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智能车教程 第2章

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简易电磁循迹智能小车ppt课件

简易电磁循迹智能小车ppt课件


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总体设计方案
电磁传感器
电
信号采集及处理
源
模
块
逻辑控制
电机驱动
左电机
右电机
电磁传感器
由于赛道路径上铺设的漆包线通有20KHz的方波，传感器采用传统的 电磁感应线圈方案，它具有原理简单，体积较小，价格便宜，相应频率快， 电路实现简单等优点。
检测电磁线圈选用10mH的工字电感，这类电感的体积小， Q值高，具有开放的磁芯等特点。
已知感应电动势的频率为f=20 kHz，感应线圈电感为 L= 10 mH ，可以计算出谐振电容的容量为：
标称电容与上述容值最为接近的电容为 6.8nF，所以在 实际电路中我们选用 6.8nF 的独石电容作为谐振电容。该电 容虽然误差比较大，测试中15个电容里面误差最小的都有 1453pF，但价格便宜。
磁感线是以导体为圆心的一系列同心圆，由上述公式可知，当电 流I一定时，磁感应强度与距离导线中心的长度成反比。变化的磁 场通过感应线圈会产生感应电动势。因此在小车前方放置感应线 圈，根据磁场的大小产生相应感应电动势，驱动小车行进。根据 法拉第电磁感应定律可知，假设线圈半径为r，感应电动势为：
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1
制作过程 2
3
第一阶段：课程设计题目分析、文献查询和 咨询阶段
第二阶段：电路设计、元器件采购及电路板 PCB设计阶段
第三阶段：焊接电路及调试阶段
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通过在跑道上测试，本设计基本达到了课程设计要求。 但其中也有不足之处。首先小车在行进途中会出现左 右晃动的情况，通过分析，是由于对感应部分的放大 电路没有达到要求，当导线位于两电感线圈中间时， 产生的感应电动势极其微小，放大倍数不高，以至于 后面的逻辑判断不能准确定位。其次对于小车行驶速 度也有待提高，起初为了防止小车因速度过快不能及 时反应而脱离跑道，因此在电机驱动电路上选择稍大 电阻，以减小电流。整体而言，整个设计所需成本较 低，功能也基本完善，在后续的学习和工作中，我将 进一步改进传感器电路，加大探测范围，提升小车速 度，来提升智能车的性能。
智能网联汽车概论(含实验指导)第二章 智能网联汽车环境感知系统

智能网联汽车概论(含实验指导)第二章 智能网联汽车环境感知系统


03
环境感知系统在智能网联汽车中的 实际应用
道路识别就是把真实的道路通过环境感知传感器转换成汽车能认识的道路， 供智能网联（自动驾驶）汽车行驶；或通过视觉传感器识别出车道线，提供车 辆在当前车道中的位置，帮助智能网联汽车提高行驶的安全性。
根据车辆的颜色、轮廓、对称性等特征将车辆与周围的背景区别开来。
主动环境感知传感器可以主动向外部环境发射信号进行环境感知，如超声 波传感器、 毫米波雷达和激光雷达等。智能传感器的性能特点，见表2-1。
参数指标
优势
劣势
远距离探测 能力
夜间工作能 力
全天候工作 能力
受气候影响 烟雾环境工
作能力 雨雪环境工
作能力 温度稳定性 车速测量能
力
表 2-1 智能传感器的性能特点
（1）传感器是测量装置，能完成检测任务； （2）输入量是某一被测量。可能是物理量， 也可能是化学量、生物量等； （3）输出量是某种物理量； （4）输入输出有对应关系。且应有一定的精确度。
传感器一般是利用某些物质的物理、化学和生物的特性或原理按照一定的 制造工艺研制出来的。由于传感器的作用、原理、制造的工艺等不同. 所以它 们有较大的差别。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路3部分组成。
显示系统 报警系统 传感器网络 车载网络
（1）信息采集单元对环境的感知和判断是智能网联汽车工作的前提与基 础，感知系统获取周围环境和车辆信息的实时性及稳定性，直接关系到后续检 测或识别准确性和执行有效性。
（2）信息处理单元信息处理单元主要是对信息采集单元输送来的信号， 通过一定的算法对道路、车辆、行人、交通标志、交通信号等进行识别。
感知传感器，它们的选择需要综合考虑其性能特点和性价比，它们之间的比较
《智能车制作 “飞思卡尔杯”从入门到精通》教材部分章节节选

《智能车制作 “飞思卡尔杯”从入门到精通》教材部分章节节选


图 3-7 前置 置卧式
16 6
图 3-8 后置卧式
优点：安 安装原车模 模舵机布置方 方式、改动 动量小，重心 心低； 缺点：响 响应速度慢 慢、两边拉杆 杆长度不一 一样、转向不 不对称。 2）.扣式
图 3-9 扣式 扣
优点：重 重心低、响 响应速度快、 、转向平顺 顺对称； 缺点：安 安装过程复 复杂、不利于 于后续维护 护调整。 3）.卧式
图 3-14匀速圆 圆周运动
转向舵机因 因型号固定 定在供电电 压确定时其 其输出力矩 矩是固定的， ，我们知道 道力矩等于 于 力与 与力臂的乘积 积，即 M=F F*L。舵机 的输出力矩 矩与摆臂长度关系如下 下： 舵机转矩 矩=舵机摆臂 臂作用力*摆臂长度 摆 18 8
假设舵机 机输出力矩 矩是恒定的 ，其输出轴 轴的旋转角 角速度也是恒 恒定的，舵 舵机摆臂端 端 部的 的瞬时线速度 度随舵机摆 摆臂长度增 加而增大。摆臂的瞬 瞬时线速度大 大会导致转 转向系统灵 灵 敏度 度提高，这是 是我们最希 希望得到的。 。 同时，我 我们知道在 在转向时舵机 机摆臂的力 力传递搭到 到横拉杆，横 横拉杆的作 作用力大于 于 轮胎 胎阻力时才开 开始转向，小于或者 等于轮胎阻 阻力时不转 转向。开始转 转向后，横 横拉杆作用 力越 越大轮胎转的 的越快，也 也就是说转向 向响应速度 度越快。 而舵机力 力矩是恒定 定的，舵机摆 摆臂作用力 力与摆臂长 长度是成反比 比的，此长 长彼消。舵 舵 机摆 摆杆不能太长 长也不能太 太短，太短， 响应慢，太长，拉不 不动，响应 应也慢。 最合适的 的舵机摆臂 臂长度值， 可以通过转 转向系统四 四杆机构仿真 真结合实际 际测试来获 获 取。实际测试可 可以选用不 不同长度的舵 舵机摆臂装 装车后测试转 转向灵敏度 度。 获取最佳舵 舵机摆臂长 长度后，可 以对摆臂的 的外形做优 优化以达到减 减重、美观 观的效果。 图 3 3-15 为优化 化后的舵机摆 摆臂，选用 用 1mm 不锈钢板线切 切割成型。 不锈钢板有 有良好的刚 刚 度、韧性，为了 了减重将摆 摆臂中部切除 除一块。
智能网联汽车技术与应用 习题及答案 第1--4章

智能网联汽车技术与应用 习题及答案 第1--4章

第一章练习题一、选择题1、（）是指自动驾驶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。

A、驾驶辅助（DA）B、部分自动驾驶（PA）C、有条件自动驾驶（CA）D、高度自动驾驶（HA）2、辅助驾驶阶段的主要特点是（）oA、驾驶员和系统共同控制车辆运行，但驾驶员要负责监视车辆，当智能控制失效时,由驾驶员来做出应对B、驾驶员和系统共同控制，驾驶员负责监视车辆，当智能控制失效时，由驾驶员来做出应对。

C、车辆的运行由系统控制，同时系统负责监视车辆，当智能控制失效时，系统会请求驾驶员，由驾驶员做出应对。

3、有条件自动驾驶阶段的主要特点是（）。

A、驾驶员和系统共同控制车辆运行，但驾驶员要负责监视车辆，当智能控制失效时,由驾驶员来做出应对B、驾驶员和系统共同控制，驾驶员负责监视车辆，当智能控制失效时，由驾驶员来做出应对。

C、车辆的运行由系统控制，同时系统负责监视车辆，当智能控制失效时，系统会请求驾驶员，由驾驶员做出应对。

4、环境感知主要包括（）oA、车辆本身状态感知，包括行驶速度、行驶方向、行驶状态、车辆位置等；B、道路感知，包括道路类型检测、道路标线识别、道路状况判断、是否偏离行驶轨迹等；C、行人感知，主要判断车辆行驶前方是否有行人，包括白天行人识别、夜晚行人识别、被障得物遮挡的行人识别等；D、以上都是5^所谓V2X,意为vehic1etoeverything,即（）。

A、车对外界的信息交换B、车辆之间的信息交换C、车辆安全6、即时定位与地图构建，英文简称（）。

A、S1AMB、SA1MC、S1MA7、车联网的功能有（）＜,A、信息服务及管理B、减少交通事故C、实现节能减排D、以上三项都是8、车联网关键技术分布在“（）”三个层面。

A、端-管-云B、端-管-车C、网-管-车9、依据人驾驶车辆过程的不同阶段可以将驾驶员行为特性分为三个部分：（）行为特性、决策行为特性和操作行为特性。

A、认知B、感知C、驾驶10、在“管”层面，关键技术主要包括（）oA、车辆和路侧设备的智能化、网联化进程加快，关键技术包括汽车电子、车载操作系统技术等；B、4G/5G车载蜂窝通信技术、1TE-V2X和802.I1p直连无线通信技术等；C、实现连接管理、能力开放、数据管理、多业务支持的车联网平台技术是核心。

智能交通系统 第2章-相关基础理论与技术

智能交通系统 第2章-相关基础理论与技术

LOGO第2章智能交通系统相关基础理论与技术主要内容基础理论1技术体系2第一节基础理论一、图论二、系统论三、信息论四、控制论一图论图论是数学的一个分支，它以图为研究对象。

图论是智能交通系统重要的理论基础之一，其相关基础理论可以用于交通网络规划，相关算法可以应用于智能交通系统中的交通诱导、交通流的分配以及路网检测器布点等问题。

图论应用在交通领域又称为交通网络技术。

一图论路径分析是智能交通系统中的一项重要的网络分析功能。

智能交通系统可以提供静态或动态的最短路径的诱导，利用的就是图论中的最短路径理论。

公路网络、铁路网络或水运网络等，这些网络的运输问题可以看做是这些网络的网络流问题。

二系统论系统工程是一门新兴的综合的科学，它从系统的观点出发，跨学科地考虑问题，运用现代的科学技术方法去研究和解决各种系统问题。

从系统的观点来看，智能交通系统是一个复杂的、开放的大系统，系统要素包括人、车、路、环境等，因而智能交通系统的构建是一项巨大的综合性的系统工程。

二系统论智能交通系统具有一般系统所共有的特点，即集合性、相关性、层次性、目的性、环境适应性、整体性、动态性。

智能交通系统工程的研究对象是交通系统。

智能交通系统工程是系统工程在交通领域的具体应用，它将人，车辆，道路，环境作为一个整体，从系统观点出发，集成运用多种先进技术对交通活动进行全方位的、实时、准确、高效的协调和控制。

智能交通系统需要用系统工程的方法进行系统分析、系统建模、系统预测、系统优化和系统评价。

三信息论信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输等问题的应用数学学科。

信息论基础即香农(C.E.Shannon)信息论，是用概率论与随机过程的方法研究通信系统传输有效性和可靠性极限性能的理论，是现代通信与信息处理技术的理论基础。

智能交通系统的基本功能就是对信息的获取、加工和传输。

四控制论控制论的研究目的是从控制的角度掌握系统运行的一般规律，控制系统的运行。

智能车设计与制作实验指导书

智能车设计与制作实验指导书

《智能车设计与制作》实验指导书杨宏韬李慧长春工业大学电气与电子工程学院二零一一年三月目录第一章电烙铁使用的注意事项 (1)第二章智能车硬件制作 (3)第三章 Keil C软件使用 (7)第四章 AT89S51单片机下载器软件使用 (14)第五章实验 (16)实验一程序状态指示灯演示实验 (16)实验二流水灯演示实验 (18)实验三数码管演示实验 (20)实验四数码管及跑马灯演示实验 (22)实验五按键中断查询演示实验 (25)实验六单红外反射式传感器输出测试实验 (27)实验七直流电机启动停止控制实验 (29)实验八直流电机调速控制实验 (31)实验九智能车寻迹实验 (34)第一章电烙铁使用的注意事项电烙铁：主要用来焊接电路烙铁头注意远离电线、纸质等；电烙铁通电后不能任意敲击、拆卸及安装其电热部份零件;关电源后，利用余热在烙铁头上上一层锡，以保护烙铁头；当烙铁头上有黑色氧化层时候，可用砂布擦去，然后通电，并立即上锡；海绵用来收集锡渣和锡珠，用手捏刚好不出水为适；元件焊接步骤步骤一、预热：烙铁头成45度角，顶住焊盘和元件脚。

预先给元件脚和焊盘加热。

烙铁头的尖部不可顶住PCB无铜皮位置，这样可能将板烧成一条痕迹；烙铁头最好顺线路方向；烙铁头不可塞住过孔；预热时间为1~2秒。

二、上锡：将锡线从元件脚和烙铁接触面处引入；锡线熔化时，掌握进线速度；当锡散满整个焊盘时，拿开锡线；锡线不可从直接靠在烙铁头上，以防止助焊剂烧黑；整个上锡时间大概为1~2秒。

三、拿开锡线：拿开锡线，烙铁放在焊盘上1~2秒。

四、拿开烙铁：当焊锡只有轻微烟雾冒出时候，即可拿开烙铁；焊点凝固。

焊接常见问题：形成锡球，锡不能散布到整个焊盘：烙铁温度过低，或烙铁头太小；焊盘氧化。

拿开烙铁时候形成锡尖：烙铁不够温度，助焊剂没熔化，不起作用。

烙铁头温度过高，助焊剂挥发掉。

焊接时间太长。

锡表面不光滑，起皱：烙铁温度过高，焊接时间过长。

锡珠：锡线直接从烙铁头上加入。

02-2第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用

02-2第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用


视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• （4）盲点监测
• 盲点监测系统又称并线辅助系统，主要功能是扫除后 视镜盲区并通过侧方摄像头或雷达将车左右后视镜盲 区内的影像显示在车内。由于车辆后视镜中有一个视 觉盲区，因此在换道前无法看到盲区中的车辆。如果 盲区内有超车车辆，则会发生车道碰撞，在大雨、雾 天、夜间光线暗淡的情况下，更难看到后面的车辆， 换道更危险。
• （1）车道偏离警告 • 车道偏离警告系统是一种辅助驾驶员通过警
告来减少因为车道偏离引起的交通事故的系 统，主要包括毫米波雷达、激光雷达和CCD 或CMOS摄像头等部件。 • 请说说车道偏离警告系统的原理是什么？
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 车道偏离预警系统组成主要有： • ① 图像处理模块 • ② 防抱死制动系统控制模块 • ③ 动力转向控制模块 • ④ 仪表盘 • ⑤ 方向盘模块 • ⑥ 车身控制模块/网关模块 • ⑦ 动力传动系统控制模块
6 熟悉视觉传感器在智能网联汽车中的应用
02
• 视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 随着电子化、信息化与人工智能技术的发展，小型化和嵌入式的视觉传感器得 到了广泛应用，人们可以从车载摄像头中获得更智能的结果，即通过摄像头的 视场，感知驾驶环境。
• 以特斯拉为例 • 特斯拉Autopilot 2.0 L2级（如图2-15所示）智能
驾驶汽车拥有三个前视摄像头，三个后视摄像头， 两个侧视摄像头，12个超声波雷达和一个安装在 车身上的前毫米波雷达。
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 智能驾驶汽车的视觉传感器可实现车道偏离警告、前方碰撞预警、行人碰撞预 警、交通标志识别、盲点监控、驾驶人注意力监控、全景停车、停车辅助和车 道保持辅助等功能。
大学智能小车课程设计

大学智能小车课程设计

大学智能小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握智能小车的基本组成、工作原理及各部分功能；2. 学习并理解智能小车编程所需的基础知识，如传感器数据处理、控制算法等；3. 了解智能小车在现实生活中的应用场景及其发展前景。

技能目标：1. 能够独立完成智能小车的组装和调试；2. 学会使用相关编程软件，编写简单的控制程序，实现对智能小车的控制；3. 培养动手实践能力、团队协作能力和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能小车及机器人技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生勇于尝试、不断探索的精神，增强自信心；3. 培养学生关注科技发展，认识到智能小车在现实生活中的重要意义，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作相结合，培养学生动手实践能力和创新能力。

学生特点：大学年级学生已具备一定的理论基础和动手能力，对新技术有较高的兴趣和求知欲。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调实践操作，引导学生主动参与，培养实际操作能力和团队协作能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。

通过课程学习，使学生具备智能小车相关领域的基本知识和技能，为未来进一步学习和研究打下基础。

二、教学内容1. 智能小车概述：介绍智能小车的基本概念、发展历程、应用领域及发展趋势。

- 教材章节：第一章 智能小车概述- 内容安排：1课时2. 智能小车硬件组成：讲解智能小车的各部分硬件，如电机、传感器、控制器等。

- 教材章节：第二章 智能小车硬件组成- 内容安排：2课时3. 智能小车编程基础：学习编程语言、传感器数据处理、控制算法等基础知识。

- 教材章节：第三章 智能小车编程基础- 内容安排：4课时4. 智能小车组装与调试：指导学生动手组装智能小车，并进行调试。

- 教材章节：第四章 智能小车组装与调试- 内容安排：3课时5. 智能小车控制程序编写：教授如何使用编程软件，编写简单的控制程序。

智能网联汽车基础知识

智能网联汽车基础知识

智能网联汽车概论
第1章 智能网联汽车基础知识 第2章 智能网联汽车环境感知系统 第3章 智能网联汽车无线通信系统 第4章 智能网联汽车网络系统 第5章 智能网联汽车导航定位系统 第6章 智能网联汽车先进驾驶辅助系统 练习与实训
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第1章 智能网联汽车基础知识
1.1 智能网联汽车的定义与分级 1.2 智能网联汽车的体系结构 1.3 智能网联汽车的关键技术和发展趋势 1.4 我国智能网联汽车的发展规划
练习与实训
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练习与实训
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练习与实训
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练习与实训
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练习与实训
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谢 谢！
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2021/4/13
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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1.1.1 智能网联汽车的定义——智能汽车
自动驾驶汽车至少包括自适应巡航控制系统、车道保持辅助系 统、自动制动辅助系统、自动泊车辅助系统，比较高级的车型 还应该配备交通拥堵辅助系统
2021/4/13
1.1.1 智能网联汽车的定义——自动驾驶汽车
天籁2019款2.0T XV AD1智能领航版轿车配备了并线辅助系统、 车道偏离预警系统、车道保持辅助系统、自动制动辅助系统、 驾驶员疲劳预警系统、全速自适应巡航控制系统、自动泊车辅 助系统等，属于L2级的自动驾驶汽车
2021/4/13
1.1.1 智能网联汽车的定义——网联汽车
网联汽车是指基于通信互联建立车与车之间的连接，车与网络中心和智能交通系统 等服务中心的连接，甚至是车与住宅、办公室以及一些公共基础设施的连接，也就 是可以实现车内网络与车外网络之间的信息交互，全面解决人—车—外部环境之间的 信息交流问题
《智能网联汽车技术概论》课件 - 第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用

《智能网联汽车技术概论》课件 - 第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用

• 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
02-3第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用

02-3第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用

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智能网联汽车技术概述
◣ 第二章 视觉传感器在智能网联汽车中的应用
授课教师：
学习目标
1 熟悉视觉传感器的种类
2 了解单目视觉传感器的原理和特点
3 了解双目视觉传感器的原理和特点
4 了解红外夜视视觉传感器的原理和特点
5
了解智能网联汽车领域中的图像处理方法及 应用
6 熟悉视觉传感器在智能网联汽车中的应用
பைடு நூலகம்
02
• 视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• （8）全景停车
• 汽车环绕全景图像停车辅助系统包括多个安装在汽车 周围的摄像头、图像采集组件、视频合成/处理组件、 数字图像处理组件和车辆显示器。这些装置可以同时 采集车辆周围的图像，对图像处理单元进行变形恢复 →视图转换→图像拼接→图像增强，最终形成车辆 360°全景仰视图。
感谢聆听
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 在新的照明系统中，软件用于处理传感器信号、检测 和识别车辆周围的物体、建立三维环境和跟踪物体的 运动，例如，采用四线激光雷达、超声波传感器、红 外视觉感知等技术，将灯具的照明功能转化为外部照 明通信接口。在自动驾驶模式下行驶中检测到潜在危 险时，利用前大灯的投射技术可以改变光束的形状， 并对其他车辆或行人发出警告。
• 请说说红外夜视系统的原理是什么？
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• 请说说什么是被动红外夜视技术？什么是主动红外夜视技术？
主动红外夜视技术
被动红外夜视技术
• 案例：大众汽车红外夜视系统视频演示
视觉传感器在智能网联汽车中的实际应用
• （10）智能照明系统

智能车结构原理及程序控制基础课程教学大纲

智能车结构原理及程序控制基础课程教学大纲一、课程名称：智能车结构原理及程序控制基础二、课程简介本课程是在物联网技术飞速发展的大背景下，面向智能网联专业开设的一门新的专业课。

本课程的主要教学内容是指导学生在Arduino开源软硬件平台上实现各种有潜在应用价值的电子产品原型。

Arduino的入门难度较低，因此，与传统的电类专业课相比，本课程对先修课程基本没有要求。

在开设传统的电类专业课之前开设该课程，能引导学生尽可能早的接触电子信息领域的专业知识，发现其中蕴藏的无穷乐趣，并激发学生的创新潜能。

三、课程教学目标（一）知识目标1.掌握Arduino相关的专业基础理论知识，并能用于解决物联网中感知层相关的复杂工程问题。

重点掌握Arduino软硬件基础、语言基础、函数基础。

2.掌握物联网工程感知层涉及的相关知识、技能、方法和行业规范、标准，了解社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对Arduino 开发的影响。

重点掌握Arduino 类库使用及编写、I/O 接口及软硬件串口通信协议应用。

4.能对物联网工程特定需求进行感知层模块的设计与实现，并能在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

（二）能力目标使学生对Arduino开源软硬件技术从整体上有一个较清晰的把握，了解电子产品原型系统的制作流程。

在掌握基本的电子制作常识的基础上,通过若干实验进行实际操作，使学生初步具备设计和制作基于Arduino平台的电子产品原型系统的能力。

（三）素质目标学习与物人关系有关的单片机原理和应用设计:激发创新能力，并且能够按照自己的创新思想设计有关的概念产品:.使公共艺术专业学生学会与工程师交流配合完成全部设计制造过程。

四、课程学时分配五、课程教学内容第一章 arduino 概述第一节概述【本节教学目标】：1.了解arduino开发板版本及各引脚需求【本节教学重难点】1、arduino主要特征【本节核心教学内容】【本节作业】1. arduino电源引脚说明？2.Arduino扩展板有哪些？【本节小结】2、arduino概述3、arduino主要特征第二节开发板内部结构【本节教学目标】：1.掌握开发板内部结构【本节教学重难点】1、开发板内部机理【本节核心教学内容】【本节作业】1.简述Arduino Mega 2560内部结构？2.AVRA微控器分类？【本节小结】1、arduino内部结构解析第三节 arduino发展趋势【本节教学目标】：1.了解arduino开发板发展前景【本节教学重难点】1、Arduino特点【本节核心教学内容】【本节作业】1. arduino开发板优势有哪些？【本节小结】1、arduino概述2、arduino主要特征第二章软硬件开发基础油第一节开发环境搭建【本节教学目标】：1.掌握arduino软件开发环境搭建【本节教学重难点】开发环境搭建【本节核心教学内容】【本节作业】1.简述Arduino Mega 2560开发板的性能指标？2. Arduino Mega 2560开发板原理图？【本节小结】2、arduino软件开发环境搭建【本节小结】3、arduino概述4、arduino主要特征第二节开发语言概述【本节教学目标】：1.了解掌握开发板开发语言【本节教学重难点】1、标识符、运算符复合赋值运算符认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.运算符有哪些？2.C语言中什么是关键字？【本节小结】1、了解开发板开发语言2、什么是复合赋值运算符第三节基本函数认知【本节教学目标】：1.了解掌握开发板开发语言【本节教学重难点】1、标识符、运算符复合赋值运算符认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.运算符有哪些？2.C语言中什么是关键字？【本节小结】3、了解开发板开发语言4、什么是复合赋值运算符第四节常量和数据类型【本节教学目标】：1.了解掌握常量数据类型【本节教学重难点】1、数据类型转换函数认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.什么是整数常量？2.数据变量类型有哪些？【本节小结】常量和数据类型认知第五节控制语句【本节教学目标】：1.了解掌握开发语言控制语句功能使用方法【本节教学重难点】1、continue语句2、do...while语句【本节核心教学内容】【本节作业】1.break语言使用规范？【本节小结】掌握开发语言控制语句功能使用方法第六节运算符【本节教学目标】：1.了解掌握余数、加减乘除和赋值符使用【本节教学重难点】1、逻辑运算符2、复合运算符【本节核心教学内容】【本节作业】1.复合运算符使用规范？【本节小结】了解掌握余数、加减乘除和赋值符使用第三章开发板常用模块及其应用第一节超声波雷达模块【本节教学目标】：1.了解超声波雷达模块结构原理以及应用【本节教学重难点】超声波雷达模块函数应用【本节核心教学内容】【本节作业】1.超声波雷达测距原理？2.使用函数调用雷达测距实验？【本节小结】了解超声波雷达模块结构原理以及应用第二节蜂鸣器模块模块【本节教学目标】：1.了解蜂鸣器模块结构原理以及应用【本节教学重难点】蜂鸣器程序认知【本节核心教学内容】【本节作业】1.蜂鸣器原理？2.使用函数调用演奏音乐实验【本节小结】了解蜂鸣器模块结构原理以及应用第二节直流电机模块【本节教学目标】：1.了解掌握直流电机模块结构原理以及应用【本节教学重难点】直流电机程序认知【本节核心教学内容】【本节作业】1. 直流电机的调速原理.？2.直流电机转速控制及测量实例实验【本节小结】了解掌握直流电机模块结构原理以及应用第三节部进电机模块【本节教学目标】：1.了解掌握步进电机模块结构原理以及应用【本节教学重难点】步进电机控制程序认知【本节核心教学内容】【本节作业】1. 部进电机的调速原理.？2.部进电机转速控制及测量实例实验【本节小结】了解掌握部进电机模块结构原理以及应用。

智能网联汽车概论 第2章智能网联汽车环境感知系统

2019/10/10
2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
3.环境感知传感器的布局
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
4.环境感知传感器的融合
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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2.2.4 激光雷达——应用
（1）高精度电子地图和定位
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2.2.4 激光雷达——应用
（2）障碍物检测与识别
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2.2.4 激光雷达——应用
（3）可行空间检测
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2.2.3 毫米波雷达——特点
探测距离远，250m以上 探测性能好 响应速度快 适应能力强 抗干扰能力强 覆盖区域呈扇形，有盲点区域 无法识别交通标志 无法识别交通信号
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2.2.3 毫米波雷达——类型
按工作原理分类：脉冲式、调频式连续毫米波雷达 按探测距离分类：短程（<60m）、中程（100m左右
24ghz60ghz77ghz和79ghz毫米波雷达20191010223毫米波雷达类型?77ghz毫米波雷达与24ghz毫米波雷达相比具有以下不同?177ghz毫米波雷达探测距离更远?277ghz毫米波雷达的体积更小?377ghz毫米波雷达所需要的工艺更高?477ghz毫米波雷达的检测精度更好?577ghz毫米波雷达的射频芯片不容易获取20191010223毫米波雷达测量原理?调频式连续毫米波雷达是利用多普勒效应测量得出目标的距离和速度20191010223毫米波雷达工作过程20191010223毫米波雷达布置?正向布置与路面夹角的最大偏差不超过5?侧向布置前45夹角后30夹角?布置高度500满载800mm空载20191010223毫米波雷达主要指标20191010223毫米波雷达主要指标20191010223毫米波雷达主要指标20191010223毫米波雷达应用?自适应巡航控制系统找网上相关视频播放20191010223毫米波雷达应用?前向碰撞预警系统20191010223毫米波雷达应用?自动制动辅助系统20191010223毫米波雷达应用?盲区监测系统20191010223毫米波雷达应用?自动泊车辅助系统20191010223毫米波雷达应用?变道辅助系统

智能车入门PPT课件

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智能汽车电源研究
• 目前，车载动力电源的弊端是容量偏小、功率较低、持续稳定工作时间短，国内外不少学者对此进行了大 量研究，智能汽车作为新一代汽车的代表，为应对日益严重的环境问题，必须采用电能作为动力。但至目 前为止，智能汽车动力电源仍是一个有待突破的技术关键。
第16页/共86页
1.2 国外智能汽车设计竞赛
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智能汽车的信息采集与处理技术
• 汽车在行驶过程中，必须得到的信息包括车辆自身状况的信息、道路信息、近邻行驶汽车的信息及导航定 位信息等。这些信息一般被外界噪声所干扰，如何精确、实时、有效地采集到这些信息，并进行处理，需 要特别研究。
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智能汽车控制策略的设计
• 目前，在智能控制领域内，已经提出了模糊控制理论、神经控制理论、专家控制理论、分层递阶控制理论 等智能控制方案。所有这些智能控制策略，其核心思想就是模仿人的思维和行动，去完成或部分完成只有 人类专家才能完成的控制任务。设计一个“类人”的汽车控制器，是智能汽车控制策略研究中的终极方案。 但由于汽车驾驶任务的复杂性，研究设计这种汽车智能控制器的任务是十分艰巨的。
第14页/共86页
智能汽车导驶定位技术
• 智能汽车作为一种自动或半自动交通工具系统，如何选择交通路线、如何识别道路、如何精确实时地确定 自己的地理位置、如何记录自己的行车路线等问题，是当前研究的技术热点，而数字导驶技术就是解决这 些问题的综合方案。从硬件上讲，车载计算机、控制器、显示器、数字地图、定位系统是必不可少的。车 辆数字导驶技术研究已经取得了一些结果，但是要完全彻底地解决问题，还需要做很多研究。
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1.2.1 美国智能汽车大赛
• 这次智能汽车比赛的目标是对未来科学家的激励。大学、企业和发明家们期望 制造出通过洛杉矶和拉斯维加斯间荒地、行程100 mile（160 km）的自我控 制汽车。

智能车教程

74LS165（并行输入串行输出）扩展的8位并行输入接口电路。单片 机与74LS165的串行输出端相连的RXD作为串行输入端，与74LS165的
时钟输入端相连的TXD端作为移位脉冲输出端，控制74LS165数据输
出节拍。移位和置数过程通过单片机的一根I/O线（如P1.0）来控制。 图5.6(b)所示是利用串行输入并行输出移位寄存器74LS164扩展的8
5.2.2
单片机系统的扩展
图5.5 TTL芯片扩展的简单I/O接口电路
5.2.2
单片机系统的扩展
此外，还可以利用单片机的串行口和移位寄存器也可以实现I/O
口的扩展。这种I/O是通过串行口把串行数据转换为并行数据，或是 把并行数据转换为串行数据，此种扩展方法速度较慢，但所扩展的
I/O口不占用片外I/O口地址。图5.6(a)所示是利用移位寄存器
5.2.2
单片机系统的扩展
图5.8
一般外围芯片扩展电路
5.2.2
单片机系统的扩展
此外，有些外围芯片（接口芯片）专门用来控制微处理 器芯片与外围设备的连接，它们与外围设备连接的信号 主要是输入/输出控制信号和数据信号。不同的控制方式 下，接口信号的复杂程度也不同。由于中断接口与DMA接 口的控制信号更为复杂，因此通常要由接口芯片提供专 用控制信号才能完成数据传输。 在单片机应用系统中用到的外围芯片较常见的有：可编 程控制器8259，可编程直接存储器存取控制器（DMA） 8237, 8257；可编程CRT控制器8275, 8276, MC6845, MC6847，可编程键盘、显示接口8279；可编程通信接口 8250, 8251；可编程定时器8253, 8254；点阵式打印机 控制器8295；A/D和D/A转换芯片等。

《智能网联汽车技术概论》课后习题 - 第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用

第二章视觉传感器在智能网联汽车中的应用1/ 3本章小结本章的学习目标你已经达成了吗？请通过思考以下问题的答案进行结果检验。

序号问题自检结果1 简述视觉传感器在智能网联汽车中的作用视觉传感器又称为成像装置或摄像装置，是智能车辆路径识别模块中摄像头的重要组成部分，可以检测可见光、紫外线、X射线、近红外光等，实现视觉功能的信息采集、转换和扩展，提供可视化、真实、多级、多内容的视觉图像信息。

2 简述单目视觉传感器的工作原理及特点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。

特点：具有成本低、帧速率高、信息丰富、检测距离远等优点，但易受光照、气候等环境影响，缺乏目标距离等深度信息，对目标速度的测量也不够可靠。

3 简述双目视觉传感器的工作原理及特点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。

特点：双目摄像头兼具了图像和激光测量的特点，也有自身安装、标定和算法方面的挑战。

在实际应用中，双目摄像头可以获取的点云数量远多于激光雷达，但是要强大的算法适配才能进一步做出分类、识别和目标跟踪，同时也需要具有较强计算力的嵌入式芯片，才能使其优势得到发挥。

4 简述红外视觉传感器的工作原理及特点红外视觉传感器的工作原理是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。

特点：红外夜视系统是视觉传感器一个独特的分支，图像处理算法在处理远红外夜视图像过程中依然能够发挥作用，因此红外夜视系统能够像可见光摄像头一样，获取环境中的目标大小和距离等信息，对光照不足条件下对基于可见光的视觉传感器的应用是一种有效补充。

5 智能网联汽车中图像识别的典型应用都有哪些？智能网联汽车中图像识别的典型应用包括对车牌、道路边界、车道线、交通信号、交通标志、3/ 3。

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2.1
传感器系统
图2.1 传感器组成方框图
图2.1 传感器组成方框图
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2.1
传感器系统
智能汽车设计中涉及到的传感器主要有三种：光电式传 感器、图像传感器和测速传感器。
1
2.1.1 光电式传 感器
2 2.1.2 图像传感器
3 2.1.3 测速传感器
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2.1.2
图像传感器
（3）分辨率 分辨率是用来表示分辨图像中明细细节的能力的。它 通常有两种不同的表示方式： ① 极限分辨率。一黑一白两个线条称为一个“线对”， 透过对应光的亮度为一明一暗。而极限分辨率是指人眼 能够分辨的最细线条数，通常用每毫米线对数（1 P/mm） 来表示。 ② 调制传递函数。每毫米长度上所包含的线对数称为空 间频率，其单位是1 P/mm。设调幅波信号的最大值为 Amax 最小值为 Amin ，平均值为 A0 ，振幅为 Am ，如图2.4所示， 定义调制度 M 为
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2.1.2
图像传感器
（1）光电转换特性 CCD图像传感器的光电转换特性如图2.3所示。图中x 轴表示曝光量，y轴表示输出信号幅值，QSAT表示饱和输 出电荷，QDARK表示暗电荷输出，ES表示饱和曝光量。
图2.3 CCD光电转换特性
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2.1.2
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2.1.2
图像传感器
3．摄像头的工作原理
摄像头以隔行扫描的方式采样图像，当扫描到某点时， 就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度 对应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。 具体而言（参见图2.5），摄像头连续地扫描图像上的一 行，就输出一段连续的视频信号，该电压信号的高低起 伏正反映了该行图像的灰度变化情况。当扫描完一行， 视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平 （如0.3 V），并保持一段时间。这样相当于紧接着每行 图像对应的电压信号之后会有一个电压“凹槽”，此 “凹槽”叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。
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2.1.2
图像传感器
（2）面阵CCD图像传感器 面阵CCD图像传感器的感光单元呈二维矩阵排列， 能检测二维平面图像。由于传输与读出方式不同， 面阵图像传感器有许多类型，常见的传输方式有行 传输、帧传输和行间传输三种。 2．CCD图像传感器的特性参数 CCD图像器件的性能参数包括灵敏度、分辨率、 信噪比、光谱响应、动态范围和暗电流等，CCD器件 性能的优劣可由上述参数来衡量。
武汉科技大学信息科学与工程学院Βιβλιοθήκη 2.1.2图像传感器
② 暗电流噪声 暗电流噪声可以分为两部分：其一是耗尽层热激发产生 的，可用泊松分布描述；其二是复合产生中心非均匀分布， 特别是在某些单元位置上形成暗电流尖峰。由于器件工作 时各个信号电荷包的积分地点不同，读出路径也不同，这 些尖峰对各个电荷包贡献的电荷量不等，于是形成很大的 背景起伏，这就是常称的固定图像噪声的起因。 ③ 转移噪声 转移噪声产生的主要原因有：转移损失引起的噪声、界 面态俘获引起的噪声和体态俘获引起的噪声。输出结构采 用浮置栅放大器，噪声最小。
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2.1.1
光电式传感器
光电式传感器的结构简单，响应速度快，可靠 性较高，能实现参数的非接触测量，因此广泛地应 用于各种工业自动化仪表中。光电式传感器可用来 测量光学量或测量已先行转换为光学量的其他被测 量，然后输出一定形式的电信号。在测量光学量时， 光电器件是作为敏感元件使用；而测量其他物理量 时，它是作为转换元件使用。光电式传感器由光路 及电路两大部分组成，光路部分实现被测量信号对 光量的控制和调制，电路部分完成从光信号到电信 号的转换。图2.2(a)所示为测量光量时的组成框图， 图2.2(b)所示为测量其他物理量时的组成框图。
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2.1.2
图像传感器
MTF能够客观地反映CCD器件对于不同频率的目标成像 的清晰程度。随着空间频率的增加，MTF值减小。当MTF 减小到某一值时，图像就不能够清晰分辨，该值对应的 空间频率为图像传感器能分辨的最高空间频率。 （4）CCD的噪声 CCD的噪声源可归纳为三类：散粒噪声、暗电流噪声 和转移噪声。 ① 散粒噪声 光注入光敏区产生信号电荷的过程可以看成是独立、 均匀连续发生的随机过程。单位时间内光产生的信号电 荷数并非绝对不变，而是在一个平均值上作微小波动， 这一微小波动的起伏便形成散粒噪声，又称为白噪声。
图像传感器
由图2.3可以看出，输出电荷与曝光量之间有一个线性工 作区域，在曝光量不饱和时，输出电荷正比于曝光量， 当曝光量达到饱和曝光量后，输出电荷达到饱和值，并 不随曝光量的增加而增加。曝光量等于光强乘以积分时 间，即
E HTint
(2.1)
式中，为光强；为积分时间，即起始脉冲的周期。暗电荷 输出为无光照射时CCD的输出电荷。一只良好的CCD传感 器，应具有低的暗电荷输出。
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2.1.1
光电式传感器
（2）光电管的光照特性 当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通 量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。光照特性 曲线的斜率（光电流与入射光光通量之比）称为光电管 的灵敏度。 （3）光电管的光谱特性 一般对于光电阴极材料不同的光电管，它们有不同 的红限频率因此它们可用于不同的光谱范围。除此之外， 即使照射在阴极上的入射光的频率高于红限频率，并且 强度相同，随着入射光频率的不同，阴极发射的光电子 的数量也不会相同，即同一光电管对于不同频率的光的 灵敏度不同，这就是光电管的光谱特性。
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2.1.2
图像传感器
然后扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的信号， 接着会出现一段场消隐信号。其中有若干个复合消隐脉 冲（简称消隐脉冲），在这些消隐脉冲中，有一个消隐 脉冲远宽于其他的消隐脉冲（即该消隐脉冲的持续时间 远长于其他的消隐脉冲的持续时间），该消隐脉冲又称 为场同步脉冲，标志着新的一场的到来。摄像头每秒扫 描25帧图像，每帧又分奇、偶两场，故每秒扫描50场图 像。
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2.1.2
图像传感器
（2）灵敏度和灵敏度不均匀性 CCD图像传感器的灵敏度或称为量子效率，标志着器 件光敏区的光电转换效率，用在一定光谱范围内单位曝 光量下器件输出的电流或电压表示。实际上，图2.3中 CCD光电转换特性曲线的斜率就是器件的灵敏度，即 (2.2) S QSAT / Es 理想情况下，CCD器件受均匀光照时，输出信号幅度 完全一样。实际上，由于半导体材料不均匀和工艺条件 因素影响，在均匀光照下，CCD器件的输出幅度出现不均 匀现象。
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2.1.2
图像传感器
Amax Amin M Amax Amin
(2.4)
图2.4
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调制度的定义
2.1.2
图像传感器
调幅波信号通过器件传递输出后，通常调制度受到的 损失减小。一般来说，调制度随空间频率增加而减小。 为了客观地表示CCD传感器的分辨率，一般采用调制传递 函数（ Modulation Transfer Function, MTF ）来表示。 MTF 的定义为：在各个空间频率下， CCD 器件的输出信号 的调制度与输入信号的调制度的比值，即 M out (v) (2.5) MTF(v) M in (v) 式中，v 为空间频率。
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2.1.1
2．主要性能
光电式传感器
光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特 性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。其中， 伏安特性、光照特性和光谱特性是选择光电器件的主要 指标。
（1）光电管的伏安特性 在一定的光照射下，对光电器件的阴极所加电压与阳 极所产生电流之间的关系称为光电管的伏安特性。它是 应用光电式传感器参数的主要依据。
次、多内容的可视图像信息，图像传感器在现代科学技术中
得到越来越广泛的应用。
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2.1.2
图像传感器
1．CCD图像传感器的分类 CCD图像传感器从结构上可以分为两类：一类是用 于获取线图像的，称为线阵CCD；另一类是用于获取
面图像的，称为面阵CCD。
（1）线阵CCD图像传感器 对于线阵CCD，它可以直接接收一维光信息，而 不能直接将二维图像转换为一维的电信号输出，为 了得到整个二维图像的输出，就必须用行扫描的方 法来实现。
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2.1.2
图像传感器
图像传感器在智能车设计中非常常见。智能车路径识 别模块中的摄像头的重要组成部分就是图像传感器。图像传 感器又称为成像器件或摄像器件，可实现可见光、紫外线、 X射线、近红外光等的探测，是现代视觉信息获取的一种基 础器件。因其能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展 （光谱拓宽、灵敏度范围扩大），能给出直观、真实、多层
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2.1.2
图像传感器
图2.5 摄像头视频信号
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2.1.2
图像传感器
通常，摄像头产品说明上会给出有效像素和分 辨率，但通常不会具体介绍视频信号行的持续时间、 行消隐脉冲的持续时间等参数，而这些参数又关系 到图像采样的时序控制。因此需要设计软、硬件方 法对这些参数进行实际测量。表2.1给出了常见的 1/3 OmniVision CMOS 摄像头的时序参数，以供参 考。
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第2章
智能汽车设计基础—硬件
1 2.1
传感器系统
2 2.2
电路设计
3
思考题
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