智能网联汽车概论61页PPT

1991年 1992年 1995年 1998年 1999年 2002年 2005年 2010年 2011年 2012年 2017年 2018年
事件
美国交通部制订《陆上综合运输效率化法案》 美国交通部发布《ITS战略计划》 美国交通部发布《美国国家ITS项目规划》 美国交通部制订《面向 21 世纪的运输平衡法案》 美国国会批准《国家 ITS 五年项目计划》 美国交通部提出 2002-2011《国家 ITS 项目计划 10 年计划》 美国交通部继 TEA-21 法案后，通过了 SAFETEA-LU 法案 美国交通部发布《美国 ITS 战略计划 2010-2014》 主持研究和测试网联汽车技术 美国首张自动驾驶车辆测试许可证颁发 美国众议院出台《自动驾驶法案》 美国交通部发布《美准国备智迎能接网联未汽来车交发通展：历自程 动驾驶汽车3.0》
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智能网联汽车的产业链
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智能网联汽车产业链形态
1.芯片/计算 平台供应商。 开发和供应 智能网联汽 车感知、决 策、控制所 需的芯片和 计算平台， 支撑智能网 联汽车语音 识别、图像 识别、不同 等级自动驾 驶等算法的 硬件资源，。
艾提力·雷诺（Etience Lenor）在1800年 制造了一种与燃料在外部燃烧的蒸汽 机（即外燃机）所不同的发动机，让 燃料在发动机内部燃烧，人们后来称 这类发动机为内燃机。
蒸汽汽车
卡尔·本茨研制的世界上第一辆 马车式三轮汽车
伴随着第三次工业革命和信息革命，汽车技术逐渐从机械化向电子化、电控化方向转变。近年来，随着 电子技术、计算机技术和信息技术的应用，汽车电子技术、电子控制技术得到了迅猛的发展，大致经历了四 个阶段：初级阶段、迅速发展阶段、电子技术逐渐向智能化发展阶段和电子技术向智能化、网联化、自动化 发展的阶段。

• 军工雷达探测扫描原理
No.10008
超声波雷达原理与应用
• 超声波雷达是汽车最常用的一种传感器， 可以通过接收到反射后的超声波探知周 围的障碍物情况，消除了驾驶员停车泊 车、倒车和起动车辆时前、后、左、右 探视带来的麻烦，帮助驾驶员消除盲点 和视线模糊缺陷，提高了行车安全性。
• 超声波雷达被广泛应用于倒车辅助系统 和自动泊车系统中。
FMCW毫米波雷达系统结构与原理
No.10008
毫米波雷达组成与原理
• 请探讨，并说说FWCW雷达的载波频率与天线调制频率的关系。
No.10008
毫米波雷达组成与原理
• 根据电磁波辐射方式的不同，毫米波雷达主要有两种工作 系统：脉冲系统和连续波系统。请说说车用毫米波雷达技 术原理。
Vbat | CAN
• ③灵敏度。超声波雷达的灵敏度与晶圆 的制造有关,机电耦合系数大，灵敏度 高。
No.10008
0 2 •毫米波雷达
No.10008
毫米波雷达组成与原理
• 1.车载毫米波雷达结构组成
• （1）毫米波雷达的种类有哪些？
• 毫米波雷达是通过发射和接收无线电波来 测量车辆与车辆之间的距离、角度和相对 速度的装置。
• 毫米波雷达可实现自适 应巡航控制、前向防撞 报警、盲点检测、辅助 停车、辅助变道、自主 巡航控制等先进的巡航 控制功能。
No.10008
毫米波雷达在智能网联汽车中的应用
• 在汽车ADAS系统中，毫米波雷达应用于哪些领域？
• 自适应巡航控制（ACC）、前方避碰 报警（FCW）、盲点检测（BSD）、 辅助停车（PA）、辅助变道（LCA） 等领域。
ADAS毫米波雷达工作路径
No.10008

No.10008
高级驾驶辅助系统及应用
• ADAS的工作原理是什么？
• ADAS的工作原理是基于不同的传 感器技术。77GHz雷达传感器可以 测量前方车辆的速度和两辆车之间 的间隔，同时监测车辆的速度和间 隔。该传感器发射激光脉冲，并能 检测从其他物体反射的光束，与其 他物体的间隔可以通过信号延迟的 时间来计算。
No.10008
智能网联汽车的应用
• 在未来，汽车与人的关系也会更加机智，汽车就是一个人 工智能机器人，最终实现汽车与人的思维与行为意识的互 动以及语言的交流。
No.10008
感谢聆听
• 请回答：ADAS系统包含了哪些不同的 辅助驾驶技术？
参考：驾驶员辅助系统技术案例（图片源 自公开的一项技术改进型发明专利）
No.10008
高级驾驶辅助系统及应用
• ADAS技术应用还包括算法和软件以及人机界面的交互（视觉、听觉、触觉反 馈），算法和软件技术可以对传感器获得的数据进行处理和分析，以获得汽车周 围环境行为意识（例如其他车辆的技术动作轨迹等），并对交通状况进行分类。 通过检测目标物体，驾驶员可以及时得到通知或警告,提醒驾驶人员及时做出反应。
No.10008
高级驾驶辅助系统及应用
• 1）GPS模块和CCD摄像头检测模块（见左 图）。请说说GPS模块和CCD摄像头检测模 块的作用与功能是什么？
右图：Mobileye发布第四代ADAS视觉处理器芯片组技术原理框图
No.10008
高级驾驶辅助系统及应用
• 2）通信模块。请说说通信模块的作用 与功能是什么？
No.10008
高级驾驶辅助系统及应用
• 在实际的车辆传感器应用 中，通常一个传感器只能 实现一个功能，协作功能 允许系统通过软件轻松实 现。如果将复合传感器应 用到汽车上，这些传感器 提供的数据可以融合在一 起。在防碰撞系统中，检 测可靠性的提高使得系统 干预和预警更容易、有效， ADAS系统实际上是将车 辆视为一个完整能网联汽车的应用

V2X综述
• 4.V2R
• V2R是Vehicle to Road的英文缩写， 即车辆自身与道路之间的信息交换。 按照道路的特殊性而言，V2R又可 分为两大类型，一类是车辆自身与 城市道路之间的信息交换，另一类 是车辆自身与高速道路之间的信息 交换车辆自身与道路之间的信息交 换内容，主要包括以下几点：
No.10008
学习目录
1
熟悉智能网联汽车的V2X含义和 功能
2
熟悉智能网联汽车V2X的实现方 式
3 了解移动网络通信技术的发展
4
熟 悉 5G 网 络 的 关 键 技 术 及 其 在 V2X中的应用
5
熟悉几种常见的物联网无线通信 技术及其在V2X中的应用
No.10008
0 1 •V2X
学习目录
• ②当前本体车辆的行驶方向与附近 范围内车辆的行驶方向进行信息内 容的交换；
• ③当前本体车辆紧急状况与附近范 围内车辆的行驶状况进行信息内容 的交换。
V2X综述
• 2.V2I
• V2I是Vehicle to Infrastructure的英文 缩写，即车辆自身与基础设施之间的信 息交换。
• 基础设施主要包括红绿灯、公交站台、 交通指示牌、立交桥、隧道、停车场等。 车辆自身与基础设施之间的信息交换内 容，主要包括以下几点：
No.10008
移动网络通信技术的发展
• 5G的网络架构包含有独立的独立组网 模式SA和与4G网络相结合的非独立组 网模式NSA两种：
• 5G网络标准分为独立组网模式（SA） 和非独立组网模式（NSA）两大类。
• 独立组网模式是指需要全新打造5G网 络环境，如5G基站、5G核心网等。
• 非独立组网模式是指在现有的4G硬件 设施基础上，实施5G网络的部署工作。

目前,在全球范围内,基于ADAS技术的产品已经开始大规模 产业化,网联化技术的应 用已经进入大规模测试和产业化前期准 备阶段,而自动驾驶正处于样车开发与小规模测试 阶段。
ADAS技术是汽车智能化的基础性技术,也是目前已经得到大规模 产业化发展的技术, 主要可分为预警技术与控制技术两类。其中常见 的预警类技术包括前向碰撞报警( f o rwa r d c o l l i s i onwa r n i ng, FC W)技术、车道偏离预警( l aned e p a r t u r ewa r n i ng, LDW)技术、盲 区监测 ( b l i nds po td e t e c t i on, BSD)技术、驾驶员疲劳预警系统( d r i v e rf a t i guemon i t o r i ngs y s t em, DMS)、全景环视( t opv i ew)技 术和胎压监测系统( t i r ep r e s s u r emon i t o r i ngs y s t em, TPMS) 等 。常见的控制类技术包括车道保持辅助系统( l an eke e p i nga i ds y s t em, LKAS)、自动泊车 辅助( au t opa r k i nga s s i s t, APA)技术、自动 紧急制动技术、自适应巡航控制技术等。
( 1)先进的传感技术,包括利用机器视觉的图像识别技术,利用雷 达(激光雷达、毫米波 雷达、超声波雷达)的周边障碍物检测技术,利 用柔性电子/光子器件的驾驶员生理状况检测 和监控技术等。
( 2)通信定位和地图技术( DSRC、 3G/4G/5G、 GPS/北斗),包 括数台智能网联汽车之间 信息共享与协同控制所必需的通信保障 技术、移动自组织网络技术,以及高精度定位技术、 高精地图及局 部场景构建技术。

激光雷达基础知识
激光雷达(Light Detection And Ranging, LiDAR)是一种光学 遥感技术，是一种可以精确、快速获取地面或大气三维空间信息的 主动探测技术，其应用范围和发展前景十分广阔。它的工作原理是： 首先向目标物体发射一束激光；然后根据接受-反射的时间间隔确定 目标物体的实际距离；再根据距离以及激光发射的角度通过几何关 系推到出物体的位置信息。此外根据反射信号的信号强弱和频率变 化等数，还可以确定被测目标的运动速度、姿态以及物体形状信息。
目录 Catalogue
1
激光雷达
2
毫米波雷达
3
超声波雷达
4 单目及双目摄像头
பைடு நூலகம்5 GPS全球定位系统
激光雷达
无人驾驶技术包含了高精地图、实 时定位、障碍物检测等在内的多种技术， 而激光雷达在这些技术中都能发挥重要 作用。本节主要介绍激光雷达的基本工 作原理及其在无人驾驶技术中的应用与 挑战。
激光雷达系统应用构架图
毫米波(Millimeter Wave, MMW)是指长度在110mm的电磁波，对 应的频率范围为30300GHz。毫米波位于微波与远红外波相交叠的波 长范围，所以毫米波兼有这两种波谱的优点，同时也有自己独特的 性质。
毫米波雷达(Millimeter Wave Radar)测距原理很简单，就是把 无线电波(毫米波)发出去，然后接收回波，并根据收发的时间差测 得目标的位置数据和相对距离。根据电磁波的传播速度，可以确定 目标的距离为：s=ct/2，其中s为目标距离，t为电磁波从雷达发射 出去到接收到目标回波的时间，c为光速，也即电磁波传播的速度。
LiDAR技术面临的挑战
(3)成本挑战 对于激光雷达来说，高昂的设备成本是它需要克服的最大挑战之一。

汽车技术发展趋势的内涵及相互关系
1.三大趋势的内涵
（1）低碳化。低碳化代表着汽车产业不断降低能源消耗和污染物排放 的技术趋势，主要包括传统动力技术和传动技术的升级、新能源技术 和混合动力技术的发展，以及汽车共性技术进步等。低碳化最终指向 的是节能汽车和新能源汽车产品。
（2）信息化。信息化代表着以网络、通信及电子技术为基础，信息技 术不断在汽车产品上得到更多应用的技术趋势，这一趋势实际上涵盖 了信息技术在汽车产品和汽车产业链整体两方面的应用，包括车联网， 基于网联的设计/制造/服务一体化等技术。
2.汽车技术的发展
（3）20世纪80年代中期到90年代中期是微型计算机在汽车上 应用日趋成熟并向智能化发展阶段。此阶段主要是开发可完成各种功 能的综合系统及各种汽车整体系统的微机控制，如集发动机控制与自 动变速器控制为一体的动力传动系统控制，制动防抱死与防滑转控制 系统等。
（4）20世纪90年代中期至今是汽车电控技术向汽车智能化、网 联化、自动化发展的阶段。此阶段微机运算速度和存储位数大大提高， 网络和通信技术迅速发展，车辆的智能控制和网络控制技术应运而生。 这一阶段具有代表性的系统主要有通讯与导航协调系统、安全驾驶检 测与警告系统、自动防追尾碰撞系统、自动驾驶系统和电子地图等。
（3）智能化。智能化代表着车载传感器、控制器、执行器等装置为基 础，实现车辆对复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能的技术趋 势。各级别的自动驾驶技术、人工智能在汽车上的应用都是这一趋势 的表征技术。
2.三大趋势间的关系
汽车技术低碳化、信息化、智能化的发展趋势是密切相关的。其中， 信息化技术与智能化技术相互关联，相互影响，信息化是智能化的基础， 没有充分的信息化作为支撑，智能化就不可能达到较高的水平。反之， 智能化技术的应用又对信息化起到了促进作用，使信息化技术可以得到 更好的效果。信息化和智能化两者共同指向高度信息化和高度智能化技 术在汽车产业和产品的有效集成，基于充分网联的智能工厂和智能汽车 是其最终的核心目标。与此同时，信息化和智能化又对低碳化具有极强 的推进作用，高度网联智能的汽车产品将实现更大程度的节能减排，从 而使汽车低碳化技术发挥更大的效用。

集合三大趋势的汽车称之为智能网联汽车，即指搭载先进传感器、 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、 路灯智能信息交换共享，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。
1.2.1国外智能网联汽车发展历程与现状
国外在智能网联汽车的研究相对较早，比如 美 国、日本、欧盟等国家，它们对智能网联汽车 的研 究依托于智能交通系统的整体发展。总体来 看，美 国、日本、欧盟国家智能网联汽车的发展 受到各国 政府的高度重视，相继出台了以车辆智能化、网联 化为核心的发展战略。
1.汽车的诞生 （2）内燃机汽车
艾提力· 雷诺（Etience Lenor）在1800 年制造了一种燃料在外部燃烧的蒸汽机 （即外燃机） 。与蒸汽机有所不同的是
它可以让燃料在发动机内部燃烧，人们后 来称这类发动机为内燃机。
1879年，德国工程师卡尔· 苯茨首次试 验成功一台二冲程试验性发动机，并于 1885年制成了第一辆苯茨专利机动车。 1886年被称为汽车元年，本茨和戴姆
（2）20世纪70年代初到80年代中期是汽车电子技术迅速发展 阶段。此阶段主要是开发汽车各系统专用的独立控制部分，将电子装
置应用于某些机械装置无法解决的复杂控制功能方面，如发动机控制 系统、制动防抱死（ABS）系统等。对于电动汽车，主要是研究整车 控制、电机控制和电池管理等电子控制技术从而提高汽车动力性、经 济性、安全性、舒适性，满足用户对能源利用率和汽车性能的需求。
1.汽车的诞生 （1）蒸汽汽车
在1769年，法国炮兵大尉N. J. Cugnot 接到命令需要研制一款大炮的牵引车，在 这种机缘巧合下第一辆蒸气三轮汽车诞生 了。该车前面支撑着一个梨形大锅炉，后 边安装了两个气缸，锅炉产生的蒸汽送进 气缸，推动气缸里面的活塞上下运动，再

• 在立体视觉的应用领域中，一般都需要 一个稠密的深度图。
• 场景流是空间中场景运动形成的三维运 动场。
No.10008
• 立体视觉一般有哪三类实现方式？请详细说明？
No.10008
• 4.视觉里程计算法
• 视觉里程计算法的一个非常重要的特点是它只关心局部运动，而且大部分时间 是指两个时刻之间的运动。当以一定的时间间隔采样时，可以估计运动物体在 每个时间间隔内的运动。由于该估计值受噪声的影响，故将前一时刻的估计误 差加入后一时刻的运动，会产生误差累计。
视觉传感器的基本认识
• 1.车载摄像头的功能
• 请说说智能网联汽车上的摄像头各有什 么功能？
• 单目传感器的工作原理是先识别后测距， 首先通过图像匹配对图像进行识别，然 后根据图像的大小和高度进一步估计障 碍物和车辆移动时间。
• 双目视觉传感器的工作原理是先对物体 与本车辆距离进行测量，然后再对物体 进行识别。
No.10008
双目视觉传感器的原理和特点
• 请说说双目视觉系统在应用上有哪些不 足？
• 争对双目视觉系统的不足，通常采用哪 些技术来补充？
No.10008
红外夜视视觉传感器的原理和特点
• 请说说电磁波的特征有哪些？
• 基于红外热成像原理，通过能够透过红外辐射的红外光学系统，将视场内景物 的红外辐射聚焦到红外探测器上，红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成 相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供人眼观察的视频图像。
• 智能网联汽车中使用的图像处理方法算 法主要来源于计算机视觉中的图像处理 技术。
计算机 视觉识 别流程
图像 输入
预处 理
特征 提取
特征 分类
匹配
完全 识别

No.10008
智能网联汽车的开发平台——ROS
• ROS的架构分为三个层次，分别是文件系统级、计算图级、开源 社区级。
• 1.ROS文件系统级 • 文件系统级主要是指在完成ROS的安装后，在硬盘中所生成的一系列关于ROS的
内部文件 • bin文件夹下存放的是二进制文件。这类文件只有在相关应用软件中才能够正确显
No.10008
智能网联汽车的开发平台——ROS
• 2.节点管理器（Master） • 节点管理器的作用主要有4个方面：
为ROS节点提供命名和注册服务；方 便ROS节点之间进行相互的查找；有 助于ROS节点之间建立相互的通信连 接；提供参数服务器，帮助ROS管理 全局参数。
No.10008
智能网联汽车的开发平台——ROS
Ubuntu
Red Hat
CentOS
Debian
Fedora Core
No.10008
智能网联汽车的操作系统——Linux
• Linux操作系统的架构组成
• Linux是一种广泛使用的嵌入式操作 系统。嵌入式系统是以应用程序为中 心，以计算机技术为基础，软硬件可 以更具需要进行增减，主要用于对功 能、可靠性、成本、大小、功耗和其 他特殊的计算机系统。
• ②免费使用；
• ③具有较高的稳定性能，可长时间连 续运行；
• ④应用领域较为广泛，Linux不仅可 在计算机设备中使用、还可以在路由 器、机顶盒、手机、平板以及嵌入式 设备中进行安装并使用；
• ⑤Linux系统本身消耗的内存相对较 少；
• 也正是因为Linux具有以上特点，所 以人们都将Linux作为基础系统，从 而开展对汽车自主驾驶或智能网联汽 车领域的学习和探索。

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1.1.1 智能网联汽车的定义——智能汽车
➢奔驰2019款E 260 L运动型4MATIC轿车，配置了盲区监测系统、 车道偏离预警系统、车道保持辅助系统、驾驶员疲劳预警系统、 自适应巡航控制系统、自动泊车辅助系统等，属于智能化程度 较高的智能汽车
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1.3.1 智能网联汽车的关键技术
➢ 4.车载网络技术
CAN、LIN、MOST——以太网
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1.3.1 智能网联汽车的关键技术
➢ 5.先进驾驶辅助技术
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1.3.1 智能网联汽车的关键技术
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1.2.2 智能网联汽车的技术逻辑结构
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1.2.3 智能网联汽车的技术架构
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1.2.3 智能网联汽车的技术架构
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1.2.3 智能网联汽车的技术架构
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1.2.3 智能网联汽车的技术架构
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1.2.4 智能网联汽车的产品物理结构
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1.3 智能网联汽车的关键技术及发展趋势
➢ 1.环境感知技术
车辆本身状态感知 道路感知 行人感知 交通信号感知 交通标识感知 交通状况感知 周围车辆感知