《电动汽车》-《电动汽车》-教学课件4.2 智能网联汽车组成结构认知

智能网联汽车组成结构认知学习单元4.2《智能新能源汽车认知与操作安全》天津职业技术师范大学汽车职业教育研究所-专业服务职业教育学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知123456学习导航7情境导入学习小结实践技能拓展阅读理论知识学习目标自主学习小王是无人驾驶汽车爱好者，对无人驾驶技术特别感兴趣，你能向小王介绍一下无人驾驶汽车的关键技术与组成结构吗？自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知1.能通过查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。2.能叙述发展智能网联汽车的意义。2.能正确介绍智能网联汽车的定义与内涵。3.能正确介绍智能网联汽车的层级划分。4．能正确介绍智能网联汽车的关键技术。5.能认知智能网联汽车传感器系统、决策系统与执行系统各部件。6.能正确介绍智能网联汽车传感器系统、决策系统与执行系统各部件的作用。7.能正确规范地对智能网联汽车设备进行安装与调试。8.能正确介绍智能网联汽车应用场景及ADAS系统功能。自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.2智能网联汽车的定义与内涵4.2.3智能网联汽车层级划分4.2.1发展智能网联汽车的意义自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.4智能网联汽车关键技术4.2.5智能网联汽车环境感知传感器自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.6智能网联汽车决策系统4.2.7智能网联汽车执行系统4.2.8智能网联汽车应用场景4.2.9智能网联汽车发展趋势4.2.10智能网联汽车发展待解决的问题4.2.11高级驾驶辅助系统（ADAS）功能介绍汽车产业是国民经济重要的战略性、支柱性产业，同时汽车也是新技术应用的最佳载体，在以智能化、信息化为重要特征的全球新轮科技革命和产业转型的推动下，智能网联汽车已经成为汽车工业发展的战略方向。发展智能网联汽车对营造“安全、高效、绿色、文明的智能汽车社会，满足人民出行需求具有重要意义，也是我国建设汽车强国的重要支撑。4.2.1发展智能网联汽车的意义学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.1发展智能网联汽车的意义学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知中国汽车工业协会指出，智能网联汽车（Intelligent&Connectedvehicles，“ICV”）是指搭载先进的车載传感器、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、云端等)智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。4.2.2智能网联汽车的定义与内涵学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知目前智能网联汽车实现方式可以分为自主式、网联式两大技术路线。4.2.2智能网联汽车的定义与内涵学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知NHTSA：4.2.3智能网联汽车层级划分学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知美国SAE也对汽车智能化进行了分级：4.2.3智能网联汽车层级划分学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知我国于2016年10月发布《节能与新能源汽车技术路线图》，以SAE分级定义为基础，考虑中国道路交通情况的复杂性，加入了对应级别下智能系统能够适应的典型工况特性，从智能化和网联化两个层面明确各自分级。4.2.3智能网联汽车层级划分学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知智能化等级等级名称等级定义控制监视失效应对典型工况人监控驾驶环境1驾驶辅助（DA）系统根据环境信息执行转向和加减速中的一项操作，其他驾驶操作都由人完成人与系统人人车道内正常行驶，高速公路无车道干涉路段，停车工况2部分自动驾驶（PA）系统根据环境信息执行转向和加减速操作，其他驾驶操作都由人完成人与系统人人高速公路及市区无车道干涉路段，换道、环岛绕行、拥堵跟车等工况自动驾驶系统监控驾驶环境

3有条件自动驾驶（CA）系统完成所有驾驶操作，根据系统请求，驾驶者需要提供适当的干预系统系统系统高速公路正常行驶工况，市区无车道干涉路段4高度自动驾驶（HA）系统完成所有驾驶操作，特定环境下系统会向驾驶者提出响应请求，驾驶者可以对系统请求不进行响应系统系统系统高速公路全部工况及市区有车道干涉路段5完全自动驾驶（FA）系统可以完成驾驶者能够完成的所有道路环境下的操作，不需要驾驶者介入系统系统系统所有行驶工况4.2.3智能网联汽车层级划分学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知网联化等级等级名称等级定义控制典型信息传输需求1网联辅助信息交互基于车-路、车-后台通信，实现导航等辅助信息的获取以及车辆行驶与驾驶者操作等数据的上传人地图、交通流量、交通标志、油耗、里程等信息传输实时性、可靠性要求较低2网联协同感知基于车-车、车-路、车-人、车-后台通信，实时获取车辆周边交通环境信息，与车载传感器的感知信息融合，作为自车决策与控制系统的输入人与系统周边车辆/行人/非机动车位置、信号灯相位、道路预警等信息传输实时性、可靠性要求较高3网联协同决策与控制基于车-车、车-路、车-人、车-后台通信，实时并可靠获取车辆周边交通环境信息及车辆决策信息，车-车、车-路等各交通参与者之间信息进行交互融合，形成车-车、车-路等各交通参与者之间的协同决策与控制人与系统车-车、车-路间的协同控制信息传输实时性、可靠性要求最高1.智能网联汽车技术架构4.2.4智能网联汽车关键技术学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知2.智能网联汽车关键技术4.2.4智能网联汽车关键技术学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知智能网联汽车的环境感知相当于人的眼睛，决策控制相当于人的大脑，执行结构相当于人的手和脚，感知、决策、控制三者协同工作，替代人的驾驶操作。环境感知传感器主要有摄像头、激光雷达、毫米波雷达、组合导航等，如图所示。4.2.5智能网联汽车环境感知传感器学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知摄像头主要是用于车道线、交通标识牌、红绿灯、车辆和行人的检测。它的优点是检测信息全面且价格便宜，缺点是性能受天气影响较大。摄像头又分为单目摄像头、双目摄像头、环视摄像头等。4.2.5智能网联汽车环境感知传感器学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知激光雷达：4.2.5智能网联汽车环境感知传感器学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知毫米波雷达4.2.5智能网联汽车环境感知传感器学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知组合导航是通过GNSS（全球导航卫星系统）4.2.5智能网联汽车环境感知传感器学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知环境感知传感器的一般安装位置如图所示，激光雷达是360°旋转的，所以它都是安装在车顶；毫米波雷达的指向性很强，所以的它一般安装在前后保险杠上；考虑到车身在道路上的俯仰和姿态的干扰，所以组合导航系统一般是安装在两个后车轮的中轴线上；车身的360°都会安装摄像头。4.2.5智能网联汽车环境感知传感器学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.6智能网联汽车决策系统学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.7智能网联汽车执行系统学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.8智能网联汽车应用场景学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.9智能网联汽车发展趋势学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.10智能网联汽车发展待解决的问题学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.11高级驾驶辅助系统（ADAS）功能介绍学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知现阶段，高级驾驶辅助系统（AdvancedDriverAssistanceSystem）普遍应用，简称ADAS，主要是利用车辆搭载的摄像头，配合雷达、激光传感器等设备，通过电脑对人们驾驶的车辆进行必要的辅助，并以此保证驾驶安全，主动巡航、车道保持、碰撞预警、疲劳监测等都属于ADAS系统内的功能。下面对部分ADAS功能进行介绍。4.2.12国家级智能网联汽车测试示范区自主学习学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结情境导入学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.12国家级智能网联汽车测试示范区学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知多个城市相继发布智能网联汽车上路测试的有关政策法规，开创了国内开展智能网联汽车路试的先例，使国内各相关企业可以不必远渡重洋进行路试，即解决了企业的迫切需求，也使企业在此方面的成本大大降低。可以预见随着时间推移，将会有更多的城市开放测试环境，使国内各企业能够有充裕的环境开展路试工作。但是，开放路试还仅仅是第一步，今后各地还要根据需求加紧建设测试环境和设施，能够真正构建智能网联汽车的测试需求环境，同时还要完善智能网联汽车相关法规的建设，使智能网联汽车的发展能够有真正政策法规进行规范。4.2.12国家级智能网联汽车测试示范区学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知我国目前正在规划或建设的智能网联汽车测试及示范基地可以主要分为两类：一类是由国家相关部委联合地方政府批复，由相关企业或研究机构承担建设的封闭测试场地，目前主要以工信部、交通部为主。自2015年以来，其中由国家工信部牵头批复建设的示范区，共有上海市、浙江省、北京市和河北省、重庆市、湖北省、吉林省和江苏省等7个国家级智能网联汽车测试示范区，为我国智能网联汽车的发展提供测试示范支持，如图所示。4.2.12国家级智能网联汽车测试示范区学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.12国家级智能网联汽车测试示范区学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.12国家级智能网联汽车测试示范区学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知2018年初，为规范引导自动驾驶封闭场地测试工作，推进自动驾驶技术发展，依据《自动驾驶封闭测试场地建设技术指南（暂行）》，交通运输部组织开展了自动驾驶封闭试验场地测试基地认定工作。长安大学、交通运输部公路科学研究院、招商局重庆车辆检测研究院三家单位通过认定，如图所示。2018年7月，交通运输部为三家测试基地依托单位授牌。4.2.12国家级智能网联汽车测试示范区学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知注：文章来源于/article/20200409/5974.html国家级智能网联汽车测试示范区一览。4.2.13智能网联汽车组成结构认知自主学习学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结情境导入4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.2.13智能网联汽车组成结构认知学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知下面以2019年中国技能大赛全国新能源汽车关键技术技能大赛机动车检测工（新能源汽车智能化技术）赛项指定的智能网联汽车实操竞赛平台为例，进行智能网联汽车组成结构认知以及传感器的安装与调试，详细介绍请参考《2019年中国技能大赛-全国新能源汽车关键技术技能大赛机动车检测工（新能源汽车智能化技术）赛项智能网联汽车实操竞赛平台操作指南》。1．车辆准备准备智能网联汽车实操车辆1辆，如图所示。4.2.13智能网联汽车组成结构认知学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知2．实践操作（1）认知智能网联汽车实操平台主要组件4.2.13智能网联汽车组成结构认知学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知智能网联汽车实操平台由组成部件模块和算法功能模块构成。组成部件包括底盘和台架两大部分，底盘部分包含可实现基本移动功能的可对外供电的车辆底盘、与底盘配套使用的操控遥控器、总急停遥控器、以及车体急停按钮等部件；台架部分包括实现自主驾驶功能所需的激光雷达、毫米波雷达、环视摄像头、组合导航定位模块、4G路由器及交换机、控制器、报警灯、远程急停遥控器器等部件。4.2.13智能网联汽车组成结构认知学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知（2）认知智能网联汽车实操平台各传感器用途AGX平台（自动驾驶汽车开发平台）主要依赖组合导航定位系统实现定位与导航，通过毫米波雷达与激光雷达辅助进行环境感知，实现多种传感器数据的综合判断，控制车辆行驶，实现停障和避障等功能。车辆传感器主要包括组合导航定位系统、激光雷达、毫米波雷达和环视摄像头。智能网联汽车实操平台算法功能模块包括数据解析、数据处理、感知融合、融合定位、地图构建及即时定位处理模块等。4.2.13智能网联汽车组成结构认知学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知名称传感器实物图传感器用途组合导航定位系统利用惯导系统结合差分GPS定位系统，实现厘米级定位和航向解算，为车辆提供位置和航向信息。此系统是自动驾驶功能依赖的最基本传感器。自动驾驶的主要工作是按照事先规划的路线，根据组合导航系统反馈的位置信息循线行驶。环视摄像头环视摄像头分布于车辆前后左右四个方向并借助图像校正和拼接技术，提供车辆四周的全景视图，辅助车辆的驾驶。4.2.13智能网联汽车组成结构认知学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知名称传感器实物图传感器用途毫米波雷达毫米波雷达可以探测车辆前方障碍物，激光雷达可以探测车辆四周障碍物，二者信息结合后，车辆可实现对于行驶路线上障碍物的感知，从而进行停车或者变道绕行等决策。激光雷达4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知设备的安装以平台整洁、线束规整为原则，设备的推荐安装位置如图所示。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知1.路由器的安装选取4G路由器一台，接插件2个，将4G路由器初步安装于操作平台上。如图所示。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知2.交换机的安装选取交换机一台，接插件2个，将交换机初步安装于操作平台上。如图所示。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知3.AGX处理器的安装选取AGX处理器一台，接插件2个，将AGX处理器初步安装于操作平台上。如图所示。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知4.组合导航定位系统的安装（1）组合导航系统数据线连接方式组合导航系统数据线连接方式如图所示，包含设备主机、GNSS天线、4G天线、航空数据线。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知（2）GNSS天线安装GNSS天线分别旋拧到车前后向两个GNSS天线支架上，安装时要保证两个GNSS天线相位中心形成的连线与测试载体中心轴线方向一致或平行，如图所示。并将4G天线底端磁铁吸于台架上方。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知（3）组合导航主机安装组合导航主机安装前要进行SIM卡的检查：用十字螺丝刀拧开SIM卡盖子的四个螺丝，取出SIM卡盖后，检查是否有SIM卡以及SIM是否正常安装，如图所示。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知组合导航主机的安装：选取组合导航主机1台，接插件4个，将主机安装在操作平台上，主机铭牌上标示的坐标系面尽量与载体被测基准面平行，Y轴与载体前进方向中心轴线平行，如图所示。注意：主机单元必须与被测载体固连，主机安装底面应平行于被测载体的基准面，主机铭牌上标示的Y轴指向必须与被测载体的前进方向一致。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知（4）毫米波雷达的安装与调试毫米波雷达的安装：毫米波雷达安装于车的前方，安装步骤如下：选取毫米波雷达1台，内六角螺栓M5*3个，旋拧螺栓将毫米波雷达固定于车辆前方。毫米波雷达的调试：将毫米波雷达的安装位置进行调整，通过滑轨将毫米波雷达调整至X方向的中间位置，Z方向保证毫米波雷达上下边缘不能与保险杠框架接触，并保持1至2cm的距离；用水平测量仪对模拟波雷达的俯仰角和偏转角进行调整，保证毫米波雷达的俯仰角不超过1度；调整好位置后，用内六角扳手调整顶丝对毫米波雷达调节转轴进行固定以防运行过程晃动。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知（5）激光雷达的调试激光雷达主机位于台架上，选手安装时只需选取激光雷达电源盒一台，接插头2个，将激光雷达电源盒初步安装于操作平台上。通过台架上的滑轨，将激光雷达调整至车身的X方向和Y方向的正中间位置，调整Z轴高度，保证其扫描范围不被摄像头支撑架遮挡。调整好位置后，用内六角扳手调整顶丝对激光雷达调节转轴进行固定以防运行过程晃动。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知（6）摄像头的安装与调试摄像头安装于台架前后左右的四个方向，安装步骤如下：选取检测后显示正常的摄像头，螺丝4个；将摄像头电源线穿入台架上方摄像头安装位置的安装孔；旋拧螺丝，将摄像头初步固定于台架上，对4个摄像头均做如上操作，固定于各自台架上。摄像头的调试：通过台架上的滑轨，将前后摄像头调至X方向中间位置，Z方向调至同样高度；将左右摄像头调至Y方向的中间位置，Z方向调至同样高度；调整摄像头的俯仰角度，保证摄像头能水平看到周围环境。4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知5.线束连接整车控制线束连接图如图所示4.2.14智能网联汽车设备安装与调试学习单元4.2智能网联汽车组成结构认知整车电源线束连接图如图所示，按线束图连接好各线束。1．智能网联汽车（Intelligent&Connectedvehicles，“ICV”）是指搭载先进的车載传感器、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、云端等)智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安