汽车智能传感器技术与应用 教案 项目一　汽车智能传感器概述与实训平台

任务1.1汽车发展历史与智能网联汽车技术路线-教师手册智能网联汽车传感器应用技术、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标技能目标知识目标素质目标1.具备识别不同类型传感器及其特点的能力；2.具备识别不同主流感知方案的能力；1.了解汽车发展历史；2.了解智能网联汽车的技术链；3.了解智能网联汽车的技术路线；1.培养独立思考和自主精神；2.培养精益求精的品质；教学重点1.汽车发展历史；2.智能网联汽车（ICV）的技术链；3.智能网联汽车的技术路线；教学准备1.汽车发展历史与智能网联汽车技术路线课件；2.汽车发展历史与智能网联汽车技术路线学生手册；3.汽车发展历史与智能网联汽车技术路线学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解汽车发展历史；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解智能网联汽车的技术链；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解智能网联汽车的技术路线；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们具备识别不同类型传感器及其特点的能力；5.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们具备识别不同主流感知方案的能力。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：人类所有知识和技术进步都有前人的功劳，对于汽车究竟如何出现，如何发展，为何是当前的状态，值得我们思考和挖掘。请思考汽车的出现和发展给人类带来了什么样的影响？100年后的汽车会是什么样的呢？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.了解汽车发展历史；2.了解智能网联汽车的技术链；3.了解智能网联汽车的技术路线；4.掌握不同类型的传感器及其特点；5.掌握不同主流感知方案；讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备汽车发展历史与智能网联汽车技术路线讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.了解汽车发展历史；2.了解智能网联汽车的技术链；3.了解智能网联汽车的技术路线；4.掌握不同类型的传感器及其特点；5.掌握不同主流感知方案；讲授多媒体课件讲解课前预习分组讨论75教学总结汽车发展历史与智能网联汽车技术路线提问启发引导多媒体课件讲解回答问题2.完成个别理论工作页5

任务考核及答案一、判断题1.传感器是一种检测装置，能够感知和采集外界的信息和环境变化。（✔️）2.在智能网联汽车中，传统传感器已全部被取代。（❌）3.世界上第一辆真正意义上的电动汽车出现在20世纪初。（❌）4.卡尔·本茨造出了全世界第一辆使用汽油内燃机的汽车，因此他被誉为“汽车之父”。（✔️）5.在我国，规定新能源汽车包括三类：纯电动汽车（BEV）、混合动力汽车（HEV）和氢燃料电池汽车（FCEV）。（❌）6.智能汽车指的就是自动驾驶汽车，因此不能实现自动驾驶功能的汽车就不叫智能汽车。（❌）7.全球第一款实现L3级水平的量产车是奥迪A8。（✔️）8.智能网联汽车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X（人、车、路、后台等）智能信息交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来完成操作的新一代汽车。（✔️）9.智能网联汽车的技术架构可以概括为“三横三纵”。（❌）10.特斯拉Model3采用的以视觉为主导的方案是目前智能网联汽车在技术路线上的最主流方案。（❌）二、不定项选择题1.卡尔·本茨制造的全世界第一辆使用汽油内燃机的汽车是一辆（B）。A.两轮汽车B.三轮汽车C.四轮汽车D.六轮骑车2.以下选项属于新能源汽车的是（ABC）。A.混合动力电动汽车（HEV）B.纯电动汽车（BEV）C.燃料电池电动汽车（FCEV）D.智能网联汽车（ICV）3.根据智能化程度的不同，自动驾驶汽车可以被分为（C）个等级。A.3B.4C.5D.64.L3级自动驾驶指的是（B）。A.部分自动驾驶 B.有条件自动驾驶 C.高度自动驾驶 D.完全自动驾驶5.智能汽车隶属于智能交通大系统，而智能网联汽车则属于（B）与（C）的交集。A.智能交通 B.智能汽车 C.车联网 D.车路协同6.从技术发展路径来看，智能汽车分为3个发展方向：（ACD）。A.网联式智能汽车（CV）B.感知式智能汽车（SV）C.自主式智能汽车（AV）D.智能网联汽车（ICV）7.智能网联汽车可划分为“三横两纵”式技术架构，其中“三横”指的是（ABD）。A.车辆关键技术B.信息交互关键技术C.基础设施关键技术D.基础支撑关键技术8.智能网联汽车“三横两纵”式技术架构中，车辆关键技术包括（ABCD）。A.环境感知技术B.智能决策技术C.控制执行技术D.系统设计技术9.目前，智能网联汽车在技术路线上的主流方案包括（AD）。A.以激光雷达为主导的方案B.以毫米波雷达为主导的方案C.以超声波雷达为主导的方案D.以视觉为主导的方案10.特斯拉最新款Model3和ModelY配备了8个（D）和12个（C）来实现辅助驾驶，是视觉方案的代表厂商。A.激光雷达B.毫米波雷达C.超声波雷达D.视觉传感器

三、问答题1.简述智能汽车的三种技术路径。答：从技术发展路径来看，智能汽车分为3个发展方向：网联式智能(connectedvehicle,CV):与附近车辆及路侧设施通信，非自主式自动驾驶。自主式智能(autonomousvehicle,AV)：采用车载传感器独立于其他车辆自动驾驶。及前二者的融合，即智能网联汽车(ICV)：结合了网联式和自主式智能汽车的优势。2.简述智能网联汽车“三横两纵”技术架构。答：“三横”是指智能网联汽车主要涉及的车辆、信息交互与基础支撑3个领域技术；“两纵”是指支撑智能网联汽车发展的车载平台及基础设施条件。3.简述智能网联汽车在技术路线上的两种主流方案。答：一种是以视觉为主导的方案（如特斯拉Model3），通过相机或摄像头进行环境的感知，可以用于对物体的识别和追踪及车辆的定位。另一种是以激光雷达（LightDetectionandRanging，LiDAR）为主导（如谷歌Waymo）的多传感器融合方案，通过激光雷达进行障碍物的检测，借助激光雷达扫描的点云和高精地图的匹配实现车辆的定位。1、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.具备识别不同类型传感器及其特点的能力；2.具备识别不同主流感知方案的能力。1.了解自动驾驶及环境感知技术；2.熟悉主流的环境感知方案；3.了解智能网联汽车传感器的发展趋势。1.培养独立思考和自主精神；2.培养精益求精的品质。教学重点1.智能网联汽车环境感知传感器；2.多传感器信息融合；3.主要环境感知技术；4.智能网联汽车传感器发展趋势。教学准备1.认识智能网联汽车环境感知技术课件；2.认识智能网联汽车环境感知技术学生手册；3.认识智能网联汽车环境感知技术学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解智能网联汽车环境感知传感器；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解多传感器信息融合；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解主要环境感知技术；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解智能网联汽车传感器发展趋势。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：大家都知道有哪些车企研发了自动驾驶产品吗？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.了解自动驾驶及环境感知技术；2.熟悉主流的环境感知方案；3.了解智能网联汽车传感器的发展趋势。4.掌握不同类型传感器及其特点；5.掌握不同主流感知方案。讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备认识智能网联汽车环境感知技术课件。讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.了解自动驾驶及环境感知技术；2.熟悉主流的环境感知方案；3.了解智能网联汽车传感器的发展趋势。4.掌握不同类型传感器及其特点；5.掌握不同主流感知方案。讲授多媒体课件讲解课前预习分组讨论75教学总结智能网联汽车环境感知技术及主流的环境感知方案。提问启发引导多媒体课件讲解回答问题2.完成个别理论工作页5任务考核及答案一、判断题1.智能网联汽车的环境感知传感器是区别于传统汽车最主要的表观特征。（✔️）2.激光雷达在自动驾驶车辆中有着不可或缺的作用。（❌）3.毫米波雷达的探测距离不如激光雷达远，但是其抗天气干扰的能力强。（❌）4.通过车载视觉传感器获取的环境图像信息，系统可以进行道路、交通标志以及车辆和行人的识别。（✔️）5.单一的传感器难以满足复杂行驶路况信息的采集，因此多传感器信息融合是环境感知技术发展的必由之路。（✔️）6.多传感器信息融合的方式分为前融合和后融合。（✔️）7.环境感知技术是智能网联汽车的关键技术，它通过安装在车辆上的传感器对道路、行人、车辆、信号灯、交通标志等因素进行识别。（✔️）8.智能网联汽车传感器发展趋势是集成化、智能化、网联化。（❌）二、不定项选择题1.智能汽车环境感知使用的传感器主要包括（ABCD）。A.视觉传感器B.超声波雷达C.毫米波雷达D.激光雷达2.前融合有（A）个感知算法。A.1B.2C.5D.63.目前智能汽车主流的环境感知方案主要有（AD）。A.视觉主导方案B.毫米波雷达主导方案C.超声波雷达主导方案D.激光雷达主导方案4.激光雷达的缺点包括（AC）。A.成本较高B.点云数据处理速度慢C.抗天气干扰能力弱D.无法对周围环境进行大范围扫描5.车载视觉传感器按照构成形式可分为（ABC）。A.单目摄像头B.双目摄像头C.全景摄像头D.长焦摄像头6.超声波雷达可以发射和接受（AB）频率的声波。A.48kHzB.58kHzC.48MHzD.58MHz7.相较后融合，前融合的优势在于（ABC）。A.整个感知架构的复杂度降低B.感知系统的稳健性提高C.处理速度提高（系统延迟降低）D.无效和无用的信息能够被完全过滤8.环境感知技术是指通过车载传感器对（ABCD）等因素进行识别。A.道路B.行人C.交通标志D.信号灯三、问答题1.实现多传感器前融合的要求有哪些？答：（1）软件算法需求：各个传感器数据采集方式和周期相对独立，后融合向前融合转化需要实现数据空间和时间同步，控制时间误差需要在1微秒以内，100m外的物体距离精度要在3cm以内，这样需要主机厂在算法端给各个传感器提供时间校准和空间标定的功能。（2）芯片算力需求：整车所有传感器原始数据都汇集到中央计算平台进行处理，对于AI芯片的算力提出更高的要求。（3）数据通信需求：一是车载的传感器如毫米波雷达、摄像头、激光雷达等来自于不同硬件厂商，因为产品接口与商业协议等等问题，有些传感器无法获得原始数据；二是车内通信带宽需升级来支持多传感器数据的并发。多传感器前融合是长周期目标，目前还属于智能驾驶发展初期，传感器本身硬件升级还有长足空间。多传感器发展路径会趋向冗余再融合，在传感器搭载数量和性能升级的基础上，逐渐实现多传感器融合。2.简要概括智能网联汽车传感器的发展趋势？1.集成化，微型化更进一步2.智能化，多功能化更显智能3.多传感器融合趋势保持4.软件与算法将起到关键核心作用1、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.能掌握故障诊断软件的使用方法。1.通过课程讲解了解智能汽车传感器与感知系统实训平台；1.培养独立思考和自主精神；2.培养精益求精的品质教学重点1.智能汽车传感器与感知系统实训平台整体结构；2.仿真模拟软件的功能；3.故障诊断台架及故障诊断软件；4.其他适合的硬件环境。教学准备1.本教材使用设备、工具及开发环境课件；2.本教材使用设备、工具及开发环境学生手册；3.本教材使用设备、工具及开发环境学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解智能汽车传感器与感知系统实训平台整体结构；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解仿真模拟软件的功能；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解故障诊断台架及故障诊断软件；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解其他适合的硬件环境；5.通过完成工作页方式，让学生们加深对本教材使用的设备、工具及开发环境的了解。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：大家都知道智能汽车传感与感知系统有哪些功能吗？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.智能汽车传感器与感知系统实训平台整体结构；2.仿真模拟软件的功能；3.故障诊断台架及故障诊断软件；4.其他适合的硬件环境。讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备本教材使用设备、工具及开发环境课件。讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.了解智能汽车传感器与感知系统实训平台整体结构；2.了解仿真模拟软件的功能；3.了解故障诊断台架及故障诊断软件；4.了解其他适合的硬件环