汽车环境感知部件装调与标定课件 项目1：智能网联汽车传感器技术介绍

智能网联汽车介绍主讲老师：XXX项目1：智能网联汽车传感器技术介绍01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境一位客户对特斯拉ModelY搭载的AutoPilot自动驾驶辅助系统很感兴趣。经理安排你给客户科普关于智能网联汽车的相关知识，你作为一名技术员，需要向客户讲解汽车发展历史与智能网联汽车技术路线，帮助客户理解传统汽车和智能网联汽车的区别。AQUILA超感知自动驾驶系统学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.培养解决问题和创造新知识的科学素养。2.鼓励创新思维，不断探索智能网联汽车的新技术、新应用和新模式。3.培养爱国主义精神，推动智能网联汽车技术的可持续发展。1.能描述智能网联汽车的定义；2.能阐述智能网联汽车的技术路线；3.能解释智能网联汽车的关键技术；4.能预测智能网联汽车的发展趋势。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、智能网联汽车的概述汽车发展历史按照不同技术的划分，汽车发展史可以分为四个阶段。1.汽车发展历程一、智能网联汽车的概述智能网联汽车智能网联汽车（IntelligentandConnectedVehicle，ICV）。是指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、云等）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。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述智能汽车、智能网联汽车与车联网等相互关系从定义可以看出智能网联汽车和智能汽车有较大的联系，智能网联汽车、智能汽车与车联网、智能交通等概念间的相互关系如下图。因此可总结出，智能汽车隶属于智能交通大系统，而智能网联汽车则属于智能汽车与车联网的交集。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述自主式智能汽车（1）智能化在智能化层面上，通过车载传感系统，智能网联汽车本身具备主动的环境感知能力，具体呈现方式为自主式智能汽车。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述网联式智能汽车（2）网联化在网联化层面上，车辆通过V2X通信的方式获取外界的环境信息并帮助车辆进行决策与控制，具体呈现方式为网联式智能汽车。2.智能网联汽车的定义一、智能网联汽车的概述智能网联汽车工作过程自动驾驶系统是相当于人类驾驶员的存在。类比人类执行驾驶动作的全过程，自动驾驶汽车也需要“看清”周围路况，将信息传导至“大脑”思考接下来最合理的路线，最终做出决定“控制”车辆行驶路径，工作过程如下。3.智能网联汽车的工作原理二、智能网联汽车的技术路线（1）国外自动驾驶级别分类美国汽车工程师学会（SAE）于2014年制定了自动驾驶级别分类，首次提出了L0~L5级的分级方法。1.自动驾驶智能化分级自动化等级名称定义主体SAE驾驶操作周边监控支援系统作用域0无自动化所有操作均由人完成，可得到警告类系统的辅助。人类驾驶者人类驾驶者人类驾驶者无1驾驶辅助系统根据环境感知信息，执行转向或加减速中的某一项操作，其他驾驶操作都由人完成。人类驾驶者&系统部分2部分自动驾驶系统根据环境感知信息，执行转向和加减速操作，其他驾驶操作都由人完成。系统3有条件自动驾驶系统完成所有驾驶操作，根据系统请求，驾驶员需要提供适当的干预。系统4高度自动驾驶系统完成所有驾驶操作，特定环境下系统会向驾驶员提出响应请求，驾驶员可以对系统请求不进行响应。系统5完全自动驾驶系统可以完成驾驶员能够完成的所有道路环境下的操作，不需要驾驶员介入。全域二、智能网联汽车的技术路线智能网联汽车涉及整车零部件、信息通信、智能交通、地图定位等多领域技术，其技术结构较为复杂，可划分为“三横两纵”式技术结构。“三横”：车辆关键技术、信息交互关键技术与基础支撑关键技术。“两纵”：支撑智能网联汽车发展的车载平台与基础设施。2.智能网联汽车技术架构智能网联汽车技术架构三、智能网联汽车的关键技术智能网联汽车依赖于丰富的传感器系统来感知周围环境，如毫米波雷达、摄像头、激光雷达等传感器的应用使得车辆能够实时获取周围的道路、车辆、行人等信息。从而更加准确地进行环境感知和决策。1.环境感知技术环境感知信息三、智能网联汽车的关键技术智能决策技术的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融合，对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别，决策分析和判断车辆驾驶模式和将要执行的操作，并向控制和执行层输送指令。2.智能决策技术智能决策技术三、智能网联汽车的关键技术控制执行技术的主要功能是实现车辆精确控制的关键环节，它基于先进的控制算法（PID控制器、模糊逻辑控制器）和车辆动力学模型，通过精确控制车辆的纵向（速度和加速度）、横向（转向）和垂向（制动）执行装置来实现规划结果。3.控制执行技术控制执行系统三、智能网联汽车的关键技术通过车联网(V2X)技术，实现车与车、车与路、车与云平台之间的信息交换，提升交通效率和安全。通信技术是实现车联网功能的基础，包括车辆之间以及车辆与基础设施之间的通信。4.通信技术车联网技术三、智能网联汽车的关键技术高精度地图与定位技术提供车辆精确位置信息，辅助导航和路径规划。高精度地图与定位技术对于智能驾驶尤为重要，尤其是在复杂环境下，能够提供更为精确的导航信息。惯性测量单元（IMU）和地面基准站数据也可以用于提高定位精度。5.高精度地图与定位技术高精度地图三、智能网联汽车的关键技术确保车辆收集和传输的数据安全，防止数据泄露和未授权访问。随着智能网联汽车数据量的增加，数据安全和隐私保护成为关键技术之一，需要通过法律法规和技术手段加以保障。6.数据安全技术通过训练大量数据，使计算机能够识别复杂的模式和做出决策。在智能网联汽车中，这些技术可以用于预测其他车辆和行人的行为，从而提高安全性和效率。7.人工智能技术四、智能网联汽车发展路线（1）符合中国基础设施标准。符合中国的道路基础设施标准、地图数据标准、v2x通信标准、交通法规等。（2）技术创新与融合。智能网联汽车结合了先进的传感器技术、数据处理、人工智能、5G通信等技术，实现了车辆的智能化和网络化。（3）产业体系建设。中国在智能网联汽车领域提出了网联化理念，推动了网联化与智能化的深度耦合，形成了明确的C-V2X（蜂窝车联网）的路径和领先的C-V2X产业体系。（4）政策支持与推动。中国政府高度重视智能网联汽车的发展，通过《中国制造2025》、《交通强国建设纲要》等政策文件进行规划和推动。1.中国方案智能网联汽车内涵四、智能网联汽车发展路线通过建立中国方案的智能网联汽车信息物理系统架构。充分融合智能化与网联化发展特征，以五大基础平台为载体，实现车路云一体化的智能网联汽车系统。与国外路线相比，我国更强调协同式智能及基础设施使用的规范性。2.中国方案智能网联汽车发展思路中国方案智能网联汽车体系架构思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏爱国主义精神是中国智能网联汽车产业发展的强大动力。从新中国汽车工业先驱们奠定基础，到如今众多企业在该领域创新突破，背后皆是科研人员和企业团队的爱国奉献。从“引进来”到“走出去”，产业蓬勃发展，体系基本形成且部分技术全球领先，这源于无数工作者的拼搏奉献与爱国情怀。在技术研发中，面对国外技术封锁和竞争压力，科研人员不畏艰难，如小鹏汽车通过其在智能网联汽车领域的技术创新和自主研发，展现了国产车企在该领域的强大实力和爱国奉献精神，为我国汽车产业的升级和发展做出了重要贡献，让中国“智造”闪耀世界舞台。爱国主义精神：智能网联汽车，驱动强国梦想小鹏自研汽车芯片课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）以下哪个不属于智能网联汽车的关键技术（

）。A.燃油喷射技术B.车联网技术C.内燃机技术D.高精度地图（2）汽车驾驶自动化分级中，在（）级时，车辆没有辅助系统，驾驶员需要全神贯注，手眼并用。A.L0B.L1C.L2D.L31.不定项选择题

AC

A课后练习（1）在L0级时，车辆可以实现完全自动驾驶，车辆不需要驾驶员。（

）（2）智能网联汽车完全不需要人工干预，可以独立完成所有驾驶任务。（

）（3）车联网技术允许智能网联汽车与交通基础设施、其他车辆以及行人进行通信。（

）（4）智能网联汽车的普及将减少交通拥堵和提高道路安全。（

）2.判断题

×

×

√√课后练习（1）请简述智能网联汽车的定义。3.简答题

智能网联汽车（IntelligentandConnectedVehicle，ICV），是指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、云等）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。（2）请简述智能网联汽车的关键技术。

环境感知技术、智能决策技术、控制执行技术、通信技术、高精度地图与定位技术、数据安全技术、人工智能技术等。课堂总结ClasssummaryPART06课堂总结感谢您的观看主讲老师：XXX智能网联汽车环境感知技术介绍项目1：智能网联汽车传感器技术介绍主讲老师：XXX01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境经过你上次对智能网联汽车的介绍后，客户对环境感知技术比较感兴趣。领导安排你给客户科普关于智能传感器在汽车上的种类和应用，你作为一名技术员，需要向客户讲解智能网联汽车传感器的类型和作用，帮助客户理解智能传感器在智能网联汽车上的应用通用自动驾驶汽车学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.培养创新思维和解决问题的能力；2.鼓励尝试新方法和探索未知领域；3.理解智能网联汽车技术涉及的跨学科性质，增加知识储备。1.能叙述环境感知的定义和对象。2.能区分不同的环境感知传感器及其特点。3.能对比不同传感器的特点。4.能叙述多传感器融合的概念、类型和算法；5.能说出常见环境感知传感器配置方案。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、环境感知传感器的概述环境感知模块处在自动驾驶系统的上游，通过对来自不同传感器的数据的分析，将分析结果传递给规划决策控制模块，以实现车辆的自动驾驶。1.环境感知的定义环境感知技术是通过安装在智能网联汽车上的智能传感器，对道路、车辆行人、交通标志、交通信号灯等进行检测和识别，主要应用于高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶系统，保障智能网联汽车安全、准确到达目的地。一、环境感知传感器的概述2.环境感知传感器的对象智能网联汽车环境感知对象主要包括道路、行人、周边物体、驾驶状态检测、驾驶环境检测等一、环境感知传感器的概述（1）道路：道路分为结构化道路和非结构化道路，结构化道路的道路识别包括道路边界和各种车道线标识线；非结构化道路的行驶路径识别主要是可行驶路径的确认。（2）周边物体：周边物体识别主要包括车辆、行人、地面上可能影响汽车通过和安全行驶的其他各种移动或静止物体的识别、各种交通标志和交通信号灯的识别。一、环境感知传感器的概述（3）驾驶状态检测：驾驶状态检测主要包括驾驶员自身状态、主车自身行驶状态和周边车辆行驶状态的监测（4）驾驶环境检测。驾驶环境检测主要包括路面状况、道路交通拥堵情况、天气状况的检测。一、环境感知传感器的概述智能网联汽车环境的感知对象既有运动状态，也有静止状态。对移动的对象，对于移动的目标，不仅要检测，还要对其轨迹（位置）进行追踪，并根据追踪结果，预测该目标下一步的轨迹（位置）。二、车载感知系统的类型车载感知系统的设计主要是为车辆提供全面的环境信息，以支持安全、高效的驾驶决策。整个系统通常分为三个主要部分：环境感知、车身定位感知和网联感知。1）环境感知这部分是车载感知系统的核心，负责监测车辆周围的环境，包括道路、交通状况、行人、其他车辆、障碍物等。使用的传感器包括毫米波雷达、激光雷达、摄像头、超声波雷达等，它们共同工作以提供360°的环境视图。二、车载感知系统的类型（2）车身定位感知车身定位感知确保车辆能够准确地知道自己在道路上的位置。主要依赖全球卫星导航系统、惯性测量单元、车轮编码器等传感器来确定车辆的精确位置、速度和方向。二、车载感知系统的类型（3）网联感知网联感知，也称为车联网（V2X）技术，允许车辆与其他车辆、基础设施、行人和网络进行通信。通过这种通信，车辆可以接收到交通信号、道路状况、事故信息等实时数据，从而提高驾驶安全性和效率。网联感知包括车辆对车辆（V2V）、车辆对基础设施（V2I）、车辆对行人（V2P）和车辆对网络（V2N）的通信。三、车载感知系统传感器的类型智能网联汽车车载感知系统传感器类型如下：车载感知系统传感器类型三、车载感知系统传感器的类型超声波雷达超声波雷达，是一种利用超声波测算距离的雷达传感器装置，在车上已有的传感器中，超声波雷达是最常见的传感器。因为在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势，所以多用在倒车雷达上。1.超声波雷达三、车载感知系统传感器的类型毫米波雷达毫米波雷达是指工作在毫米波频段的雷达。毫米波是指长度为1~10mm的电磁波，对应的频率为30~300GHz；主要用于自适应巡航控制系统、自动制动辅助系统、盲区监测系统、行人检测等。2.毫米波雷达三、车载感知系统传感器的类型激光波雷达光雷达又称光学雷达，激光雷达是工作在光波频段的雷达，它利用光波频段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较，从而获得目标的位置（距离、方位和高度）、运动状态（速度、姿态）等信息，实现对目标的探测、跟踪和识别。3.激光雷达三、车载感知系统传感器的类型摄像头摄像头主要由光源、镜头、图像传感器、模/数转换器、图像处理器等组成，是一种能够获取环境图像信息的传感器，也是智能网联汽车中最重要的传感器之一。4.摄像头三、车载感知系统传感器的类型组合导航组合导航技术一般指的是采用两种或两种以上具有测量特性优势互补的导航系统对同一信息源进行测量，从而获得更高导航精度的技术。通常情况下，一种导航系统提供短时精度高的信息，另一种导航系统提供长期稳定性高的信息。采用组合导航技术的导航系统为组合导航系统。组合导航系统比单一的导航系统在导航精度上具有更大的优势。5.组合导航三、车载感知系统传感器的类型车载单元车载单元(On-BoardUnit，OBU)，是车辆通信系统中的一个关键组件，它负责在车辆与其他车辆、路侧基础设施、行人以及网络之间建立通信连接。OBU通常集成了多种通信技术，以支持不同的通信需求和场景。5.车载单元四、不同的传感器的对比不同的传感器有着不同的特性，各自都有优缺点，因此也适用于不同的任务。不同传感器的对比见表四、不同的传感器的对比五、多传感器融合技术对于不同的自动驾驶级别和不同的应用场景，单一的传感器难以满足复杂行驶路况信息的采集。为解决单一传感器造成信息不足的问题，提高决策规划的快速性和正确性，提高系统的冗余度和容错性，多传感器融合技术应运而生。五、多传感器融合技术多传感器融合技术多传感器信息融合（Multi-sensorInformationFusion,MSIF），就是利用计算机技术将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合，以完成所需要的决策和估计而进行的信息处理过程。多传感器信息融合是用于包含处于不同位置的多个或者多种传感器的信息处理技术。1.多传感器融合技术五、多传感器融合技术多传感器融合原理如图（1）多个不同类型传感器（有源或无源）收集观测目标的数据；（2）对传感器的输出数据进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量；（3）对特征矢量进行模式识别处理，完成各传感器关于目标的说明；（4）将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组，即关联；（5）利用融合算法将目标的各传感器数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描述。2.多传感器融合原理五、多传感器融合技术根据多传感器融合的原理，可以知道，多传感器信息融合需要利用计算机技术将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合。因此多传感器融合需要硬件同步和软件同步，软件同步又包括时间同步和空间同步。3.多传感器融合要求五、多传感器融合技术（1）前融合算法前融合算法在原始层把数据都融合在一起，融合好的数据就好比是一个超级传感器，前融合算法只有一个感知算法。对融合后的多维综合数据进行感知，从整体上来考虑信息，这样做的好处是在前端时候即可融合数据，让这些数据具有关联性。4.多传感器融合算法前融合算法五、多传感器融合技术（2）后融合算法后融合算法是指每个传感器都有自己独立的感知，比如激光雷达有激光雷达的感知，摄像头有摄像头的感知，毫米波雷达也会做出自己的感知。然后每个传感器各自独立处理生成的目标数据，最后当所有传感器完成目标数据生成后，再由主处理器进行数据融合。4.多传感器融合算法后融合算法六、常见环境感知传感器配置方案（1）奥迪A8环境感知传感器的配置奥迪A8智能传感器的配置。它配置了1个4线束激光雷达、1个前视摄像头、4个鱼眼摄像头、1个远程毫米波雷达、2个中程毫米波雷达、12个超声波雷达，属L3级自动驾驶。奥迪A8智能传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（2）沃尔沃XC90环境感知传感器的配置沃尔沃与优步联合开发的XC90自动驾驶汽车智能传感器的配置，它配置了前视摄像头、侧视摄像头、后视摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。XC90自动驾驶汽车传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（3）特斯拉环境感知传感器的配置特斯拉电动汽车智能传感器的配置，它配置了1个三目摄像头、2个侧前视摄像头、2个侧后视摄像头，1个后视摄像头、1个毫米波雷达和12个超声波雷达，属于L3级自动驾驶。侧前视摄像头和侧后视摄像头的覆盖范围相互重叠，确保探测范围无盲区。。特斯拉电动汽车智能传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（4）谷歌第5代无人驾驶汽车环境感知传感器的配置谷歌第5代无人驾驶汽车环境感知传感器的配置。谷歌第5代无人驾驶汽车智能传感器的配置思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏李斌和蔚来汽车在智能电动汽车和自动驾驶技术领域的成就，是中国科技创新和产业升级的一个缩影。他们的故事彰显了中国企业家的远见卓识和不懈努力，展现了中国在全球科技竞争中不断崛起的力量。在李斌的带领下，蔚来汽车不仅推动了视觉传感器技术的国产化，更是在全球范围内推动了智能电动汽车的发展。他们的成功，不仅为中国汽车产业的发展树立了新的标杆，也为全球智能交通的未来描绘了美好的蓝图。这一成就的取得，是中国科技工作者智慧的结晶，是中国制造向中国创造转变的生动实践。它告诉我们，创新是推动社会进步和国家发展的关键动力。在全球化的今天，中国