)射、接收及回波信號的解調(diào),其是一種多功能電路,具有電路損耗小、頻帶寬、噪聲低、功率大、動(dòng)態(tài)范圍大、附加效率高、抗電磁輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。前端單片PCB由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號處理器等組成。發(fā)射機(jī):生成射頻電信號。接收機(jī):將射頻電信號轉(zhuǎn)換為低頻信號。信號處理器:從信號中提取出距離、速度、方位角等信息。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器2)毫米波雷達(dá)的測距原理車載毫米波雷達(dá)多采用

FMCW雷達(dá)，其借助多普勒效應(yīng)，通過發(fā)射毫米波信號，分析發(fā)射與反射信號的頻率差，來精確測量目標(biāo)的距離、速度、方位角等信息。雷達(dá)調(diào)頻器經(jīng)天線發(fā)射信號，信號遇目標(biāo)反射形成回波，二者形狀相同但存在時(shí)間差；若目標(biāo)與發(fā)射源有相對運(yùn)動(dòng)，還會產(chǎn)生多普勒頻率。如圖231所示。任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器

任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器

任務(wù)二

環(huán)境感知傳感器4.毫米波雷達(dá)的應(yīng)用毫米波雷達(dá)廣泛應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)、變道輔助系統(tǒng)等ADAS中。為了滿足不同探測距離的需要,可以組合配置各種短程、中程和遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)。短程、中程和遠(yuǎn)程毫