第1章-智能網(wǎng)聯(lián)汽車-緒論

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頁智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)第1章緒論第2章智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境傳感器技術(shù)第3章智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)第4章智能網(wǎng)聯(lián)汽車導(dǎo)航定位技術(shù)第5章智能網(wǎng)聯(lián)汽車運動控制技術(shù)第6章智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進駕駛輔助技術(shù)第7章智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛仿真技術(shù)

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頁第1章緒論1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義與分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)1.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的標(biāo)準(zhǔn)體系1.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢

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頁1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義與分級隨著汽車保有量的增加，帶來能源短缺、環(huán)境污染、交通擁堵和事故頻發(fā)等社會問題。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是解決這些社會問題的有效方案，代表著汽車行業(yè)未來的發(fā)展方向。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是新一輪科技革命背景下的新興產(chǎn)品，可顯著改善交通安全、實現(xiàn)節(jié)能減排、減緩交通擁堵、提高交通效率，并拉動汽車、電子、通信、服務(wù)、社會管理等協(xié)同發(fā)展，對促進汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重大戰(zhàn)略意義。因此，中國要發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車。1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2024/7/18智能網(wǎng)聯(lián)汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與X（車、路、行人、云端等）智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)車輛“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可實現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2024/7/18“智能”是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置和車載系統(tǒng)模塊，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能化決策與控制等功能?！熬W(wǎng)聯(lián)”主要指信息互聯(lián)共享能力，即通過通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車內(nèi)、車與車、車與環(huán)境間的信息交互；“汽車”是智能終端載體的形態(tài)，可以是燃油汽車，也可以是新能源汽車，未來是以新能源汽車為主。1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2024/7/18智能網(wǎng)聯(lián)汽車已不是特指某類或單個車輛，而是以車輛為主體和主要節(jié)點，由車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施、通信設(shè)備及交通控制系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)存儲與處理系統(tǒng)等共同構(gòu)成的綜合協(xié)調(diào)系統(tǒng)，是未來智能交通系統(tǒng)下車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用的智能終端，最終實現(xiàn)車輛“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛的新一代多車輛系統(tǒng)。1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2024/7/18智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智能汽車與車聯(lián)網(wǎng)相融合的產(chǎn)物；智能汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的終極發(fā)展目標(biāo)是無人駕駛汽車；車聯(lián)網(wǎng)的終極發(fā)展目標(biāo)是智能交通系統(tǒng)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)自動駕駛必須包括感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2024/7/181.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2024/7/18（1）感知系統(tǒng)。感知系統(tǒng)就是感知車輛、感知環(huán)境，告訴系統(tǒng)所處的位置，周圍的環(huán)境是什么。目前，感知層主要是采用傳感器技術(shù)，它就是自動駕駛車的“眼睛”，包含了超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達、攝像頭、高精度定位、高精度地圖、V2X等技術(shù)。（2）決策系統(tǒng)。決策系統(tǒng)就是在獲取感知數(shù)據(jù)后，會針對數(shù)據(jù)進行分析、決策和預(yù)測，解決系統(tǒng)該對環(huán)境做出什么反應(yīng)，預(yù)測之后可能會發(fā)生什么情況的問題。1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2024/7/18（3）執(zhí)行系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)是通過車輛的執(zhí)行機構(gòu)完成相應(yīng)的制動、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動等操控動作，執(zhí)行系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控驅(qū)動技術(shù)。要實現(xiàn)自動駕駛，除了算法創(chuàng)新、系統(tǒng)融合之外，還需要來自云平臺的支持。1.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的駕駛自動化分級2024/7/18第二節(jié)智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)分級2024/7/181.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級在量產(chǎn)車型中，自動駕駛級別最高的是L3級，即奧迪A8，它配備了4個魚眼攝像頭、12個超聲波雷達、4個中程毫米波雷達、1個遠(yuǎn)程毫米波雷達、1個激光雷達、1個前視攝像頭。其中，4個魚眼攝像頭用于360°環(huán)視系統(tǒng)，12個超聲波雷達用于自動泊車系統(tǒng)2024/7/182024/7/182024/7/181.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)2024/7/18

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頁1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)2.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)1.環(huán)境感知傳感器技術(shù)超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達、視覺傳感器及其感知算法；感知對象包括道路、車輛、行人、交通標(biāo)志、交通信號燈等；如何低成本、高效率、準(zhǔn)確地識別出這些感知對象，還有很多技術(shù)需要解決2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)2.決策規(guī)劃技術(shù)隨著汽車駕駛自動化水平的提高，對車輛自主決策能力提出了新的要求，汽車不僅需要在某個具體工況進行決策規(guī)劃，如超車、巡航和跟車等單一工況，還需要有在線學(xué)習(xí)能力以適應(yīng)更加復(fù)雜的道路交通環(huán)境和不可預(yù)期工況。2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)3.控制執(zhí)行技術(shù)自動駕駛汽車決策規(guī)劃出行駛路徑，由底盤執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)汽車狀態(tài)控制和軌跡跟蹤，這一過程中，控制執(zhí)行技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。目前，傳統(tǒng)汽車底盤的控制結(jié)構(gòu)仍為分布式電子架構(gòu)，不同子系統(tǒng)都有各自的運算控制器，較難實現(xiàn)所有功能的協(xié)同控制，必須實現(xiàn)線控底盤。2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)4.交互通信技術(shù)主要包括人機交互、車載通信模塊、V2X通信等多種技術(shù)。其中人機交互包駕駛員監(jiān)控、語音交互、語義理解、手勢控制和虛擬現(xiàn)實等，主要依靠深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)實現(xiàn)；車載通信模塊具有通信網(wǎng)關(guān)和防火墻機制，支持報警、服務(wù)類功能、遠(yuǎn)程車輛操控類功能、車輛信息反饋類功能和基于位置的服務(wù)類等信息控制功能；V2X通信技術(shù)強調(diào)車輛在行駛環(huán)境中與其他交通參與者實時互聯(lián)通訊，獲得其交通參數(shù)，對傳輸速度、延時性和丟包率等均有較高的要求2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5.計算芯片技術(shù)芯片是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的核心運算單元，主要包括中央處理器、圖形處理器、現(xiàn)場可編程門陣列及專用定制芯片等2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)6.云計算平臺云計算平臺通過以太網(wǎng)絡(luò)與車輛、路側(cè)設(shè)備進行遠(yuǎn)程通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、車輛追蹤、調(diào)度管理和路徑規(guī)劃等功能，同時還能夠利用云計算和大數(shù)據(jù)處理，為自動駕駛控制策略、智能交通控制管理的研究提供數(shù)據(jù)依據(jù)。2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)7.網(wǎng)絡(luò)信息安全智能網(wǎng)聯(lián)汽車需滿足車聯(lián)網(wǎng)通信的保密性、完整性、可鑒別性等要求。通過引入密碼安全芯片、設(shè)計“端-管-云”安全主動防御機制、密碼安全協(xié)議和設(shè)置可信計算區(qū)域等手段，對云計算平臺和車載終端進行軟件代碼和物理硬件安全升級2024/7/182.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)8.虛擬仿真測試技術(shù)運用計算機建模構(gòu)建出虛擬的街道、城鄉(xiāng)和高速公路等作為測試環(huán)境，并在虛擬環(huán)境中加入測試用例，這種虛擬測試方法可以大大提高自動駕駛技術(shù)的研發(fā)測試效率、縮短研發(fā)測試周期，并能實現(xiàn)場地測試無法提供的海量測試場景用例2024/7/18

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頁1.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的標(biāo)準(zhǔn)體系1.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢1.環(huán)境感知技術(shù)77GHz或79GHz毫米波雷達將取代24GHz毫米波雷達，天線尺寸更小、角分辨率更高、芯片材料將向著互補金屬氧化物材料發(fā)展；激光雷達將向著固態(tài)激光雷達、更高的探測距離和分辨率、更小的尺寸和更低的成本發(fā)展；視覺傳感器將沿著深度學(xué)習(xí)的技術(shù)路線，向模塊化、可擴展、全天候方向發(fā)展。2024/7/181.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢2.決策規(guī)劃技術(shù)人工智能技術(shù)將由目前所處的機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)階段向著自主學(xué)習(xí)方向發(fā)展；人工智能算法芯片，將會對軟硬件進行深度整合使其擁有超強的計算能力、更小的體積、更低功耗，算法處理速率將會大幅提升。2024/7/181.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢3.車輛控制技術(shù)整車電子電氣架構(gòu)將向著跨域集中式電子架構(gòu)和車輛集中式電子架構(gòu)發(fā)展，分散的控制單元將減少，取而代之的是應(yīng)用先進算法的集中控制單元；車輛控制算法也由傳統(tǒng)控制方法向基于模型預(yù)測控制、最優(yōu)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和深度學(xué)習(xí)等智能控制方法轉(zhuǎn)變。2024/7/181.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢4.自主式智能與網(wǎng)聯(lián)式智能技術(shù)加速融合網(wǎng)聯(lián)式系統(tǒng)能從時間和空間維度突破自主式系統(tǒng)對于車輛周邊環(huán)境的感知能力。在時間維度，通過V2X通信，系統(tǒng)能夠提前獲知周邊車輛的操作信息、紅綠燈等交通控制系統(tǒng)信息，以及氣象條件、擁堵預(yù)測等更長期的未來狀態(tài)信息。在空間維度，通過V2X通信，系統(tǒng)能夠感知交叉路口盲區(qū)、彎道盲區(qū)、車輛遮擋盲區(qū)等位置的環(huán)境信息，從而幫助自動駕駛系統(tǒng)更全面地掌握周邊交通態(tài)勢。網(wǎng)聯(lián)式智能技術(shù)與自主式智能技術(shù)相輔相成，互為補充，正在加速融合發(fā)展。2024/7/181.5智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢5.智能新技術(shù)將助推智能網(wǎng)聯(lián)汽車快速發(fā)展人工智能中的深度學(xué)習(xí)、語義分割、邊緣計算和大數(shù)據(jù)、云計算、