智聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)技術(shù) 課件 任務(wù)9 協(xié)同控制系統(tǒng)

項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)安全預(yù)警系統(tǒng)-前向碰撞預(yù)警（FCW）課程導(dǎo)入作為一名初級(jí)汽車(chē)工程師，我當(dāng)前正在和資深工程師一起設(shè)計(jì)汽車(chē)的大腦——決策控制系統(tǒng)，這就像一個(gè)幼兒園小朋友被分到高中部做作業(yè)一樣困難。所以為了避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)失誤而被老司機(jī)們吐槽，我必須先把汽車(chē)安全技術(shù)系統(tǒng)學(xué)個(gè)通透!學(xué)習(xí)目標(biāo)說(shuō)出FCW的工作原理、組成部分和使用場(chǎng)景01激活舊知汽車(chē)的主動(dòng)安全系統(tǒng)主要包括哪些技術(shù)?

通過(guò)什么方式來(lái)提高駕駛安全性?激活舊知汽車(chē)的主動(dòng)安全系統(tǒng)主要包括哪些技術(shù)?通過(guò)什么方式來(lái)提高駕駛安全性?主動(dòng)安全系統(tǒng)主動(dòng)制動(dòng)輔助系統(tǒng)ESC電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ABS防抱死系統(tǒng)

這些系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛狀態(tài)，在緊急情況下自動(dòng)采取制動(dòng)或轉(zhuǎn)向等操作，幫助駕駛員避免事故。探索新知FCW（ForwardCollisionWarningSystem）01020304如有潛在的碰撞危險(xiǎn)，立即發(fā)出警示，給駕駛員更多的反應(yīng)時(shí)間。計(jì)算車(chē)輛在行駛過(guò)程中與前車(chē)的距離測(cè)算出發(fā)生碰撞的可能性通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)探測(cè)前方障礙物探索新知FCW還具有準(zhǔn)備啟動(dòng)自動(dòng)干預(yù)制動(dòng)功能，通過(guò)警告信號(hào)和制動(dòng)干預(yù)協(xié)助駕駛員避免追尾事故。一般FCW功能從5Km/h速度開(kāi)始啟動(dòng)。前向碰撞預(yù)警示意圖探索新知前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)分析傳感器獲取的前方道路信息對(duì)前方車(chē)輛進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，如果有車(chē)輛被識(shí)別出來(lái)，則對(duì)前方車(chē)距進(jìn)行測(cè)量；探索新知同時(shí)利用車(chē)速估計(jì)，根據(jù)安全車(chē)距預(yù)警模型判斷追尾可能，一旦存在追尾危險(xiǎn)，便根據(jù)預(yù)警規(guī)則及時(shí)給予駕駛員主動(dòng)預(yù)警。探索新知系統(tǒng)組成FCW系統(tǒng)由信息采集單元、電子控制單元和人機(jī)交互單元三個(gè)部分組成，就像一個(gè)工廠，第一個(gè)車(chē)間采集原料，第二個(gè)車(chē)間加工生產(chǎn),第三個(gè)車(chē)間對(duì)外銷(xiāo)售。前向碰撞預(yù)警組成探索新知系統(tǒng)組成信息采集單元通過(guò)各種傳感器收集前方道路信息，像農(nóng)夫收割莊稼一樣電子控制單元對(duì)信息進(jìn)行處理，像工廠中的加工車(chē)間人機(jī)交互單元如果判斷有碰撞風(fēng)險(xiǎn)，人機(jī)交互單元就會(huì)警告司機(jī)，像工廠的銷(xiāo)售部門(mén)探索新知前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的特點(diǎn)判斷本車(chē)與前車(chē)之間的距離相對(duì)速度及方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前方車(chē)輛前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)主要是利用車(chē)載傳感器（如視覺(jué)傳感器、毫米波雷達(dá)等）探索新知前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行警告提醒駕駛?cè)诉M(jìn)行制動(dòng)保障行車(chē)安全當(dāng)系統(tǒng)判斷存在潛在危險(xiǎn)時(shí)探索新知前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)作為一種主動(dòng)安全技術(shù)，是基于車(chē)輛檢測(cè)的精確度、需要的時(shí)間和適用場(chǎng)景來(lái)共同決定性能指標(biāo)的預(yù)警系統(tǒng)。實(shí)時(shí)安全性檢測(cè)目標(biāo)單向性檢測(cè)目標(biāo)多元化探索新知前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的特點(diǎn)缺點(diǎn)只能對(duì)前向的目標(biāo)車(chē)輛或者障礙物采取動(dòng)作對(duì)于側(cè)向車(chē)輛和障礙物并沒(méi)有直接探測(cè)需要結(jié)合其他安全駕駛輔助系統(tǒng)，才能滿足完全安全駕駛的要求。探索新知工作原理圖9-3前向碰撞預(yù)警的工作過(guò)程探索新知工作原理1.前方車(chē)輛識(shí)別攝像頭會(huì)捕捉到前方車(chē)輛的圖像信息根據(jù)反射回來(lái)的信號(hào)判斷前面是否有障礙物雷達(dá)會(huì)發(fā)出電磁波探測(cè)前方主要使用攝像頭和毫米波雷達(dá)等傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)道路圖像基于陰影的感興趣區(qū)域獲取紋理特征分析邊緣特征分析對(duì)稱性特征分析特征融合非車(chē)輛是否滿足判決條件車(chē)輛序列圖像NMI特征驗(yàn)證否是探索新知工作原理2.前方車(chē)距檢測(cè)當(dāng)FCW系統(tǒng)識(shí)別到前面有車(chē)后，它會(huì)進(jìn)一步測(cè)量與前車(chē)的距離，就像我們drivingtest的時(shí)候考官要求保持與前車(chē)2秒距離一樣。這里可以使用毫米波雷達(dá)直接測(cè)距，或者通過(guò)攝像頭捕捉圖像，然后計(jì)算出大概的車(chē)距。雷達(dá)車(chē)距檢測(cè)探索新知工作原理3.安全車(chē)距預(yù)警模型

FCW系統(tǒng)會(huì)綜合前兩步獲取的車(chē)輛信息，并結(jié)合當(dāng)前速度等數(shù)據(jù)，判斷是否存在追尾的風(fēng)險(xiǎn)。探索新知工作原理3.安全車(chē)距預(yù)警模型就像我們開(kāi)車(chē)時(shí)也會(huì)大致估計(jì)下以當(dāng)前速度，如果突然剎車(chē)是否能及時(shí)停下來(lái)一樣。如果風(fēng)險(xiǎn)很高，F(xiàn)CW就會(huì)向司機(jī)發(fā)出提示，我們就要及時(shí)注意剎車(chē)了。安全車(chē)距預(yù)警模型自車(chē)自車(chē)自車(chē)前車(chē)前車(chē)自車(chē)制動(dòng)距離

制動(dòng)后輛車(chē)的距離

采取措施前駛過(guò)距離

駕駛?cè)烁杏X(jué)到危險(xiǎn)距離S前車(chē)經(jīng)過(guò)距離

小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)請(qǐng)你用通俗的語(yǔ)言概括一下FCW的工作原理。小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)FCW像一個(gè)工廠，通過(guò)各種傳感器收集前方信息如原料，電子控制單元計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)如加工生產(chǎn)，如果有風(fēng)險(xiǎn)就警告司機(jī)。它主要防止高速公路追尾事故。謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)安全預(yù)警系統(tǒng)-車(chē)道偏離預(yù)警（LDW）課程導(dǎo)入智能汽車(chē)有什么技術(shù)能夠防止車(chē)道偏離的發(fā)生？某飛車(chē)黨在高速公路上肆意飆車(chē),不留神偏離了車(chē)道,造成了嚴(yán)重的交通事故。課程導(dǎo)入車(chē)道偏離“駕駛副駕”——車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)說(shuō)出車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的概念、組成和工作原理01學(xué)習(xí)任務(wù)一起完成車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的功能介紹01激活舊知車(chē)道偏離被看成車(chē)輛側(cè)翻事故的主要原因是什么嗎？注意力不集中駕駛疲勞心神煩亂嚴(yán)重影響駕駛員在駕駛車(chē)輛時(shí)的安全性。探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的組成01信息采集單元02電子控制單元03人機(jī)交互單元探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的組成1.信息采集單元信息采集單元對(duì)車(chē)道線信息和汽車(chē)自身行駛狀態(tài)信息進(jìn)行采集，針對(duì)不同的道路條件和傳感器類(lèi)型，可采用不同的車(chē)道線檢測(cè)方式。高精度地圖定位傳感器定位視覺(jué)傳感器定位探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的組成1.信息采集單元采用視覺(jué)傳感器定位的方式應(yīng)用較為廣泛，汽車(chē)自身行駛狀態(tài)采集的信息主要包括:在完成所有信息數(shù)據(jù)的采集后，信息采集單元需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，并傳輸給電子控制單元。車(chē)速加速度轉(zhuǎn)向角探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的組成2.電子控制單元電子控制單元對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，在處理車(chē)道線信息時(shí)，由于傳感器存在測(cè)量誤差，因此需要對(duì)其進(jìn)行誤差修正，最后綜合判斷汽車(chē)是否存在非正常偏離車(chē)道的現(xiàn)象，如果車(chē)輛發(fā)生非正常偏離，就向人機(jī)交互單元發(fā)出指令。探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的組成3.人機(jī)交互單元儀表顯示界面語(yǔ)音提示座椅或轉(zhuǎn)向盤(pán)振動(dòng)當(dāng)車(chē)輛偏離車(chē)道時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提醒駕駛?cè)思皶r(shí)修正行駛方向，并可以根據(jù)偏移量的大小實(shí)現(xiàn)不同程度的預(yù)警效果。探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的組成3.人機(jī)交互單元車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)組成三者合作無(wú)間，就像樂(lè)隊(duì)里的各部分樂(lè)器配合默契，組成美妙的樂(lè)章。也像人的眼睛、大腦和手臂，共同協(xié)作完成車(chē)道偏離預(yù)測(cè)和警示。探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的工作原理當(dāng)車(chē)道偏離系統(tǒng)開(kāi)啟時(shí)，攝像頭（一般安置在車(chē)身側(cè)面或后視鏡位置）會(huì)時(shí)刻采集行駛車(chē)道的標(biāo)識(shí)線，通過(guò)圖像處理獲得汽車(chē)在當(dāng)前車(chē)道中的位置參數(shù)。探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的工作原理當(dāng)檢測(cè)到汽車(chē)偏離車(chē)道時(shí)，傳感器會(huì)及時(shí)收集車(chē)輛數(shù)據(jù)和駕駛員的操作狀態(tài)，之后由控制器發(fā)出警報(bào)信號(hào)，整個(gè)過(guò)程大約在0.5秒完成，為駕駛者提供更多的反應(yīng)時(shí)間。探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的工作原理如果駕駛者打開(kāi)轉(zhuǎn)向燈，正常進(jìn)行變線行駛，那么車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)不會(huì)做出任何提示。車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)工作示意圖橫向車(chē)道偏離警告系統(tǒng)主要用于預(yù)防由于駕駛?cè)俗⒁饬Σ患幸约榜{駛?cè)朔艞夀D(zhuǎn)向操作而引起的車(chē)道偏離碰撞。橫向縱向車(chē)道偏離警告系統(tǒng)主要用于預(yù)防由于車(chē)速太快或方向失控引起的車(chē)道偏離碰撞。縱向探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的工作原理車(chē)輛偏離預(yù)警系統(tǒng)按偏離方向可以分為“縱向”和“橫向”側(cè)視系統(tǒng)——攝像頭安裝在車(chē)輛側(cè)面，斜指向車(chē)道。側(cè)視系統(tǒng)前視系統(tǒng)——攝像頭安裝在車(chē)輛前部，斜指向前方的車(chē)道。前視系統(tǒng)探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的工作原理車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)商業(yè)化使用的產(chǎn)品都是基于視覺(jué)的系統(tǒng)，根據(jù)攝像頭安裝位置不同，可以將系統(tǒng)分為：探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的工作原理由于車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)主要是依托于視覺(jué)系統(tǒng)，因此車(chē)載攝像頭的很多弊端在車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)上也得到了很好的體現(xiàn)。大霧天氣車(chē)道上有積水導(dǎo)致反光雨雪天氣車(chē)載攝像頭采集車(chē)道線的精準(zhǔn)度就會(huì)降低，導(dǎo)致車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)準(zhǔn)確度下降。探索新知車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的工作原理一般安置在前保險(xiǎn)杠兩側(cè)，并通過(guò)紅外線收集信號(hào)來(lái)分析路面狀況，即使在惡略環(huán)境的路面，也能識(shí)別車(chē)道標(biāo)志線，便于在任何環(huán)境的路況下均能及時(shí)提醒駕駛員汽車(chē)道路偏離狀態(tài)。紅外線傳感器的采集方式小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)什么方式判斷汽車(chē)是否偏離車(chē)道?收集到警示信息后會(huì)有哪些反饋給駕駛員?小結(jié)當(dāng)檢測(cè)到車(chē)輛偏離正常車(chē)道時(shí),及時(shí)向駕駛員發(fā)出語(yǔ)音、震動(dòng)等警示車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)是通過(guò)信息采集、電子控制和人機(jī)交互等部分謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)安全預(yù)警系統(tǒng)-盲區(qū)預(yù)警（BSD）項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)課程導(dǎo)入視角盲區(qū)導(dǎo)致對(duì)周邊環(huán)境判斷不準(zhǔn)確在高速公路上駕車(chē)時(shí)，想要變道卻發(fā)現(xiàn)車(chē)身一側(cè)或后方突然冒出一輛車(chē)，這種情況下我們很容易發(fā)生剮蹭或追尾事故。解決這個(gè)問(wèn)題,我們需要什么樣的系統(tǒng)?課程導(dǎo)入當(dāng)我們遇到這樣的情況，往往非常害怕。我們需要一個(gè)可以檢測(cè)車(chē)身周?chē)^(qū)的系統(tǒng)，時(shí)刻提醒我們盲區(qū)里是否有車(chē)輛，這樣就可以避免事故的發(fā)生?！懊^(qū)預(yù)警系統(tǒng)”，英文名稱是BlindSpotDetection，簡(jiǎn)稱BSD。學(xué)習(xí)目標(biāo)理解BSD系統(tǒng)的工作原理，并列舉它的優(yōu)勢(shì)所在01激活舊知普通汽車(chē)后視鏡存在哪些視野盲區(qū)?車(chē)輛后方左右兩側(cè)，存在一定的盲區(qū)區(qū)域。車(chē)身兩側(cè)，尤其是靠近后輪的地方，后視鏡基本看不到;探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義盲區(qū)監(jiān)測(cè)（BSD）系統(tǒng)也稱為汽車(chē)并線輔助（LCA）系統(tǒng)，是車(chē)輛上的一個(gè)高級(jí)輔助駕駛功能，主要功能就是掃除后視鏡盲區(qū)。探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義通過(guò)微波雷達(dá)探測(cè)車(chē)輛兩側(cè)的后視鏡盲區(qū)中的超車(chē)車(chē)輛。當(dāng)在盲區(qū)內(nèi)出現(xiàn)有其他車(chē)輛時(shí)，盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)聲音、燈光等強(qiáng)提醒的方式給駕駛員進(jìn)行提醒。探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義因此盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有效保障車(chē)輛在變道或轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的安全，避免剮蹭事故的發(fā)生。如圖所示。車(chē)輛盲區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)探索新知盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成盲區(qū)預(yù)警系統(tǒng)是通過(guò)什么方式來(lái)實(shí)現(xiàn)“無(wú)盲區(qū)駕駛”的呢?發(fā)出聲光警報(bào)提醒駕駛員.03.執(zhí)行單元通過(guò)攝像頭、雷達(dá)等設(shè)備來(lái)掃描盲區(qū)01.感知單元分析探測(cè)信息,判斷盲區(qū)狀況02.控制單元盲區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖探索新知盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分類(lèi)一、攝像頭-通過(guò)影像分析判斷盲區(qū)情況影像顧名思義就是通過(guò)在車(chē)輛上加裝攝像頭的方式，對(duì)車(chē)輛盲區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。攝像頭主要加裝在兩側(cè)后視鏡和車(chē)尾，以影像方式監(jiān)控車(chē)輛后方是否有來(lái)車(chē)。探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義一、攝像頭-通過(guò)影像分析判斷盲區(qū)情況表現(xiàn)不佳，極易產(chǎn)生誤判大雨天氣大霧天氣探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義雷達(dá)盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的是一種特殊的短波雷達(dá)，工作頻率在24到77吉赫。我們可以把這種雷達(dá)安裝在車(chē)輛兩側(cè)或后保險(xiǎn)杠的位置。二、雷達(dá)-利用電磁波探測(cè)探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義雷達(dá)會(huì)不斷發(fā)出微波進(jìn)行掃描，它的掃描范圍可以覆蓋車(chē)輛兩側(cè)3米遠(yuǎn)、后方8米遠(yuǎn)的區(qū)域。當(dāng)汽車(chē)的時(shí)速超過(guò)10公里每小時(shí),雷達(dá)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。它會(huì)發(fā)出探測(cè)信號(hào)，然后分析接收到的反射信號(hào)，從而判斷周?chē)欠裼衅渌?chē)輛正在接近。二、雷達(dá)-利用電磁波探測(cè)探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義雷達(dá)系統(tǒng)具有非常敏銳的“洞察力”，它可以分辨出不同的物體，比如區(qū)分移動(dòng)中的車(chē)輛和靜止的障礙物。當(dāng)它檢測(cè)到盲區(qū)內(nèi)有車(chē)輛時(shí)，就會(huì)立即提醒駕駛員，通常是亮燈閃爍或發(fā)出“嗶嗶”警報(bào)聲。探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義在整個(gè)行車(chē)過(guò)程中，雷達(dá)都在持續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)盲區(qū)情況，確保駕駛員隨時(shí)知曉周?chē)膭?dòng)態(tài)。它不受外界環(huán)境的影響，比如大雨、大霧等惡劣天氣也不會(huì)打擾到雷達(dá)的工作。探索新知盲區(qū)監(jiān)測(cè)的定義

相比使用攝像頭，雷達(dá)技術(shù)更加可靠，能夠有效防止因視線受阻導(dǎo)致的潛在事故，保障行車(chē)安全。這兩種方案各有優(yōu)劣,但雷達(dá)整體上更為可靠,尤其是在惡劣天氣下。小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)

BSD的哪些功能還需要進(jìn)一步優(yōu)化?小結(jié)后視鏡存在視角盲區(qū),BSD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“無(wú)盲區(qū)”駕駛。020301盲區(qū)預(yù)警系統(tǒng)（BSD）感知執(zhí)行控制謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng) 主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)安全預(yù)警系統(tǒng)-駕駛員疲勞預(yù)警（DWS）課程導(dǎo)入為了避免這種危險(xiǎn)，我們汽車(chē)都需要裝配駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)，就像每臺(tái)電腦都裝備殺毒軟件一樣必要。學(xué)習(xí)目標(biāo)能夠熟記這個(gè)系統(tǒng)的定義、工作原理、圖像處理和控制邏輯01學(xué)習(xí)任務(wù)小智要在汽車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，和大家一起完成功能強(qiáng)大的駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)。01激活舊知駕駛員疲勞可能導(dǎo)致什么后果?它主要通過(guò)哪些方式來(lái)監(jiān)測(cè)和預(yù)警?會(huì)導(dǎo)致車(chē)禍?zhǔn)鹿释ㄟ^(guò)生理信號(hào)、眼睛特征等來(lái)監(jiān)測(cè)預(yù)警。探索新知駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)定義車(chē)內(nèi)駕駛?cè)似诒O(jiān)測(cè)技術(shù)，本質(zhì)上是在行駛過(guò)程中捕捉并分析駕駛?cè)说纳镄袨樾畔?，比如眼睛、臉部、心臟和腦電活動(dòng)等。車(chē)輛疲勞檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)探索新知駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)定義心跳活動(dòng)和腦電監(jiān)測(cè)由于受條件的限制，目前沒(méi)有在車(chē)內(nèi)批量應(yīng)用。1通過(guò)記錄和解析駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)、踩制動(dòng)踏板等行為特征，判別駕駛?cè)耸欠衿凇?通過(guò)圖像分析手段對(duì)駕駛?cè)四槻颗c眼睛特征進(jìn)行疲勞評(píng)估。這一方法正漸漸被整車(chē)廠商接受并采用。3心跳活動(dòng)和腦電監(jiān)測(cè)駕車(chē)行為分析圖像分析探索新知駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)定義駕駛?cè)似跈z測(cè)方法基于駕駛?cè)松硇盘?hào)的檢測(cè)方法腦電、心電、肌電、脈搏、呼吸信號(hào)等來(lái)判斷駕駛?cè)似跔顟B(tài)?；隈{駛?cè)松矸磻?yīng)特征的檢測(cè)方法眼睛特征、視線方向、嘴部狀態(tài)、頭部位置等來(lái)判斷駕駛?cè)似跔顟B(tài)?；诙嗵卣餍畔⑷诤系臋z測(cè)方法

依據(jù)信息融合技術(shù)，將多種方法相結(jié)合是理想的檢測(cè)方法?；谄?chē)行駛狀態(tài)的檢測(cè)方法轉(zhuǎn)向盤(pán)、行駛速度和車(chē)道偏離等來(lái)判斷駕駛?cè)似跔顟B(tài)。探索新知駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)的工作原理信息采集單元01電子大腦02人機(jī)交互單元03探索新知駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)的工作原理信息采集單元包含攝像頭和傳感器。攝像頭捕捉駕駛員面部和眼睛區(qū)域的圖像；傳感器檢測(cè)駕駛員的心跳、腦電波等生理信號(hào)。這些數(shù)據(jù)就像給駕駛員做身體檢查時(shí)采集的檢測(cè)數(shù)據(jù)。01探索新知駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)的工作原理電子控制單元包含強(qiáng)大的汽車(chē)電子計(jì)算平臺(tái),帶有專(zhuān)門(mén)的駕駛員疲勞分析軟件。它會(huì)分析駕駛員的眼睛和頭部動(dòng)作，是否有頻繁打瞌睡、長(zhǎng)時(shí)間閉眼等情況；同時(shí)分析心跳、腦電波等生理數(shù)據(jù),判斷駕駛員的疲勞程度。02探索新知駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)的工作原理人機(jī)交互單元包含語(yǔ)音提示系統(tǒng)、座椅振動(dòng)裝置等。語(yǔ)音系統(tǒng)會(huì)提醒駕駛員注意休息；座椅振動(dòng)裝置會(huì)通過(guò)震動(dòng)提醒駕駛員集中注意力。03探索新知如何獲取與處理駕駛?cè)嗣娌勘砬樾畔D像處理對(duì)視頻圖像進(jìn)行推敲，像對(duì)病人做身體檢查一樣，提取出人臉區(qū)域這片關(guān)鍵器官01進(jìn)行幾何規(guī)范化，確定眼睛、嘴部的位置，就像確定地圖上的各個(gè)城市位置02提取特征，判斷疲勞狀態(tài)，就像根據(jù)城市光污染等特征判斷該城市夜生活蕭條與否。03探索新知如何獲取與處理駕駛?cè)嗣娌勘砬樾畔D像處理探索新知駕駛?cè)似陬A(yù)警的控制邏輯針對(duì)不同的疲勞級(jí)別發(fā)出不同的警報(bào)信號(hào)。02對(duì)駕駛?cè)说钠跔顩r進(jìn)行檢測(cè)和判斷，得到疲勞級(jí)別。01探索新知駕駛?cè)似陬A(yù)警的控制邏輯當(dāng)聲光報(bào)警和物理刺激失效時(shí)啟動(dòng)緊急自動(dòng)駕駛系統(tǒng)1基于車(chē)載路況識(shí)別系統(tǒng)，切斷疲勞駕駛?cè)藢?duì)車(chē)的控制2轉(zhuǎn)人自動(dòng)地形匹配駕駛和緊急靠邊停止運(yùn)行模式3采取斷油和自動(dòng)制動(dòng)措施，以實(shí)現(xiàn)對(duì)疲勞駕駛的安全控制5強(qiáng)制車(chē)輛選擇合理時(shí)機(jī)和路線從行車(chē)道轉(zhuǎn)到路邊（備用車(chē)道）4探索新知駕駛?cè)似陬A(yù)警的控制邏輯為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，首先必須對(duì)疲勞的程度進(jìn)行分級(jí)，依照疲勞程度逐級(jí)采取聲光報(bào)警、物理刺激和自動(dòng)緊急智能停車(chē)響應(yīng)措施，系統(tǒng)基本原理如圖所示。小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分是什么?它們各自的作用是什么?小結(jié)駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)定義工作原理圖像處理控制邏輯謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)車(chē)輛控制-縱向運(yùn)動(dòng)控制認(rèn)知課程導(dǎo)入速度上下波動(dòng)車(chē)距控制不穩(wěn)定縱向運(yùn)動(dòng)控制學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)會(huì)解釋縱向運(yùn)動(dòng)控制的概念、原理和實(shí)現(xiàn)方式01能夠使用通俗易懂的語(yǔ)言向?qū)熤v解縱向運(yùn)動(dòng)控制的基本原理02激活舊知開(kāi)啟巡航系統(tǒng)后，縱向運(yùn)動(dòng)控制確實(shí)是通過(guò)協(xié)調(diào)油門(mén)和剎車(chē)來(lái)精確控制車(chē)速的，使車(chē)輛能夠平穩(wěn)地保持設(shè)定車(chē)速。巡航系統(tǒng)激活舊知防碰撞系統(tǒng)在車(chē)輛需要迅速減速甚至急剎車(chē)時(shí)，也需要縱向運(yùn)動(dòng)控制來(lái)協(xié)調(diào)剎車(chē)力度。防碰撞系統(tǒng)探索新知縱向運(yùn)動(dòng)控制是對(duì)汽車(chē)速度方向上的控制，它通過(guò)協(xié)調(diào)控制油門(mén)和剎車(chē)，使汽車(chē)能夠精準(zhǔn)跟隨預(yù)定的速度。探索新知舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)汽車(chē)開(kāi)啟了自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，就需要縱向運(yùn)動(dòng)控制來(lái)保持預(yù)設(shè)的定速巡航。探索新知基本原理01如果速度偏差很小，則保持當(dāng)前油門(mén)開(kāi)度02如果實(shí)際速度過(guò)大，則增加剎車(chē)力度03如果實(shí)際速度過(guò)小，則增加油門(mén)開(kāi)度縱向運(yùn)動(dòng)控制的基本原理就是根據(jù)當(dāng)前速度和預(yù)定速度的偏差值，分別計(jì)算出油門(mén)控制量和剎車(chē)控制量。通過(guò)協(xié)調(diào)控制油門(mén)和剎車(chē)，能夠精確跟蹤預(yù)定的車(chē)速。探索新知實(shí)現(xiàn)方式01直接式運(yùn)動(dòng)控制02分層式運(yùn)動(dòng)控制探索新知實(shí)現(xiàn)方式直接式是通過(guò)縱向控制器直接輸出控制油門(mén)開(kāi)度和剎車(chē)壓力的控制量，從而對(duì)速度實(shí)現(xiàn)直接閉環(huán)控制。這種方法響應(yīng)速度很快，能迅速調(diào)整到目標(biāo)速度。直接式運(yùn)動(dòng)控制探索新知實(shí)現(xiàn)方式分層式運(yùn)動(dòng)控制則是設(shè)計(jì)上下兩個(gè)控制器，上層計(jì)算目標(biāo)速度和加速度，下層根據(jù)上層輸出計(jì)算油門(mén)開(kāi)度和剎車(chē)壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)速度和剎車(chē)的分層控制。分層式運(yùn)動(dòng)控制期望距離或速度期望制動(dòng)壓力和節(jié)氣門(mén)開(kāi)度智能車(chē)輛期望距離或速度上位控制器縱向控制器期望速度或加速度下位控制器探索新知不同的應(yīng)用場(chǎng)景中,實(shí)現(xiàn)方式的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方式直接式控制響應(yīng)更快,而分層式控制更加周全。響應(yīng)速度的需求更高直接式運(yùn)動(dòng)控制高速公路更全面地考慮不同的控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化、更安全的控制效果。分層式控制城市復(fù)雜道路探索新知具體應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)定速巡航車(chē)距跟隨自動(dòng)緊急制動(dòng)探索新知具體應(yīng)用場(chǎng)景它通過(guò)協(xié)調(diào)控制油門(mén)和剎車(chē)，可以平穩(wěn)地調(diào)節(jié)車(chē)速，控制車(chē)距，避免碰撞事故的發(fā)生。在交通擁堵的城市道路上，縱向運(yùn)動(dòng)控制也可以配合車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，獲取前方車(chē)輛信息，實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)和高效的車(chē)流控制。小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)假設(shè)你們研發(fā)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要在高速公路上保持穩(wěn)定的巡航速度，路況相對(duì)簡(jiǎn)單，但需要快速響應(yīng)車(chē)速變化。請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)控制方案，并說(shuō)明理由。小結(jié)油門(mén)剎車(chē)雙手精調(diào)速，目標(biāo)偏差控制量求。直接分層場(chǎng)景各適用，縱向控制汽車(chē)穩(wěn)行無(wú)憂。它通過(guò)協(xié)調(diào)油門(mén)和剎車(chē)控制車(chē)速；根據(jù)目標(biāo)速度和實(shí)際速度的偏差計(jì)算控制量；實(shí)現(xiàn)方式有直接控制和分層控制；可應(yīng)用于不同場(chǎng)景,使汽車(chē)平穩(wěn)行駛。縱向運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵點(diǎn)謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)車(chē)輛控制-橫向運(yùn)動(dòng)控制認(rèn)知課程導(dǎo)入轉(zhuǎn)向控制對(duì)于汽車(chē)駕駛的重要性。學(xué)習(xí)目標(biāo)說(shuō)出橫向運(yùn)動(dòng)控制的概念01辨別不同的橫向運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)方式02激活舊知在自動(dòng)駕駛汽車(chē)測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入一個(gè)急彎時(shí)，應(yīng)該控制汽車(chē)的哪個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)？控制汽車(chē)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)探索新知橫向運(yùn)動(dòng)控制主要指車(chē)輛轉(zhuǎn)向控制，目標(biāo)是使車(chē)輛自動(dòng)保持期望的行車(chē)路線，同時(shí)提供良好的乘坐舒適性和穩(wěn)定性。在進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)控制時(shí)，我們可以使用基于駕駛員模擬的方法或者基于車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型的方法。橫向運(yùn)動(dòng)控制的基本情況探索新知使用較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)力學(xué)模型和駕駛員操縱規(guī)則設(shè)計(jì)控制器。01是用駕駛員操縱過(guò)程的數(shù)據(jù)訓(xùn)練控制器獲取控制算法。02基于駕駛員模擬的方法探索新知基于運(yùn)動(dòng)力學(xué)模型的方法要建立較精確的汽車(chē)橫向運(yùn)動(dòng)模型。01典型模型是所謂單軌模型，或稱為自行車(chē)模型，也就是認(rèn)為汽車(chē)左右兩側(cè)特性相同。02基于運(yùn)動(dòng)力學(xué)模型的方法探索新知典型的橫向控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示?？刂颇繕?biāo)一般是車(chē)中心與路中心線間的偏移量，同時(shí)受舒適性等指標(biāo)約束?；谶\(yùn)動(dòng)力學(xué)模型的方法探索新知基本原理01橫向運(yùn)動(dòng)控制通過(guò)車(chē)載傳感器感知環(huán)境。02利用全球定位系統(tǒng)(GPS)提取車(chē)輛相對(duì)于期望行駛路徑的位置信息。03根據(jù)設(shè)定的控制邏輯，計(jì)算車(chē)輛轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角控制量，以便讓車(chē)輛沿著期望路徑自主行駛。探索新知基本原理根據(jù)環(huán)境感知傳感系統(tǒng)的不同，智能汽車(chē)橫向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可分為非前瞻式參考系統(tǒng)和前瞻式參考系統(tǒng)。非前瞻式參考系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算車(chē)輛附近的期望道路與車(chē)輛之間的橫向位置偏差來(lái)控制車(chē)輛實(shí)現(xiàn)道路跟蹤；非前瞻式參考系統(tǒng)探索新知基本原理前瞻式參考系統(tǒng)則是通過(guò)測(cè)量車(chē)輛前方的期望道路與車(chē)輛之間的橫向位置偏差來(lái)控制車(chē)輛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向，類(lèi)似于駕駛員的開(kāi)車(chē)行為。前瞻式參考系統(tǒng)探索新知基本原理按照智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)橫向運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)方法不同，可分為基于模型的系統(tǒng)控制方法和無(wú)模型的系統(tǒng)控制方法。該方法的基礎(chǔ)是利用物理定律或系統(tǒng)辨識(shí)，建立車(chē)輛系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。然后根據(jù)車(chē)輛當(dāng)前狀態(tài)和規(guī)劃的期望行駛路徑或運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如速度、加速度、角度等）之間的偏差，求解出與其相對(duì)應(yīng)的控制輸入?yún)?shù)（如轉(zhuǎn)向角），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。模型的系統(tǒng)控制方法探索新知基本原理該方法依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)所建模型與車(chē)輛的實(shí)際行駛特性存在差異時(shí)，往往難以獲得令人滿意的跟蹤控制效果。模型的系統(tǒng)控制方法無(wú)模型的系統(tǒng)控制方法該方法的基本思想是將車(chē)輛系統(tǒng)作為一個(gè)“黑匣子”，只利用系統(tǒng)的輸入輸出信息設(shè)計(jì)控制器，其控制器結(jié)構(gòu)不依賴于受控對(duì)象動(dòng)力學(xué)特性的結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。探索新知基本原理無(wú)模型的系統(tǒng)控制方法該方法不需要車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的精確模型，利用駕駛?cè)瞬倏v輸入與車(chē)輛響應(yīng)輸出的直接關(guān)系設(shè)計(jì)控制器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛狀態(tài)的跟蹤控制。但是，基于該方法在控制穩(wěn)定性和可優(yōu)化性方面還需進(jìn)一步提升。探索新知實(shí)現(xiàn)方式01感知系統(tǒng)感知外部環(huán)境信息，并利用軌跡規(guī)劃算法設(shè)計(jì)合理的行駛路徑。.02結(jié)合車(chē)輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)和車(chē)身狀態(tài)信息，計(jì)算當(dāng)前車(chē)輛行駛狀況，作為轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的輸入。輸入處理控制輸出探索新知實(shí)現(xiàn)方式03轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)期軌跡和車(chē)輛本身的狀態(tài)信息，計(jì)算相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角控制量。04主動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)控制車(chē)輛做轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。實(shí)現(xiàn)方式如圖所示小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)1.橫向運(yùn)動(dòng)控制的目標(biāo)是控制汽車(chē)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。2.橫向運(yùn)動(dòng)控制只能通過(guò)建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)。3.GPS是橫向運(yùn)動(dòng)控制的輸出。4.前瞻參考系統(tǒng)利用車(chē)道電纜作為參考。(正確)(錯(cuò)誤)(錯(cuò)誤)(錯(cuò)誤)小結(jié)橫向控制保持路線駕駛或模型非前瞻和前瞻謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)車(chē)輛控制-控制技術(shù)方案項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)課程導(dǎo)入讓車(chē)自動(dòng)駕駛，主要的技術(shù)難點(diǎn)在哪里呢?課程導(dǎo)入01感知環(huán)境02規(guī)劃行駛路徑03控制車(chē)輛精確執(zhí)行如何讓車(chē)輛能夠根據(jù)環(huán)境自主控制速度、轉(zhuǎn)向等。學(xué)習(xí)目標(biāo)說(shuō)出智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的兩種控制技術(shù)方案01簡(jiǎn)要解釋它們之間的區(qū)別02激活舊知智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的兩種控制技術(shù)方案，是哪兩種？技術(shù)方案基于規(guī)劃——跟蹤的間接控制基于人工智能的直接控制探索新知基于規(guī)劃-跟蹤的間接控制01根據(jù)當(dāng)前行駛需求,在滿足車(chē)輛約束條件下，先規(guī)劃出一條無(wú)碰撞的安全軌跡。02設(shè)計(jì)控制方法讓汽車(chē)精確跟蹤這條軌跡。這種方法先規(guī)劃出軌跡,再讓汽車(chē)跟蹤執(zhí)行。探索新知基于規(guī)劃-跟蹤的間接控制例子車(chē)輛要在路口左轉(zhuǎn)，間接控制系統(tǒng)會(huì)先規(guī)劃出一個(gè)左轉(zhuǎn)的最佳軌跡，考慮到行人、其他車(chē)輛的位置?？刂破?chē)的轉(zhuǎn)向、車(chē)速等按照這個(gè)軌跡行駛。如果軌跡設(shè)置得當(dāng)，汽車(chē)就可以平穩(wěn)左轉(zhuǎn)。間接控制的優(yōu)點(diǎn)是規(guī)劃過(guò)程可解釋?zhuān)切枰⒕_的車(chē)輛數(shù)學(xué)模型。探索新知基于人工智能的直接控制直接控制試圖模擬人腦的駕駛思維,通過(guò)深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù),直接從感知到的環(huán)境,學(xué)習(xí)出控制汽車(chē)的策略,無(wú)需人為規(guī)劃軌跡。從環(huán)境直接映射到控制,不需要軌跡規(guī)劃這一中間過(guò)程。探索新知基于人工智能的直接控制例子直接控制會(huì)通過(guò)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)分析路口的環(huán)境。直接輸出車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角或車(chē)速來(lái)實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn),不需要顯式規(guī)劃左轉(zhuǎn)的軌跡。學(xué)習(xí)過(guò)程會(huì)讓它逐步適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。相比間接控制,直接控制的優(yōu)勢(shì)在于可以端到端學(xué)習(xí),適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。即時(shí)檢測(cè)小測(cè)試智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制技術(shù)有哪兩種基本方案？它們的區(qū)別是什么？小結(jié)控制技術(shù)方案02基于人工智能的直接控制01基于規(guī)劃-跟蹤的間接控制前者強(qiáng)調(diào)先規(guī)劃軌跡，再跟蹤；后者通過(guò)深度學(xué)習(xí)端到端映射環(huán)境到控制，無(wú)需軌跡規(guī)劃。謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)路徑跟蹤項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)課程導(dǎo)入智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)是怎么逐步發(fā)展起來(lái)的？課程導(dǎo)入路徑跟蹤系統(tǒng)!學(xué)習(xí)目標(biāo)說(shuō)出路徑跟蹤系統(tǒng)的主要功能和工作原理01分析路徑跟蹤系統(tǒng)的兩種主要方法02解釋純跟蹤算法的基本原理和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)03激活舊知路徑跟蹤系統(tǒng)要完成的任務(wù)是什么呢？讓汽車(chē)在高速公路上，既要保持設(shè)定的速度，又要與前車(chē)保持安全距離。它需要控制汽車(chē)的縱向速度和橫向位置，完成這兩方面的協(xié)調(diào)控制。探索新知縱向控制橫向控制它需要控制汽車(chē)的速度，與前車(chē)保持安全距離；也需要控制汽車(chē)的橫向位置，使其沿著車(chē)道行駛。探索新知工作原理它主要是通過(guò)控制汽車(chē)的轉(zhuǎn)向角度，使汽車(chē)的實(shí)際軌跡緊跟參考路徑行駛。參考路徑就是我們規(guī)劃好讓汽車(chē)按照的路徑。幾何跟蹤法比較簡(jiǎn)單直觀，模型跟蹤法考慮了更多汽車(chē)的動(dòng)力學(xué)特性，更精確。幾何跟蹤法根據(jù)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，計(jì)算出讓汽車(chē)轉(zhuǎn)向的控制量。模型跟蹤法建立汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，求解控制汽車(chē)轉(zhuǎn)向的最優(yōu)解。探索新知典型算法基本原理是基于當(dāng)前車(chē)輛的后輪中心位置（車(chē)輛質(zhì)心），在參考路徑上向ld（稱為前視距離）的距離匹配一個(gè)預(yù)瞄點(diǎn)，假設(shè)車(chē)輛后輪中心可以按照一定的轉(zhuǎn)彎半徑??行駛至該預(yù)瞄點(diǎn)，然后根據(jù)前視距離ld、轉(zhuǎn)彎半徑??、車(chē)輛坐標(biāo)系下預(yù)瞄點(diǎn)的朝向角??之間的幾何關(guān)系來(lái)計(jì)算前輪轉(zhuǎn)角。幾何跟蹤法中的典型算法——PurePursuit,也稱為純跟蹤算法。探索新知典型算法如圖所示，在三角形OAC中，根據(jù)正弦定理可得：根據(jù)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，有：探索新知典型算法所以，根據(jù)阿克曼轉(zhuǎn)向模型得到前輪轉(zhuǎn)角為：純跟蹤算法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)道路曲率變化魯棒，但需要精確調(diào)節(jié)預(yù)瞄距離，不易找到最優(yōu)值,轉(zhuǎn)向控制效果難以保證。探索新知Stanley算法Stanley算法是斯坦福大學(xué)在比賽中使用的算法，它的名稱來(lái)源于斯坦福的校名。它是一種基于橫向跟蹤誤差（cross-trackerror：e）為前軸中心到最近路徑點(diǎn)(px，py)的距離）的非線性反饋函數(shù)，能實(shí)現(xiàn)橫向跟蹤誤差指數(shù)收斂于0。探索新知Stanley算法根據(jù)車(chē)輛位姿與給定路徑的相對(duì)幾何關(guān)系可以直觀的獲得控制車(chē)輛方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的控制變量，其中包含橫向偏差e和航向偏差θe。探索新知Stanley算法假設(shè)車(chē)輛預(yù)期軌跡在距離前輪d(t)處與給定路徑上最近點(diǎn)切線相交，根據(jù)幾何關(guān)系得出如下非線性比例函數(shù)：在不考慮航向跟蹤偏差的情況下，橫向跟蹤誤差越大，前輪轉(zhuǎn)向角越大探索新知Stanley算法假設(shè)車(chē)輛預(yù)期軌跡在距離前輪d(t)處與給定路徑上最近點(diǎn)切線相交，根據(jù)幾何關(guān)系得出如下非線性比例函數(shù)：在不考慮航向跟蹤偏差的情況下，橫向跟蹤誤差越大，前輪轉(zhuǎn)向角越大探索新知Stanley算法隨著橫向誤差的增加，arctan函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)直接指向期望路徑的前輪偏角，并且收斂受車(chē)速v(t)限制。綜合兩方面控制因素，基本轉(zhuǎn)向角控制率如下:其中d(t)與車(chē)速相關(guān)，最后用車(chē)速v(t)，增益參數(shù)k表示。探索新知Stanley算法Stanley算法相比于純追蹤控制算法更適用于相對(duì)更高車(chē)速的行駛工況，但是對(duì)期望路徑的平滑程度要求較高，在道路曲率光滑性不理想的情況下容易出現(xiàn)車(chē)輛響應(yīng)超調(diào)過(guò)大的問(wèn)題。由于忽略了車(chē)輛動(dòng)力學(xué)特性和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器動(dòng)態(tài)特性，在當(dāng)車(chē)輛側(cè)向加速度較大時(shí)跟蹤性能較差。小測(cè)試即時(shí)檢測(cè)1.路徑跟蹤系統(tǒng)的主要功能是什么？2.幾何跟蹤法與模型跟蹤法的區(qū)別是什么？3.簡(jiǎn)述純跟蹤算法的工作原理。小結(jié)路徑跟蹤系統(tǒng)的工作原理和幾種典型算法路徑跟蹤系統(tǒng)通過(guò)控制汽車(chē)的轉(zhuǎn)向角度，使其沿預(yù)定路徑行駛，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵技術(shù)之一。簡(jiǎn)單直觀的幾何跟蹤法主要方法建模精細(xì)的模型跟蹤法謝謝觀看THANKS智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)項(xiàng)目三汽車(chē)決策控制系統(tǒng)任務(wù)9協(xié)同控制系統(tǒng)主講人：周磊智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)軌跡跟蹤-PID控制與滑模控制課程導(dǎo)入汽車(chē)需要具備軌跡跟蹤的能力，像我們?nèi)祟?lèi)駕駛員一樣敏捷地控制方向和速度。課程導(dǎo)入汽車(chē)軌跡跟蹤中兩個(gè)重要的“大腦中樞”兩位“中樞”各有所長(zhǎng)，能讓汽車(chē)靈活應(yīng)對(duì)各種道路情況，就像我們?nèi)梭w中樞神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)全身活動(dòng)一樣。PID控制滑?？刂茖W(xué)習(xí)目標(biāo)要能記住PID控制和滑?？刂频墓ぷ髟?1分析兩種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)02比較PID控制和滑?？刂圃谲壽E跟蹤中的應(yīng)用03激活舊知無(wú)人駕駛汽車(chē)軌跡跟蹤系統(tǒng)的主要作用是什么?它需要控制汽車(chē)的哪些方面?軌跡跟蹤系統(tǒng)可以讓汽車(chē)按照預(yù)定的路線和速度運(yùn)行。它同時(shí)需要控制汽車(chē)的轉(zhuǎn)向和速度。軌跡跟蹤需要同時(shí)考慮車(chē)輛的橫向和縱向控制，才能實(shí)現(xiàn)精確的路徑跟蹤。探索新知PID控制PID控制簡(jiǎn)稱比例、積分和微分控制。PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且能達(dá)到較好的控制效果，因此廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。當(dāng)被控對(duì)象的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)不全，可以采用PID控制，其參數(shù)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定。探索新知PID控制PID控制由比例P、積分I和微分D三個(gè)部分組成，分別產(chǎn)生不同的控制作用。探索新知PID控制P部件產(chǎn)生與系統(tǒng)偏差成比例的控制作用，這樣可以減小偏差，快速響應(yīng)。比例越大，響應(yīng)越快，但可能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。I部件產(chǎn)生積分作用，可以消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。積分時(shí)間越短，積分作用越強(qiáng)。但容易降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。D部件產(chǎn)生微分作用，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，可以提前預(yù)防偏差繼續(xù)增大。但對(duì)噪聲比較敏感。PID控制把三者結(jié)合，可以獲得無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差、快速響應(yīng)的控制效果。探索新知PID控制PID控制是一個(gè)傳統(tǒng)控制方法它適用于溫度、壓力、流量、液位等幾乎所有工程應(yīng)用場(chǎng)景不同的應(yīng)用場(chǎng)景，僅僅是PID參數(shù)應(yīng)設(shè)置不同只要參數(shù)設(shè)置得當(dāng)均可以達(dá)到很好的效果，甚至更高的控制要求。探索新知應(yīng)用實(shí)例“速度-加速度”回路“位移-速度”回路Apollo自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的縱向速度控制。探索新知應(yīng)用實(shí)例這兩個(gè)回路分別計(jì)算縱向的位置誤差和速度誤差。綜合確定對(duì)車(chē)輛的控制量，從而精確控制車(chē)輛的速度，使其能夠準(zhǔn)確跟隨規(guī)劃好的軌跡。探索新知滑模控制01滑?？刂?SlidingModeControl，SMC)也叫做變結(jié)構(gòu)控制02本質(zhì)上是一類(lèi)特殊的、不連續(xù)的非線性控制03這種控制策略與其他控制的不同之處在于系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”并不固定04是可以在動(dòng)態(tài)過(guò)程中根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)有目的地不斷變化05迫使系統(tǒng)按照預(yù)定“滑動(dòng)模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)探索新知滑?？刂苹Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制的原理，是根據(jù)系統(tǒng)所期望的動(dòng)態(tài)特性來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的切換超平面，通過(guò)滑動(dòng)模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束。探索新知滑?？刂葡到y(tǒng)一旦到達(dá)切換超平面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)，這一沿切換超平面向原點(diǎn)滑動(dòng)的過(guò)程稱為滑?？刂啤Ｌ剿餍轮？刂朴捎谙到y(tǒng)的特性和參數(shù)只取決于設(shè)計(jì)的切換超平面而與外界干擾沒(méi)有關(guān)系，所以滑模變結(jié)構(gòu)控制具有很強(qiáng)的魯棒性，能夠快速響應(yīng)，并且物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，經(jīng)常應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制系統(tǒng)中。探索新知滑?？刂频窃诳刂浦校?dāng)狀態(tài)軌跡到達(dá)滑動(dòng)模態(tài)面后，難以嚴(yán)格沿著滑動(dòng)模態(tài)面向平衡點(diǎn)滑動(dòng)，而是在其兩側(cè)來(lái)回穿越地趨近平衡點(diǎn)，從而產(chǎn)生抖振。探索新知滑模控制滑?？刂芐MC對(duì)非線性系統(tǒng)以及未知干擾具有較強(qiáng)的魯棒性，然而單一的SMC往往不能