智能网联技术导论 课件 任务1 智能网联汽车概念与发展-任务3 基于硬件栈的关键技术

智能网联技术导论项目分析项目实践项目总结拓展思考项目分析智能网联汽车本课程作为智能网联汽车一系统课程的先导课程，从科谱角度介绍了智能网联汽车的体系架构内容，根据软件与硬件两条线索贯穿了智能网联汽车的学习路径。从智能网联汽车的基础知识开始学习，包括嵌入式底层开发到与智能汽车相关的外部设备，传感技术，通信技术、车载应用，云边端技术，人工智能等相关知识都在本前导课程中有了入门与引领。使用情景任务需求完成智能网联汽车的概念、架构与组成完成并掌握智能网联汽车硬件栈相关技术完成智能网联汽车软件栈相关知识的学习完成并掌握智能网联汽车信息安全等相关知识完成通过案例掌握ADAS等相关内容vs重点智能网联汽车概念智能网联汽车结构与组成智能网联汽车信息安全难点智能网联硬件栈技术智能网联软件栈技术智能网联ADAS案例重点难点知识目标掌握核心概念与架构相关知识掌握原理与组成掌握软硬件技术栈的前导知识能力目标掌握整体架构与脉络掌握前导课程的关键核心技术掌握智能网联前导核心知识点素质目标提升对于知识点的举一反三能力培养独立思考能力培养的团队协作能力学习目标硬件软件PC台式机标准办公软件套件实施准备项目实践任务1智能网联汽车概念与发展1.什么是智能网联汽车 2.智能网联汽车的发展3.智能网联汽车的架构要素4.智能网联汽车与自动驾驶任务描述1.什么是智能网联汽车任务实施智能汽车英文全称IntelligentVehicles，是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面智能汽车任务实施智能网联汽车英文全称IntelligentConnectedVehicle，是车联网与智能车的有机联合，是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息交换共享，实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。汽车的未来任务实施2.智能网联汽车的发展任务实施智能网联汽车的产业生态较为复杂，是一个多方共建的生态体系，参与者包括汽车制造商、互联网公司、ICT企业、一级供应商和政府。如果把无人驾驶的智能汽车比作机器人的出行，那么在智能网联汽车产业架构图中，车辆是载体，实现智能化是目的，而网联化是核心手段智能网联汽车的发展任务实施支持未来智能网联汽车发展的五个基础平台，这五个基础平台包括：车载计算基础平台、车载终端基础平台、云控基础平台、高精度动态地图基础平台和信息安全基础平台。这五大平台不是任何一家企业可以做好的，一定是跨界的。这几个平台有一定逻辑关系，从车载的计算平台，到终端平台，到云端，到最后的信息保障。智能网联汽车的发展任务实施智能网联汽车的发展产生了两大研发方向：单车智能和车路协同。单车智能研发方向有两种，一种是采用以激光雷达为主要感知设备，采取了激光雷达，毫米波雷达、摄像头等多传感器融合的方案。另一种方案是以视觉识别为核心选择量产的计算机视觉的方案，并通过神经网络的模型训练Autopilot算法，车路协同的前提是公路的智能化改造和基础设施投资。车侧智能和路侧智能的分配和发展受到诸多因素的影响，例如政府对公路智能化改造的支持力度、不同区域的路况等因素。智能网联汽车的发展任务实施3.智能网联汽车的架构要素任务实施智能架构要素包括三个方面：具备计算能力的车载系统、具备感知和通信能力的智能路侧系统和远程云计算服务平台。架构要素任务实施4.智能网联汽车与自动驾驶任务实施自动驾驶汽车（Autonomousvehicles；Self-pilotingautomobile）又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。智能网联汽车与自动驾驶任务实施自动驾驶等级划分是按照Level1到Level5的发展路径来进行的。自动驾驶等级划分任务实施任务2智能网联汽车架构组成1.智能驾驶 2.智能座舱3.智能网联汽车的开发关键技术4.智能化基础平台架构任务描述1.智能驾驶任务实施能驾驶是在驾驶的基础上添加了人工智能算法，该智能算法需要包括感知-规划-控制的能力。智能驾驶的前提条件是，我们选用的车辆满足行车的动力学要求，车上的传感器能获得相关视听觉信号和信息，并通过认知计算控制相应的随动系统。智能驾驶任务实施智能驾驶=单车智能（ADAS）

+V2X智能驾驶任务实施单车智能的技术核心是使汽车机器人化，即能够通过综合应用毫米波雷达，激光雷达和光学摄像头等多种传感器来使汽车感知车身周围的环境，然后车载驾驶计算机根据环境的变化，结合通过CAN总线上收集的汽车工况信息，综合计算出下一秒的控制策略。单车智能任务实施V2X即Vehicle-to-Everything，作为智能网联汽车中的信息交互关键技术，主要用于实现车间信息共享与协同控制的通信保障。V2X包含车辆与车辆V2V(Vehicle-to-Vehicle)、车辆与基础设施V2I（Vehicle-to-Infrastructure）、车辆与行人V2P(Vehicle-to-Pedestrian)、车辆与外部网络V2N（Vehicle-to-Network）等V2X任务实施2.智能座舱任务实施“智能座舱”是对汽车人机交互体验的创新，对车辆在线服务的扩展，自动驾驶带来的全新体验，以及汽车人工智能服务。比如语音控制、VR等等。智能座舱任务实施芯片算力的提升和5G、语音识别等技术的成熟和应用，为智能网联汽车和智能座舱的发展提供了技术基础智能座舱任务实施3.智能网联汽车的开发关键技术任务实施关键技术：以新能源汽车为智能网联技术率先应用的载体，支持企业跨界协同，研发复杂环境融合感知、智能网联决策与控制、信息物理系统架构设计等关键技术。核心技术：突破车载智能计算平台、高精度地图与定位、车辆与车外其他设备间的无线通信（V2X）、线控执行系统等核心技术和产品智能网联关键技术任务实施智能网联关键技术任务实施4.智能化基础平台架构任务实施智能化基础平台架构由三个部分组成:硬件平台、系统软件和功能软件。硬件平台由异构芯片组成，并采用模块化设计，是平台的基础;系统软件由设备管理程序、操作系统、基础服务软件（如协议栈）等组成，是保证系统运转的核心;功能软件运行在系统软件之上，主要用于实现平台各类基础服务，为应用程序的开发提供支撑智能的两大核心功能：智能化和网联化智能化基础平台架构任务实施任务3基于硬件栈的关键技术1.MCU

2.数字仪表3.智能网联汽车传感器技术4.智能网联汽车通信技术5.基于SOC的硬件栈技术6.汽车外接诊断系统OBD7.娱乐控制系统IVI8.

OTA（空中下载）技术9.汽车总线平台任务描述1.MCU任务实施微控制器，MicrocontrollerUnit(MCU)，又称单片机，是嵌入式技术时代的产物，显而易见，它为各色嵌入式产品提供适度的计算能力以及实现某些专门用途。MCU将CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA、LCD驱动电路等多种接口都集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制MCU任务实施根据用途可分为通用型和专用型；根据存储器架构可分为哈佛架构和冯诺伊曼架构；根据指令结构可分为CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机微控制器)。早期的MCU都是CISC架构，它具有庞大的指令集，试图使用最少的机器语言/代码行数，从而牺牲了整台机器的执行效率。RISC架构的计算机系统只有少数指令，且每条指令的长度相同，执行时间短，因此MCU能够用很高的频率来运算。但RISC架构使处理器运行速度更快、设计更简单、更廉价、制造更简单的同时，编写的代码量会非常大，软件的开发会变得更加复杂。MCU的分类任务实施2.数字仪表任务实施数字仪表，顾名思义：用数字显示被测值的仪表。把测量转化为数字量并以数字形式显示出来的仪表。对于汽车仪表，数字仪表改变了汽车仪表的显示方式。显而易见，它已不再具有只是一个提供转速、车速的简单元件。而是能展示更多重要的汽车信息，甚至发出警告。集成和数字控制技术的普及，让汽车仪表的功能前所未有的丰富，并且视觉效果也更与时俱进。数字仪表任务实施早期的汽车仪表是汽车与驾驶员进行信息交互的窗口，是汽车信息显示的中心，能够集中、直观、迅速地反映汽车在行驶过程中的各种动态指标早期仪表任务实施在显示技术上不断更新，显示车速、档位状态、电机转速、电机状态、电池组状态等其他汽车特定的信息电气式仪表任务实施液晶汽车仪表用屏幕取代了指针、数字等现有仪表盘上最具代表性的部分，其内部的工作机制是由数据采集、处理以及显示3个模块组成全液晶仪表任务实施虚拟仪表，是以计算机为核心，充分利用计算机强大的显示、处理、存储能力来模拟物理仪表的处理过程虚拟仪表盘任务实施3.智能网联汽车传感器技术任务实施激光雷达是一种综合的光探测与测量系统，通过发射接受激光束，分析激光束遇到目标对象后的折返时间，计算出与目标对象的相对距离激光雷达任务实施超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器收到发送过来的超声波时的时间来测量距离超声波雷达任务实施在高速行驶场合能够实现识别，要求摄像头具有高速采集图像的特性。在较暗环境以及明暗差异较大时能够实现识别，要求摄像头具有高动态的特性车载摄像头任务实施高精度以及从短距离到长距离的出色可量测性，能够实现一系列的驾驶员辅助功能。但是相应的，它的技术复杂性也很高毫米波雷达任务实施4.智能网联汽车通信技术任务实施蓝牙技术之所以能够在汽车行业取得成功，主要得益于两个蓝牙解决方案，一是音频传输，二是数据传输。而未来随着蓝牙技术的不断创新，第三个解决方案“位置服务”也将在汽车上更多地应用。蓝牙技术任务实施Wi-Fi最主要的优势在于不需要布线，能够不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，并且由于发射信号功率低于100mw，低于移动设备发射功率。Wi-Fi技术任务实施能够为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的标准时间。全球定位系统可满足位于全球地面任何一处或近地空间的军事用户连续且精确地确定三维位置、三维运动和时间的需求。GPS技术任务实施车联网（Vehicle-to-everything）简称V2X，是将汽车和其他车辆或是有机会影响汽车的设备所进行的通信。车联网是包括其他种类通信的汽车通信系统，其他的通信有V2I（汽车对基础设施、汽车对道路系统）、V2N（汽车对网络）、V2V（汽车对汽车）、V2P（汽车对行人）、V2D（汽车对设备）。V2X技术任务实施V2V通信需要一个无线网络，在这个网络上汽车之间互相传送信息，告诉对方自己在做什么，这些信息包括速度、位置、驾驶方向、剎车等。V2V技术使用的是专用短程通信(DSRC)，由类似FCC和ISO的机构设立的标准。有时候它会被描述成WiFi网络。V2V技术任务实施5.基于SOC的硬件栈技术任务实施单片系统或片上系统（英语：SystemonaChip，缩写：SoC）是一个将电脑或其他电子系统集成到单一芯片的集成电路。单片系统能够处理数字信号、模拟信号、混合信号甚至更高频率的信号。单片系统常常应用在嵌入式系统中。单片系统的集成规模很大，一般达到几百万门到几千万门。SoC任务实施一个完整单片系统由硬件和软件两部分组成，当然，它们本身具很很强的扩展性。其中软件用于控制硬件部分的控制器、微处理器或数字信号处理器核心以及外部设备和接口。SoC系统组成任务实施6.汽车外接诊断系统OBD任务实施汽车外接诊断系统（On-BoardDiagnostics，缩写为OBD，又译车载自动诊断系统），是一种设备于车中用以监控车辆运行状态和回报异常的系统，车辆的子系统出现问题时，产生故障代码和提醒信号通知车主和车厂诊断维修。汽车外接诊断系统任务实施通过监测多个系统和部件来诊断汽车故障。故障监测范围比较广泛，检测目标包括发动机、催化转化器、颗粒捕集器、氧传感器、排放控制系统、燃油系统、EGR等。OBD通过内部系统来读取各种与排放有关的部件信息，并能够联接到ECU，ECU通过读取OBD传输的这些信息，检测和分析与排放相关故障。OBD原理任务实施7.娱乐控制系统IVI任务实施车载信息娱乐综合性的处理过程，一般是采用车载专用多集成的中央处理器，基于车身总线系统和互联网服务，形成的车载综合信息处理系统。车载信息娱乐IVI任务实施多媒体应用主要是本地收音电台、蓝牙周边应用等内容为主。发展至今，随着互联网应用的车机化，IVI的内容越来越多。车载信息娱乐IVI任务实施8.OTA（空中下载）技术任务实施OTA（Over－the－AirTechnology）空中下载技术是通过移动通信（GSM或CDMA）的空中接口对SIM卡数据及应用进行远程