自动驾驶原理与计量测试-教学大纲

《自动驾驶原理与计量测试》教学大纲课程英文名PrincipleandMeasurementofAutonomousDriving课程代码03M0234学分2总学时32理论学时24实验学时8上机学时0实践学时0课程类别专业教育课课程性质任选先修课程C语言程序设计、C++程序设计适用专业电子信息工程开课学院信息工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、轮式移动机器人，是一种通过计算机控制车辆行驶的智能汽车。自动驾驶技术经过几十年的发展，在2020年之后呈出现实用化、普及化的趋势。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、IMU、GPS等技术协同合作，让计算机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。自动驾驶技术是人工智能技术的典型代表和重要分支，随着自动驾驶的普及化，自动驾驶技术及其计量测试技术，是电子信息工程专业学生有必要了解的重要的专业知识。本课程深入剖析自动驾驶中的感知、定位、行为预测、决策、规划等技术，讲解深度学习、计算机视觉等技术在无人驾驶中的应用，详细介绍摄像机、激光雷达、IMU等常见传感器在无人驾驶中的地位和作用，量化分析无人驾驶技术中的计量、评测方法。开设自动驾驶原理与计量测试课程，有助于引导学生掌握高度集成化的智能系统的开发方法，提升大学生创新创业实践水平，充分发挥我校在计量测试领域的特色与优势，满足普及化的无人驾驶技术中计量测试的技术需求。（二）课程目标（1）了解无人驾驶技术的历史、现状、趋势，以及其基本原理；（2）掌握无人驾驶技术中常见传感器以及智能感知、规划算法；（3）掌握无人驾驶技术在具体实践案例中的使用，了解本课程和其他课程的紧密关联，了解我国无人驾驶技术的现状，鼓励学生积极投身“卡脖子”难题的创新。（三）思政目标通过自动驾驶技术中的人工智能算法、规划算法及机器视觉算法等学习，使学生了解国内外无人驾驶技术的现状，鼓励学生积极投身“卡脖子”关键技术难题的创新及应用开发中，培养学生科技报国的情怀及创新精神。二、课程目标达成的途径与方法采取以课堂教学为主，结合期末测试、课堂测试和实验。要求学生完成来源于真实应用场景的实践项目，鼓励学生在个人电脑上搭建编程环境，鼓励学有余力的同学完成复杂应用案例。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1.3毕业要求2.3毕业要求6.2课程目标1M（0.2）课程目标2H（0.4）课程目标3H（0.4）注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求第一章无人车技术简介了解无人驾驶的分级，无人驾驶系统简介。通过介绍国内外无人驾驶技术的现状，鼓励学生积极投身“卡脖子”关键技术难题的创新及应用开发中，培养学生科技报国的情怀及创新精神。第二章激光雷达在无人驾驶中的应用掌握激光雷达原理；了解激光雷达的应用领域，激光雷达数据的解析，激光雷达技术面临的挑战。第三章GPS及IMU在无人驾驶中的应用掌握GPS及IMU在无人驾驶中的应用。了解GPS基础知识，IMU基础知识，掌握GPS和IMU的融合技术。第四章基于计算机视觉的无人驾驶感知系统熟练掌握光流和立体视觉，掌握物体的识别与追踪，理解视觉里程计算法。掌握CNN原理，了解无人驾驶双目3D感知，掌握无人驾驶物体检测。卷积神经网络在无人驾驶中的应用。通过华为问界汽车在“8D魔幻都市”重庆自动驾驶的视频，让学生体会到我国自动驾驶技术的飞速发展，提升学生学习兴趣，培养学生科技报国的使命感与责任心。第五章无人驾驶的决策、规划和控制掌握常见的路径规划算法。通过自动驾驶系统安全性实验的人本教育，让学生体会到实际工程实践中的社会、安全、法律、道德的重要性。第六章基于ROS的无人驾驶系统了解ROS，了解无人驾驶系统的可靠性，掌握ROS的基本使用方法和实例。第七章无人驾驶计量与测试了解KITTI数据集。掌握评测数据集采集原理和方法。掌握评价指标的设计和计算。五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第一章无人驾驶的分级，无人驾驶系统简介4课程目标1第二章激光雷达原理，激光雷达的应用领域，激光雷达数据的解析4完成本章作业和实验内容课程目标2第三章GPS及IMU在无人驾驶中的应用。GPS基础知识，IMU基础知识，GPS和IMU的融合技术。4完成本章作业和实验内容课程目标2第四章光流和立体视觉，握物体的识别与追踪，视觉里程计算法。CNN原理，无人驾驶双目3D感知，无人驾驶物体检测4完成实验内容课程目标2第五章常见的路径规划算法。4完成本章作业和实验内容课程目标2第六章ROS简介，ROS的基本使用方法和实例。4课程目标3第七章KITTI数据集。测数据集采集原理和方法。评价指标的设计和计算。8完成本章作业和实验内容课程目标3六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求、学生任务实验性质实验类别1激光雷达数据解析2掌握激光雷达原理验证必做2基于计算机视觉的目标检测2掌握计算机视觉方法解决自动驾驶问题。设计必做3IMU与GPS数据解析2掌握IMU和GPS数据特点和融合方法。验证选做4路径规划算法案例2掌握常见的路径规划算法及实现。设计必做5无人驾驶系统计量与评测4掌握无人驾驶系统计量与评测方法设计选做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核作业、出勤作业得分情况、出勤情况10%实验实验操作、报告实验操作和报告得分20%期末考核开卷考试考试卷面分数70%考核类别考查成绩登记方式百分制八、课程目标达成度评价方法课程目标权重成绩评定1过程考核0.1过程考核平均分A10期末测试0.7相应期末考试平均分B10实验考核0.2实验成绩平均分C10目标1达成度=0.1*A10+0.7*B10+0.2*C102过程考核0.1过程考核平均分A20期末测试0.7相应期末考试平均分B20实验考核0.2实验成绩平均分C20目标2达成度=0.1*A20+0.7*B20+0.2*C203过程考核0.1过程考核平均分A30期末测试0.7相应期末考试平均分B30实验考核0.2实验成绩平均分C30目标3达成度=