智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論PPT全套完整教學課件

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頁智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論第1章智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎知識第2章智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)第3章智能網(wǎng)聯(lián)汽車無線通信系統(tǒng)第4章智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)第5章智能網(wǎng)聯(lián)汽車導航定位系統(tǒng)第6章智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進駕駛輔助系統(tǒng)練習與實訓全套PPT課件

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頁第1章智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎知識1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義與分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結構1.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術和發(fā)展趨勢1.4我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展規(guī)劃

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頁1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義與分級—定義智能網(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)絡技術，實現(xiàn)車與X（車、路、行人、云端等）智能信息交換、共享，具備復雜環(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

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頁1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——智能汽車智能汽車是在一般汽車上增加雷達和攝像頭等先進傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與車、路、人等的信息交換，使車輛具備智能環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿到達目的地，最終實現(xiàn)替代人來操作的目的1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——智能汽車2023/5/24目前典型的智能汽車是具有先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的車輛，如前向碰撞預警系統(tǒng)、車道偏離預警系統(tǒng)、盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、駕駛員疲勞預警系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)、自動制動輔助系統(tǒng)、自適應巡航控制系統(tǒng)、自動泊車輔助系統(tǒng)、自適應前照明系統(tǒng)、夜視輔助系統(tǒng)、平視顯示系統(tǒng)、全景泊車系統(tǒng)等。ADAS在汽車上的配置越多，其智能化程度越高，其終極目標是無人駕駛。汽車1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——智能汽車2023/5/24奔馳2019款E260L運動型4MATIC轎車，配置了盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、車道偏離預警系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)、駕駛員疲勞預警系統(tǒng)、自適應巡航控制系統(tǒng)、自動泊車輔助系統(tǒng)等，屬于智能化程度較高的智能汽車1.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——智能汽車2023/5/241.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)汽車是指基于通信互聯(lián)建立車與車之間的連接，車與網(wǎng)絡中心和智能交通系統(tǒng)等服務中心的連接，甚至是車與住宅、辦公室以及一些公共基礎設施的連接，也就是可以實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡與車外網(wǎng)絡之間的信息交互，全面解決人—車—外部環(huán)境之間的信息交流問題網(wǎng)聯(lián)汽車的初級階段是以車載信息技術為代表2023/5/241.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——網(wǎng)聯(lián)汽車2023/5/241.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——自動駕駛汽車自動駕駛汽車是指汽車至少在某些具有關鍵安全性的控制功能方面（如轉(zhuǎn)向、油門或制動）無須駕駛員直接操作即可自動完成控制動作的車輛。自動駕駛汽車一般使用車載傳感器、GPS和其他通信設備獲得信息，針對安全狀況進行決策規(guī)劃，在某種程度上恰當?shù)貙嵤┛刂谱詣玉{駛汽車至少包括自適應巡航控制系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)、自動制動輔助系統(tǒng)、自動泊車輔助系統(tǒng)，比較高級的車型還應該配備交通擁堵輔助系統(tǒng)2023/5/241.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——自動駕駛汽車天籟2019款2.0TXVAD1智能領航版轎車配備了并線輔助系統(tǒng)、車道偏離預警系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)、自動制動輔助系統(tǒng)、駕駛員疲勞預警系統(tǒng)、全速自適應巡航控制系統(tǒng)、自動泊車輔助系統(tǒng)等，屬于L2級的自動駕駛汽車2023/5/241.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——無人駕駛汽車無人駕駛汽車是通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃和識別行車路線并控制車輛到達預定目標的智能汽車。它是利用環(huán)境感知系統(tǒng)來感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的道路狀況、車輛位置和障礙物信息等，控制車輛的行駛方向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛無人駕駛汽車能夠在限定的環(huán)境乃至全部環(huán)境下完成全部的駕駛任務2023/5/241.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——無人駕駛汽車與智能汽車相比，無人駕駛汽車需要具有更先進的環(huán)境感知系統(tǒng)、中央決策系統(tǒng)以及底層控制系統(tǒng)無人駕駛汽車能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動的控制，全程檢測交通環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)所有的駕駛目標。駕駛員只需提供目的地或輸入導航信息，在任何時候均不需要對車輛進行操控2023/5/241.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義——無人駕駛汽車無人駕駛汽車是汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的終極發(fā)展目標，是未來汽車發(fā)展的方向無人駕駛汽車是一種將檢測、識別、判斷、決策、優(yōu)化、執(zhí)行、反饋、糾控功能融為一體，集微電腦、微電機、綠色環(huán)保動力系統(tǒng)、新型結構材料等頂尖科技成果為一體的智慧型汽車無人駕駛汽車發(fā)展還需要多方面共同努力2023/5/241.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級2023/5/24第二節(jié)智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術分級2023/5/241.1.2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)2023/5/242023/5/24

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頁2023/5/242023/5/24駕駛員擁有車輛全部控制權2023/5/24駕駛員擁有車輛部分控制權2023/5/24駕駛員沒有車輛控制權2023/5/242023/5/24

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頁2023/5/241.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級主式駕駛輔助——依靠車載傳感器進行環(huán)境感知并對駕駛員進行駕駛操作輔助的系統(tǒng)網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助——依靠信息通信技術對車輛周邊環(huán)境進行感知，并可對周圍車輛未來運動進行預測，進而對駕駛員進行駕駛操作輔助的系統(tǒng)人機共駕——駕駛員和車輛智能系統(tǒng)同時共存，分享車輛控制權，人機一體化協(xié)同完成駕駛任務高度自動/無人駕駛——駕駛員不需要介入車輛操作，車輛將會自動完成所有工況下的自動駕駛2023/5/241.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系結構—層次結構2023/5/241.2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的層次結構例如：汽車利用77GHz毫米波雷達探測前方車輛的信息（距離、速度等）和道路的信息（車道線等），并把這些信息傳遞給智能決策層，判斷車輛是否處于安全車距，是否偏離車道，再把判斷結果向控制和執(zhí)行層傳輸，發(fā)出預警信息，保障車輛安全行駛2023/5/241.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術邏輯結構2023/5/241.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術架構2023/5/241.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術架構2023/5/241.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術架構2023/5/241.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術架構2023/5/241.2.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)品物理結構2023/5/241.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術及發(fā)展趨勢1.環(huán)境感知技術車輛本身狀態(tài)感知道路感知行人感知交通信號感知交通標識感知交通狀況感知周圍車輛感知2023/5/241.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術2.無線通信技術長距離無線通信技術——5G短距離無線通信技術——DSRC、LTE-V2023/5/241.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術3.智能互聯(lián)技術車載自組織網(wǎng)絡——V2X2023/5/241.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術4.車載網(wǎng)絡技術CAN、LIN、MOST——以太網(wǎng)2023/5/241.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術5.先進駕駛輔助技術2023/5/241.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術6.信息融合技術信息融合技術是指在一定準則下，利用計算機技術對多源信息進行分析和綜合，以實現(xiàn)不同應用的分類任務而進行的處理過程。2023/5/241.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術7.信息安全與隱私保護技術智能網(wǎng)聯(lián)汽車接入網(wǎng)絡的同時，也帶來了信息安全和行車的問題。2023/5/241.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵技術8.人機界面技術語音控制手勢識別觸屏技術2023/5/241.3.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢以深度學習為代表的AI技術快速發(fā)展和應用激光雷達等先進傳感器加速向低成本和小型化發(fā)展自主式智能與網(wǎng)聯(lián)式智能技術加速融合高速公路自動駕駛與低速區(qū)域自動駕駛系統(tǒng)將率先應用2023/5/24

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我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展規(guī)劃1.4.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的總體思路近期以自主環(huán)境感知為主，推進網(wǎng)聯(lián)信息服務為輔的部分自動駕駛（PA）應用中期重點形成網(wǎng)聯(lián)式環(huán)境感知能力，實現(xiàn)可在復雜工況下的半自動駕駛（CA）遠期推動可實現(xiàn)V2X協(xié)同控制、具備高度/完全自動駕駛功能的智能化技術

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頁1.4.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展目標

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頁1.4.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展目標

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頁1.4.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展目標

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頁1.4.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的重點產(chǎn)品

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頁1.4.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵零部件

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頁1.4.5智能網(wǎng)聯(lián)汽車的共性關鍵技術

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頁第2章智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)2.1環(huán)境感知的定義與組成2.2環(huán)境感知傳感器2.3道路識別2.4車輛識別2.5行人識別2.6交通標志識別2.7交通信號燈識別

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頁2.1環(huán)境感知系統(tǒng)的定義與組成——定義環(huán)境感知就是利用車載超聲波傳感器、毫米波雷達、激光雷達、視覺傳感器，以及V2X通信技術等獲取道路、車輛位置和障礙物的信息，并將這些信息傳輸給車載控制中心，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供決策依據(jù)，是ADAS實現(xiàn)的第一步2.1.1環(huán)境感知的定義2023/5/242.1.1環(huán)境感知的定義2023/5/24環(huán)境感知的對象主要有道路、車輛、行人、各種障礙物、交通標志、交通信號燈等2.1.2環(huán)境感知的組成2023/5/242.1.2環(huán)境感知的組成2023/5/242.2環(huán)境感知傳感器2.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置1.環(huán)境感知傳感器的類型超聲波傳感器毫米波雷達激光雷達視覺傳感器2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置2.環(huán)境感知傳感器的配置環(huán)境感知傳感器主要有超聲波傳感器、毫米波雷達、激光雷達、單/雙/三目攝像頭、環(huán)視攝像頭等2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置通用公司用于研究L4級自動駕駛技術的Bolts5個16線束激光雷達21個毫米波雷達16個攝像頭2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置3.環(huán)境感知傳感器的布局2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置4.環(huán)境感知傳感器的融合2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置2023/5/242.2.1環(huán)境感知傳感器的類型與配置圖像級融合——是以視覺傳感器為主體，將毫米波雷達輸出的整體信息進行圖像特征轉(zhuǎn)化，然后與視覺系統(tǒng)的圖像輸出進行融合目標級融合——是對視覺傳感器和毫米波雷達輸出進行綜合可信度加權，配合精度標定信息進行自適應的搜索匹配后融合輸出信號級融合——是對視覺傳感器和毫米波雷達傳出的數(shù)據(jù)源進行融合。信號級別的融合數(shù)據(jù)損失最小，可靠性最高，但需要大量的運算2023/5/242.2.2

超聲波傳感器——定義聲音以波的形式傳播稱為聲波頻率大于20

000Hz的聲波稱為超聲波頻率小于20Hz的聲波稱為次聲波頻率為20～20

000Hz的聲波就是人能夠聽見的聲波2023/5/242.2.2

超聲波傳感器——特點探測距離短，有盲區(qū)對色彩、光照度不敏感對光線和電磁場不敏感簡單，體積小，成本低2023/5/242.2.2

超聲波傳感器——測距原理2023/5/242.2.2

超聲波傳感器——類型駐車輔助傳感器（UPA，PDC）—15~250cm泊車輔助傳感器（APA，PLA）—30~500cm2023/5/242.2.2

超聲波傳感器——主要參數(shù)測量范圍：15~500cm測量精度：測量值與真實值的偏差波束角：能量強度減小一半處的角度工作頻率：40kHz左右抗干擾性能：噪聲干擾反射回來的超聲波，2023/5/242.2.2

超聲波傳感器——應用最常見的是自動泊車輔助系統(tǒng)2023/5/242.2.2

超聲波傳感器——應用前視攝像頭、前置毫米波雷達和12個超聲波傳感器2023/5/242.2.3

毫米波雷達——定義工作在毫米波頻段的雷達。毫米波是指長度為1～10mm的電磁波，對應的頻率為30～300GHz；主要用于自適應巡航控制系統(tǒng)、自動制動輔助系統(tǒng)、盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、行人檢測等2023/5/242.2.3

毫米波雷達——特點探測距離遠，250m以上探測性能好響應速度快適應能力強抗干擾能力強覆蓋區(qū)域呈扇形，有盲點區(qū)域無法識別交通標志無法識別交通信號2023/5/242.2.3

毫米波雷達——類型按工作原理分類：脈沖式、調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達按探測距離分類：短程（<60m）、中程（100m左右）和遠程（>200m）毫米波雷達按頻段分類：24GHz、60GHz、77GHz和79GHz毫米波雷達2023/5/242.2.3

毫米波雷達——類型77GHz毫米波雷達與24GHz毫米波雷達相比具有以下不同（1）77GHz毫米波雷達探測距離更遠（2）77GHz毫米波雷達的體積更?。?）77GHz毫米波雷達所需要的工藝更高（4）77GHz毫米波雷達的檢測精度更好（5）77GHz毫米波雷達的射頻芯片不容易獲取2023/5/242.2.3

毫米波雷達——測量原理調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達是利用多普勒效應測量得出目標的距離和速度2023/5/242.2.3

毫米波雷達——工作過程2023/5/242.2.3

毫米波雷達——布置正向布置，與路面夾角的最大偏差不超過5°側向布置，前45°夾角，后30°夾角布置高度，500（滿載）～800mm（空載）2023/5/242.2.3

毫米波雷達——主要指標2023/5/242.2.3

毫米波雷達——主要指標2023/5/242.2.3

毫米波雷達——主要指標2023/5/242.2.3

毫米波雷達——應用自適應巡航控制系統(tǒng)（找網(wǎng)上相關視頻播放）2023/5/242.2.3

毫米波雷達——應用前向碰撞預警系統(tǒng)2023/5/242.2.3

毫米波雷達——應用自動制動輔助系統(tǒng)2023/5/242.2.3

毫米波雷達——應用盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)2023/5/242.2.3

毫米波雷達——應用自動泊車輔助系統(tǒng)2023/5/242.2.3

毫米波雷達——應用變道輔助系統(tǒng)：盲區(qū)監(jiān)測、變道預警、后向碰撞預警2023/5/242.2.3

毫米波雷達——應用后向碰撞預警系統(tǒng)2023/5/242.2.3

毫米波雷達2023/5/242.2.4

激光雷達——定義激光雷達是工作在光波頻段的雷達，它利用光波頻段的電磁波先向目標發(fā)射探測信號，然后將其接收到的同波信號與發(fā)射信號相比較，從而獲得目標的位置（距離、方位和高度）、運動狀態(tài)（速度、姿態(tài)）等信息，實現(xiàn)對目標的探測、跟蹤和識別2023/5/242.2.4

激光雷達——定義2023/5/242.2.4

激光雷達——特點探測范圍廣：可達300m以上。分辨率高：距離分辨率可達0.1m；速度分辨率能達到10m/s以內(nèi)；角度分辨率不低于0.1mard信息量豐富：探測目標的距離、角度、反射強度、速度等信息，生成目標多維度圖像可全天候工作：不依賴于外界條件或目標本身的輻射特性與毫米波雷達相比，產(chǎn)品體積大，成本高。不能識別交通標志和交通信號燈2023/5/242.2.4

激光雷達——組成激光雷達系統(tǒng)由收發(fā)天線、收發(fā)前端、信號處理模塊、汽車控制裝置和報警模塊組成2023/5/242.2.4

激光雷達——測距原理脈沖測距法2023/5/242.2.4

激光雷達——測距原理干涉測距法2023/5/242.2.4

激光雷達——測距原理相位測距法2023/5/242.2.4

激光雷達——類型機械激光雷達：帶有控制激光發(fā)射角度的旋轉(zhuǎn)部件，體積較大，價格昂貴，測量精度相對較高，一般置于汽車頂部2023/5/242.2.4

激光雷達——類型固態(tài)激光雷達：依靠電子部件來控制激光發(fā)射角度，無須機械旋轉(zhuǎn)部件，故尺寸較小，可安裝于車體內(nèi)激光雷達公司Quanergy在2016年發(fā)布的號稱全球首款的固態(tài)激光雷達S3，可以達到厘米級精度，30Hz掃描頻率，0.1°的角分辨率2023/5/242.2.4

激光雷達——類型混合固態(tài)激光雷達：沒有大體積旋轉(zhuǎn)結構，采用固定激光光源，通過內(nèi)部玻璃片旋轉(zhuǎn)的方式改變激光光束方向，實現(xiàn)多角度檢測的需要，并且采用嵌入式安裝32線混合固態(tài)UltraPuckAuto；16線機械式VLP-162023/5/242.2.4

激光雷達——類型單線束激光雷達2D數(shù)據(jù)只能測量距離2023/5/242.2.4

激光雷達——類型多線束激光雷達：4線束、8線束、16線束、32線束、64線束、128等，其細分可分為2.5D激光雷達及3D激光雷達2.5D：垂直視野范圍一般不超過10°3D：可達到30°甚至40°以上2023/5/242.2.4

激光雷達——類型奧迪A8為了實現(xiàn)L3級別的自動駕駛，在汽車的進氣格柵下布置了4線束激光雷達2023/5/242.2.4

激光雷達——類型美國威力登（Velodyne）公司開發(fā)的128線束激光雷達的探測距離約是HDL-64E的3倍，達到300m，分辨率則是10倍，尺寸縮小了70%。該產(chǎn)品是為L5級別自動駕駛而開發(fā)的2023/5/242023/5/242.2.4

激光雷達——主要指標（1）距離分辨率：是指兩個目標物體可區(qū)分的最小距離（2）最大探測距離：通常需要標注基于某一個反射率下的測得值，例如白色反射體大概70%反射率，黑色物體7%～20%反射率（3）測距精度：是指對同一目標進行重復測量得到的距離值之間的誤差范圍（4）測量幀頻：測量幀頻與攝像頭的幀頻概念相同，刷新率越高，響應速度越快2023/5/242.2.4

激光雷達——主要指標（5）數(shù)據(jù)采樣率：是指每秒輸出的數(shù)據(jù)點數(shù)，等于幀率乘以單幅圖像的點云數(shù)目（6）角度分辨率：是指掃描的角度分辨率，等于視場角除以該方向所采集的點云數(shù)目（7）視場角：又分為垂直視場角和水平視場角，是激光雷達的成像范圍（8）波長：波長會影響雷達的環(huán)境適應性和對人眼的安全性2023/5/242.2.4

激光雷達——主要指標6.激光雷達的主要指標2023/5/242.2.4

激光雷達——應用IBEOLUX（4線束）激光雷達是德國IBEO公司借助高分辨率激光測量技術，推出的第一款多功能的汽車智能傳感器。它擁有110°的寬視角，0.3～200m的探測距離，絕對安全的1等級激光2023/5/242.2.4

激光雷達——應用（1）行人保護：能檢測0.3～30m視場范圍內(nèi)所有的行人（2）自適應巡航控制系統(tǒng)的啟和停：可在0～200km/h的速度范圍內(nèi)實現(xiàn)自動行駛（3）車道偏離預警：可以檢測車輛行駛前方的車道線標識和潛在的障礙，同時也可以計算車輛在道路中的位置（4）自動緊急制動：實時檢測車輛行駛前方的所有靜止的和移動的物體，并且判斷它們的外形，當要發(fā)生危險時，自動緊急制動2023/5/242.2.4

激光雷達——應用（5）預碰撞處理：通過分析所有的環(huán)境掃描數(shù)據(jù)，不管即將發(fā)生什么樣的碰撞，會在碰撞發(fā)生前100ms發(fā)出警告（6）交通擁堵輔助：消除頻繁啟停，實現(xiàn)低速下的自動跟車和車道保持（7）低速防碰撞功能：在30km/h下，LUX（4線束）激光雷達檢測并分析前方的路況，車輛會在發(fā)生碰撞前自動停駛2023/5/242.2.4

激光雷達——應用（1）高精度電子地圖和定位2023/5/242.2.4

激光雷達——應用（2）障礙物檢測與識別2023/5/242.2.4

激光雷達——應用（3）可行空間檢測2023/5/242.2.4

激光雷達——應用（4）障礙物軌跡預測2023/5/242.2.5

視覺傳感器——定義視覺傳感器主要由光源、鏡頭、圖像傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像處理器、圖像存儲器等組成，其主要功能是獲取足夠的機器視覺系統(tǒng)要處理的原始圖像2023/5/242.2.5

視覺傳感器——定義把光源、攝像機、圖像處理器、標準的控制與通信接口等集成一體的視覺傳感器，常稱為一個智能圖像采集與處理單元2023/5/242.2.5

視覺傳感器——特點（1）信息量極為豐富：不僅包含有視野內(nèi)物體的距離信息，而且還有該物體的顏色、紋理、深度和形狀等信息（2）多任務檢測：在視野范圍內(nèi)可同時實現(xiàn)道路檢測、車輛檢測、行人檢測、交通標志檢測、交通信號燈檢測等（3）實時獲取場景信息：提供的信息不依賴于先驗知識，比如GPS導航依賴地圖信息，有較強的適應環(huán)境的能力2023/5/242.2.5

視覺傳感器——特點（4）應用廣泛：可以前視、后視、側視、內(nèi)視等2023/5/242.2.5

視覺傳感器——類型單目雙目三目環(huán)視2023/5/242.2.5

視覺傳感器——類型3.視覺傳感器的類型2023/5/242.2.5

視覺傳感器——要求視覺傳感器工藝要求：在工藝上的首要特性是快速，以140km/h的速度為例，汽車每秒要移動40m，為避免兩次圖像信息獲取間隔期間自動駕駛的距離過長，要求攝像機具有最慢不低于30幀/秒的影像捕捉率，在汽車制造商的規(guī)格中，甚至提出了60幀/秒和120幀/秒的要求2023/5/242.2.5

視覺傳感器——要求視覺傳感器功能要求：（1）高動態(tài)：在較暗環(huán)境和明暗差異較大下仍能實現(xiàn)識別（2）中低像素：為降低計算處理的負擔，攝像頭的像素并不需要非常高，目前30～120萬像素已經(jīng)能滿足要求（3）角度要求：對于環(huán)視和后視攝像頭，一般采用135°以上的廣角鏡頭；前置攝像頭一般采用55°的范圍（4）安全性：相比工業(yè)級和生活級攝像頭，車載攝像頭在安全級別上要求更高，尤其是前置攝像頭安全級別要求更高。2023/5/242.2.5

視覺傳感器——要求（5）溫度要求：車載攝像頭溫度范圍為-40℃～80℃（6）防磁抗震：汽車啟動時會產(chǎn)生極高的電磁，車載攝像頭必須具備極高的防磁抗震的可靠性（7）壽命長：壽命至少要在8～10年才能滿足要求2023/5/242.2.5

視覺傳感器——主要指標（1）像素：像素越多，代表著它能夠感測到更多的物體細節(jié)，從而圖像就越清晰（2）幀率：幀率代表單位時間所記錄或播放的圖片的數(shù)量（3）靶面尺寸：就是圖像傳感器感光部分的大小。一般用英寸來表示，通常這個數(shù)據(jù)指的是這個圖像傳感器的對角線長度，如常見的有1/3英寸，靶面越大，意味著通光量越好，而靶面越小則比較容易獲得更大的景深2023/5/242.2.5

視覺傳感器——主要指標（4）感光度：代表入射光線的強弱。感光度越高，感光面對光的敏感度就越強，快門速度就越高（5）信噪比：是信號電壓對于噪聲電壓的比值，典型值為45～55dB，信噪比越大說明對噪聲的控制越好（6）電子快門：用來控制圖像傳感器的感光時間，電子快門越快，感光度越低，因此適合在強光下拍攝

2023/5/242.2.5

視覺傳感器——功能具有車道線識別、障礙物檢測、交通標志和地面標志識別、交通信號燈識別、可通行空間檢測等功能2023/5/242.2.5

視覺傳感器——應用具有車道線識別障礙物識別交通標志識別交通信號燈識別可行空間識別2023/5/242.2.5

視覺傳感器2023/5/242.2.5

視覺傳感器——應用根據(jù)不同ADAS功能的需要，安裝位置分為前視、后視、側視以及內(nèi)置攝像頭。實現(xiàn)自動駕駛時將安裝6個以上攝像頭2023/5/242.2.5

視覺傳感器2023/5/242.2.5

視覺傳感器2023/5/242.3

道路識別——定義真實的道路通過激光雷達轉(zhuǎn)換成汽車認識的道路，供自動駕駛汽車行駛；或通過視覺傳感器識別出車道線，提供車輛在當前車道中的位置，幫助智能網(wǎng)聯(lián)汽車提高行駛的安全性。2023/5/242.3.1

道路識別的識別與分類道路識別的任務是提取車道的幾何結構，如車道的寬度、車道線的曲率等；確定車輛在車道中的位置、方向；提取車輛可行駛的區(qū)域2023/5/242.3.1道路識別的定義與分類——分類依據(jù)道路類型的不同，道路分為結構化道路和非結構化道路2023/5/242.3.2

道路圖像的特點陰影條件下的道路圖像先對道路的陰影進行檢測和去除2023/5/242.3.2

道路圖像的特點強弱光照條件下的道路圖像強光照射弱光照射2023/5/242.3.2

道路圖像的特點雨天條件下的道路圖像雨水對道路有覆蓋雨水能反光2023/5/242.3.2

道路圖像的特點彎道處的道路圖像建模上會有些復雜可近似看成直線模型2023/5/242.3.3

道路識別的流程和方法——流程采集原始圖像→圖像灰度化→圖像濾波→圖像二值化→車道線提取2023/5/242.3.3

道路識別的流程和方法——流程2023/5/242.3.3

道路識別的流程和方法——方法基于區(qū)域分割的識別方法基于道路特征的識別方法基于道路模型的識別方法基于道路特征與模型相結合的識別方法2023/5/24車道線識別舉例1.

原始圖像I=imread('C:\桌面\t.jpg');figure(1)imshow(I)title('原始圖像')2023/5/24車道線識別舉例2.

圖像灰度化I1=rgb2gray(I);figure(2)imshow(I1)title('灰度圖像')2023/5/24車道線識別舉例3.

圖像濾波I21=medfilt2(I1);%高斯濾波I22=filter2(fspecial('average',3),I21)/255;%平滑濾波figure(3)imshow(I22)title('圖像濾波')2023/5/24車道線識別舉例4.

圖像二值化I3=im2bw(I22);figure(4)imshow(I3)title('圖像二值化')2023/5/24車道線識別舉例5.

圖像邊緣檢測I4=edge(I3,'canny');figure(5)imshow(I4)title('圖像邊緣檢測')2023/5/24車道線識別舉例6.霍夫變換[H,T,R]=hough(I4);figure(6)imshow(H,[],'XData',T,'YData',R,'InitialMagnification','fit')title('霍夫變換圖像')xlabel('\theta軸')ylabel('\rho軸')axison,axisnormalholdonP=houghpeaks(H,2,'threshold',ceil(0.3*max(H(:))));x=T(P(:,2));y=R(P(:,1));plot(x,y,‘s’,‘color’,‘white’)

2023/5/24車道線識別舉例6.霍夫變換

2023/5/24車道線識別舉例7.車道線檢測lines=houghlines(I4,T,R,P,'FillGap',50,'MinLength',50); figure(7)imshow(I4)title('車道線檢測')

2023/5/242.4

車輛識別——定義車牌識別就是利用攝像頭對監(jiān)控路面過往車輛的特征圖像和車輛全景圖像進行實時拍攝，利用圖像處理的分析方法，提取出車牌區(qū)域，進而對車牌區(qū)域進行字符分割和識別，從而對車輛進行管理2023/5/242.4.1

車牌識別——組成攝像機專用控制器顯示屏快速閘機計算機軟硬件等2023/5/242.4.1

車牌識別——流程圖像采集→視頻車輛檢測→車牌定位→字符分割→字符識別→結果輸出2023/5/242.4.1

車牌識別——方法基于模板匹配的字符識別算法：速度快，實時性好基于特征的統(tǒng)計匹配法：應用效果不理想，抗干擾性不強基于邊緣檢測和水平灰度變化特征的方法：使用多基于顏色相似度及彩色邊緣的算法：一般不單獨使用2023/5/242.4.1

車牌識別2023/5/24車牌識別舉例1-1.讀取原始圖像2023/5/24車牌識別舉例1-2.轉(zhuǎn)換成灰度圖像2023/5/24車牌識別舉例1-3.邊緣檢測2023/5/24車牌識別舉例1-4.圖像腐蝕2023/5/24車牌識別舉例1-5.圖像膨脹2023/5/24車牌識別舉例1-6.提取車牌區(qū)域2023/5/24車牌識別舉例1-7.原始圖像切割2023/5/24車牌識別舉例2-1.切割后的圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像2023/5/24車牌識別舉例2-2.對灰度圖像進行直方圖均衡化2023/5/24車牌識別舉例2-3.灰度圖像二值化2-4.中值濾波2023/5/24車牌識別舉例2-5.計算每個字符的位置，并逐一進行切割后得到只儲存單一字符的圖像2023/5/24車牌識別舉例3.字符識別2023/5/242.4.2運動車輛識別基于特征的識別方法基于機器學習的識別方法基于光流場的識別方法基于模型的識別方法2023/5/242.5行人識別——定義行人識別是采用安裝在車輛前方的視覺傳感器采集前方場景的圖像信息，通過一系列復雜的算法分析處理這些圖像信息，實現(xiàn)對行人的識別2023/5/242.5.1行人識別的定義與類型——類型可見光行人的檢測：采用的視覺傳感器為普通的光學攝像頭，非常符合人的正常視覺習慣，而且硬件成本十分低廉。但是受到光照條件的限制，該方法只能應用在白天，在光照條件很差的陰雨天或夜間則無法使用紅外行人的檢測：采用紅外熱成像攝像頭，利用物體發(fā)出的熱紅外線進行成像，不依賴于光照，具有很好的夜視功能，在白天和晚上都適用，尤其是在夜間以及光線較差的陰雨天具有無可替代的優(yōu)勢2023/5/242.5.2行人識別系統(tǒng)的組成預處理：通過傳感器獲得行人圖像信息，做預處理，如降噪、增強等分類檢測：采用圖像分割、模型提取等一些圖像處理技術，在圖像中選取一些感興趣的區(qū)域，即行人的候選區(qū)域，用分類等技術方法判斷候選區(qū)域中是否包含行人。決策報警：對可能發(fā)生碰撞的情況進行報警或其他避免碰撞的操作2023/5/242.5.3

行人識別方法基于特征分類的行人識別方法基于模型的行人識別方法基于運動特性的行人識別方法基于形狀模型的行人識別方法小波變換和支持向量機神經(jīng)網(wǎng)絡方法2023/5/242.6

交通標志識別2.6.1交通標志介紹警告標志2023/5/242.6.1

交通標志介紹禁令標志2023/5/242.6.1

交通標志介紹指示標志2023/5/242.6.1

交通標志介紹交通標志的顏色與形狀之間也有著一定的關系2023/5/242.6.2

交通標志識別系統(tǒng)首先使用車載攝像機獲取目標圖像，然后進行圖像分割和特征提取，通過與交通標志標準特征庫比較進行交通標志識別，識別結果可以與其他智能網(wǎng)聯(lián)汽車共享2023/5/242.6.3

交通標志識別的流程與方法原始圖像采集→圖像預處理→圖像分割檢測→圖像特征提取→交通標志識別2023/5/24交通標志識別舉例1.讀取原始圖像2023/5/24交通標志識別舉例2.將圖像由RGB顏色空間轉(zhuǎn)化為HSV顏色空間并提取亮度2023/5/24交通標志識別舉例3.利用顏色閾值提取紅色2023/5/24交通標志識別舉例4.圖像碰撞處理2023/5/24交通標志識別舉例5.根據(jù)特征提取算法找出圖像中最適合待測對象2023/5/24交通標志識別舉例6.根據(jù)界定的標志所在區(qū)域?qū)D像進行切割，得到的標志識別結果2023/5/242.7交通信號燈識別——介紹從顏色來看，交通信號燈的顏色有紅色、黃色、綠色三種，而且三種顏色在交通信號燈中出現(xiàn)的位置都有一定的順序關系；從安裝方式來看，交通信號燈有橫放安裝和豎放安裝兩種，一般安裝在道路上方2023/5/242.7.2交通信號燈識別系統(tǒng)圖像采集模塊圖像預處理模塊檢測模塊識別模塊跟蹤模塊通信模塊2023/5/242.7.3交通信號燈識別的流程與方法原始圖像采集→圖像灰度化→直方圖均衡化→圖像二值化→交通信號燈識別2023/5/242.7.3交通信號燈識別的流程與方法2023/5/242.7.3交通信號燈識別的流程與方法基于顏色特征的識別方法：選取某個色彩空間對交通信號燈的紅、黃、綠3種顏色進行描述基于形狀特征的識別方法：利用交通信號燈和它的相關支撐物之間的幾何信息2023/5/24交通信號燈識別舉例1.讀取圖像2023/5/24交通信號燈識別舉例2.將原始圖像從RGB空間轉(zhuǎn)化為HSV空間，并輸出HSV圖像2023/5/24交通信號燈識別舉例3.繪制出原始圖的圖像直方圖2023/5/24交通信號燈識別舉例4.分別統(tǒng)計識別圖中的紅綠黃像素點。MATLAB將圖像轉(zhuǎn)化為HSV圖像后分別統(tǒng)計圖像中的紅黃綠像素點的個數(shù)5.輸出紅黃綠像素點的個數(shù)并進行比較Max_Red_y=345統(tǒng)計的圖像中紅色像素點的個數(shù)Max_Green_y=932統(tǒng)計的圖像中綠色像素點的個數(shù)Max_Yellow_y=83統(tǒng)計的圖像中黃色像素點的個數(shù)6.輸出識別結果。通過比較圖像中紅黃綠像素點個數(shù)的多少來進行判斷當前的信號燈，像素點多的即為當前信號燈2023/5/24

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頁練習與實訓

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頁第3章智能網(wǎng)聯(lián)汽車無線通信系統(tǒng)3.1無線通信的定義與組成3.2

V2X通信3.3藍牙通信3.4

DSRC通信3.5

L-TEV通信3.6移動通信

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頁3.1無線通信的定義與組成——定義無線通信就是不用導線、電纜、光纖等有線介質(zhì)，而是利用電磁波信號在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，可以傳輸數(shù)據(jù)、圖像、音頻和視頻等

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頁3.1.1無線通信的定義無線通信系統(tǒng)一般由發(fā)射設備、傳輸介質(zhì)和接收設備組成；發(fā)射設備和接收設備上需要安裝天線，完成電磁波的發(fā)射與接收3.1.2無線通信的分類2023/5/24傳輸信號形式：模擬無線通信和數(shù)字無線通信無線終端狀態(tài)：固定無線通信和移動無線通信電磁波波長：長波、中波、短波、超短波、微波無線通信長波無線通信：波長大于1

000m、頻率低于300kHz中波無線通信：波長為100～1

000m、頻率為300～3

000kHz短波無線通信：波長為10～100m、頻率為3～30MHz超短波無線通信：波長為1～10m、頻率為30～300MHz微波無線通信：波長小于1m、頻率高于300MHz3.1.2無線通信的分類2023/5/24信道路徑和傳輸方式的不同：紅外通信、可見光通信、微波中繼通信和衛(wèi)星通信通信距離：短距離無線通信和遠距離無線通信短距離無線通信技術主要有藍牙技術、紫峰（ZigBee）技術、Wi-Fi技術、超寬帶（UWB）技術、60GHz技術、紅外（IrDA）技術、射頻識別（RFID）技術、近場通信（NFC）技術、可見光（VLC）技術、專用短程通信（DSRC）、LTE-V等3.2V2X通信——定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X通信代表車輛與車輛通信（V2V）、車輛與基礎設施通信（V2I）、車輛與行人通信（V2P）、車輛與應用平臺或云端通信（V2N）2023/5/243.2.2對V2X通信系統(tǒng)的要求2023/5/243.2.3V2X通信的應用1．基于V2I的道路異常狀態(tài)預警2023/5/243.2.3V2X通信的應用2．基于V2I的道路濕滑預警2023/5/243.2.3V2X通信的應用3．基于V2I的道路施工預警2023/5/243.2.3V2X通信的應用4．基于V2I的交通標識標牌信息顯示2023/5/243.2.3V2X通信的應用5．基于V2I的主動安全控制2023/5/243.2.3V2X通信的應用6．基于V2I的行人預警2023/5/243.2.3V2X通信的應用7．基于V2I的盲區(qū)碰撞預警2023/5/243.2.3V2X通信的應用8．基于V2I的交叉口碰撞預警2023/5/243.2.3V2X通信的應用9．基于V2I的換道碰撞預警2023/5/243.3藍牙通信——定義藍牙（Bluetooth）通信是由世界著名的5家大公司——愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾，于1998年5月聯(lián)合宣布的一種短距離無線通信技術2023/5/243.3.2藍牙通信的特點（1）全球范圍適用。藍牙工作在2.4GHz的ISM頻段（2）通信距離為0.1~10m，發(fā)射功率100mW時可以達到100m（3）同時可傳輸語音和數(shù)據(jù)（4）可以建立臨時性的對等連接（5）抗干擾能力強（6）藍牙模塊體積很小，便于集成（7）功耗低（8）接口標準開放（9）成本低2023/5/243.3.3藍牙通信的應用1.車載藍牙電話2.車載藍牙音響2023/5/243.3.3藍牙通信的應用3.車載藍牙導航4.藍牙后視鏡2023/5/243.3.3藍牙通信的應用5.汽車虛擬鑰匙2023/5/243.3.3藍牙通信的應用5.汽車虛擬鑰匙2023/5/243.4DSRC通信——定義DSRC（專用短程通信技術）是一種高效的短程無線通信技術，它可以實現(xiàn)在特定小區(qū)域內(nèi)對高速運動下的移動目標的識別和雙向通信，例如車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎設施（V2I）雙向通信，實時傳輸圖像、語音和數(shù)據(jù)信息，將車輛和道路有機連接2023/5/243.4.1DSRC通信的定義與組成——定義DSRC通信系統(tǒng)的參考架構：車輛與車輛之間，以及車輛與路側基礎設施之間，通過DSRC進行信息交互2023/5/243.4.1DSRC通信的定義與組成——組成車載單元（OBU）、路側單元（RSU）以及DSRC協(xié)議2023/5/243.4.2DSRC通信系統(tǒng)要求—總體功能要求無線通信能力要求如下。（1）車路通信的路側單元最大覆蓋半徑大于1km。（2）車車通信單跳距離可達300m。（3）支持車載單元的最大運動速度不小于120km/h。網(wǎng)絡通信功能要求如下。（1）廣播功能。（2）多點廣播功能。（3）地域群播功能。（4）消息優(yōu)先級的功能管理。（5）通道/連接管理功能。（6）車載單元的移動性管理功能。2023/5/243.4.2DSRC通信系統(tǒng)要求2.媒體訪問控制層技術要求（1）車載單元與車載單元通信接口要求：為滿足汽車輔助駕駛中緊急安全事件消息的傳播，媒體訪問控制層的通信時延應小于40ms。（2）媒體訪問控制層支持的并發(fā)業(yè)務數(shù)應大于3（3）路側單元支持的并發(fā)終端用戶容量應大于1282023/5/243.4.2DSRC通信系統(tǒng)要求3.網(wǎng)絡層技術要求（1）網(wǎng)絡層可適配不同的物理層（2）支持終端的運動最大速度不小于120km/h；在跨路側設備覆蓋區(qū)時，可保證業(yè)務連續(xù)性（3）緊急安全事件業(yè)務的端到端傳輸時延應小于50ms（4）可支持多種接入技術要求，網(wǎng)絡層、應用層與接入層技術具有相對獨立性，可通過多種接入技術為網(wǎng)絡層提供服務（5）支持傳輸技術多樣性，網(wǎng)絡層與數(shù)據(jù)傳輸技術相對獨立，網(wǎng)絡層不受底層傳輸技術的影響（6）服務質(zhì)量（QoS）保證，可為業(yè)務建立優(yōu)先級，并具備QoS識別能力，以支持網(wǎng)絡的QoS保證機制2023/5/243.4.2DSRC通信系統(tǒng)要求4.應用層技術要求應用層主要包括車車通信應用、車路通信應用以及其他通用交通應用。主要技術要求如下。（1）業(yè)務接口統(tǒng)一，制定標準格式。（2）業(yè)務支撐管理。（3）安全性。2023/5/243.4.3DSRC通信支持業(yè)務（1）汽車輔助駕駛：輔助駕駛和道路基礎設施狀態(tài)警告（2）交通運輸安全：包括緊急救援請求及響應、緊急事件通告、緊急車輛調(diào)度與優(yōu)先通行、運輸車輛及駕駛員的安全監(jiān)控、超載超限管理、交通弱勢群體保護等（3）交通管理：包括交通法規(guī)告知、交通執(zhí)法、信號優(yōu)先、交通燈最佳速度指引、停車場管理等2023/5/243.4.3DSRC通信支持業(yè)務（4）導航及交通信息服務：包括路線實時指引和導航，施工區(qū)、收費、停車場、換乘、交通事件信息，流量監(jiān)控等（5）電子收費：包括以電子化的交易方式，向用戶收取相關費用，如道路、橋梁和隧道通行費、停車費等（6）運輸管理：包括運政稽查、特種運輸監(jiān)測、車隊管理、場站區(qū)管理等（7）其他：包括車輛軟件/數(shù)據(jù)配置和更新、車輛和RUS的數(shù)據(jù)校準、協(xié)作感知信息更新及發(fā)送等2023/5/243.4.3DSRC通信支持業(yè)務DSRC技術在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上可實現(xiàn)V2X通信2023/5/243.5

LTE—V通信——定義LTE-V是我國具有自主知識產(chǎn)權的V2X技術，是按照全球統(tǒng)一規(guī)定的體系架構及其通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標準，在車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎設施（V2I）、車輛與行人（V2P）之間組網(wǎng)，構建數(shù)據(jù)共享交互橋梁，助力實現(xiàn)智能化的動態(tài)信息服務、車輛安全駕駛、交通管控等2023/5/243.5.1

LTE—V的定義2023/5/243.5.2

LTE—V通信的組成用戶終端、路側單元（RSU）和基站3部分組成，定義了兩種通信方式，蜂窩鏈路式和短程直通鏈路式2023/5/243.5.3

LTE—V通信與DSRC通信比較2023/5/243.5.3

LTE—V通信與DSRC通信比較2023/5/243.6

移動通信——定義移動通信是指通信的雙方至少有一方在運動中實現(xiàn)通信的方式，包括移動臺與固定臺之間、移動臺與移動臺之間、移動臺與用戶之間的通信2023/5/243.6.1

移動通信的定義與組成——組成由移動臺（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、移動業(yè)務交換中心（MSC）等組成2023/5/243.6.2

移動通信的特點（1）高速度：對于5G的基站峰值要求不低于20Gb/s，高速度給未來對速度有很高要求的業(yè)務提供了機會和可能（2）泛在網(wǎng)：泛在網(wǎng)有兩個層面的含義，一是廣泛覆蓋，一是縱深覆蓋（3）低功耗：5G要支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用，就必須要有功耗的要求。如果能把功耗降下來，讓大部分物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品一周充一次電，甚至一個月充一次電，就能大大改善用戶體驗，促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的快速普及2023/5/243.6.2

移動通信的特點（4）低時延：5G時延降低到1ms（5）萬物互聯(lián)：5G時代，終端不是按人來定義，因為每人可能擁有數(shù)個、每個家庭可能擁有數(shù)個終端。通信業(yè)對5G的愿景是每一平方公里，可以支撐100萬個移動終端。（6）重構安全：在5G基礎上建立的是智能互聯(lián)網(wǎng)，智能互聯(lián)網(wǎng)不僅是要實現(xiàn)信息傳輸，還要建立起一個社會和生活的新機制與新體系。智能互聯(lián)網(wǎng)的基本精神是安全、管理、高效、方便，這就需要重新構建安全體系。2023/5/243.6.2

移動通信的特點2023/5/243.6.3

移動通信的應用面向無人駕駛汽車的5G網(wǎng)絡架構2023/5/243.6.3

移動通信的應用國內(nèi)測試的首輛5G無人駕駛電動巴士。最多可容納12人，最大速度為20km/h，為純電動行駛，能實現(xiàn)無人操作下的行人避讓、車輛檢測、加減速、緊急停車、障礙繞行、變道、自動按站?？?、轉(zhuǎn)彎燈開閉等功能2023/5/243.6.3

移動通信的應用汽車大腦避障單元交通監(jiān)測單元定位單元路徑規(guī)劃單元操作面板遠程通信單元驅(qū)動反饋單元2023/5/24

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頁第4章智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)4.1網(wǎng)絡的類型與特點4.2車載網(wǎng)絡4.3車載自組織網(wǎng)絡4.4車載移動互聯(lián)網(wǎng)

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頁4.1網(wǎng)絡的類型與特點—類型以車內(nèi)總線通信為基礎的車載網(wǎng)絡以短距離無線通信為基礎的車載自組織網(wǎng)絡以遠距離無線通信為基礎的車載移動互聯(lián)網(wǎng)絡4.1.1網(wǎng)絡的類型—車載網(wǎng)絡類型（1）A類低速網(wǎng)絡:傳輸速率一般小于10kbit/s（千比特每秒)，主流協(xié)議是LIN（局域互聯(lián)網(wǎng)絡），主要用于電動門窗、電動座椅、照明系統(tǒng)等（2）B類中速網(wǎng)絡：傳輸速率在10~125kbit/s之間，對實時性要求不太高，主要面向獨立模塊之間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡；主流協(xié)議是低速CAN（控制器局域網(wǎng)絡），主要用于故障診斷、空調(diào)、儀表顯示2023/5/244.1.1網(wǎng)絡的類型—車載網(wǎng)絡類型2023/5/24（3）C類高速網(wǎng)絡：傳輸速率在125~1000kbit/s之間，對實時性要求高，主要面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)；主流協(xié)議是高速CAN、FlexRay（服樂克思睿）等，主要用于發(fā)動機控制、ABS、ASR、ESP、懸架控制等（4）D類多媒體網(wǎng)絡：傳輸速率在250kbit/s~100Mbit/s之間，網(wǎng)絡協(xié)議主要有MOST、以太網(wǎng)、藍牙、ZigBee技術等，主要用于要求傳輸效率較高的多媒體系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等（5）E類安全網(wǎng)絡：傳輸速率為10Mbit/s，主要面向汽車安全系統(tǒng)的網(wǎng)絡4.1.1網(wǎng)絡的類型—車載網(wǎng)絡類型2023/5/244.1.1網(wǎng)絡的類型—車載自組織網(wǎng)絡車載自組織網(wǎng)絡是基于短距離無線通信技術自主構建的V2V、V2I、V2P之間的無線通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)V2V、V2I、V2P之間的信息傳輸，使車輛具有行駛環(huán)境感知、危險辨識、智能控制等功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)V2V、V2I之間的協(xié)同控制2023/5/244.1.1網(wǎng)絡的類型—車載移動互聯(lián)網(wǎng)車載移動互聯(lián)網(wǎng)是基于遠距離通信技術構建的車輛與互聯(lián)網(wǎng)之間連接的網(wǎng)絡，實現(xiàn)車輛信息與各種服務信息在車載移動互聯(lián)網(wǎng)上的傳輸，使智能網(wǎng)聯(lián)汽車用戶能夠開展商務辦公、信息娛樂服務等2023/5/244.1.2網(wǎng)絡的特點（1）復雜化：智能網(wǎng)聯(lián)汽車電控系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結構復雜，它包含多達數(shù)百個ECU通信節(jié)點，ECU被劃分到十幾個不同的網(wǎng)絡子系統(tǒng)之中，由ECU產(chǎn)生的需要進行通信的信號個數(shù)多達數(shù)千個（2）異構化：為滿足各個功能子系統(tǒng)在網(wǎng)絡帶寬、實時性、可靠性和安全性的不同需求，CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡、移動互聯(lián)網(wǎng)等多種網(wǎng)絡技術都將在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上得到應用，因此，不同網(wǎng)絡子系統(tǒng)中所采用的網(wǎng)絡技術之間存在很大程度的異構性2023/5/244.1.2網(wǎng)絡的特點（3）網(wǎng)關互連的層次化架構：智能網(wǎng)聯(lián)汽車電控系統(tǒng)和先進駕駛輔助系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結構具有層次化特點，它同時包括同一網(wǎng)絡子系統(tǒng)內(nèi)不同ECU之間的通信和兩個或多個網(wǎng)絡子系統(tǒng)所包含的ECU之間的跨網(wǎng)關通信等多種情況。如防碰撞系統(tǒng)功能的實現(xiàn)依賴于安全子系統(tǒng)、底盤控制子系統(tǒng)、車身子系統(tǒng)以及V2V、V2I、V2P之間的交互和協(xié)同控制（4）通信節(jié)點組成和拓撲結構是變化的：智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要實現(xiàn)V2V、V2I、V2P之間的通信，它的網(wǎng)絡體系結構中包含的通信節(jié)點和體系結構的拓撲結構是變化的2023/5/244.2車載網(wǎng)絡車載網(wǎng)絡類型主要有CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太網(wǎng)等2023/5/244.2.1

CAN總線網(wǎng)絡——定義CAN是控制器局域網(wǎng)絡（ControllerAreaNetwork）的簡稱，是德國博世公司在1985年時為了解決汽車上眾多測試儀器與控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，而開發(fā)的一種支持分布式控制的串行數(shù)據(jù)通信總線。目前，CAN總線已經(jīng)是國際上應用最廣泛的網(wǎng)絡總線之一，它的數(shù)據(jù)信息傳輸速率最大為1Mbit/s，屬于中速網(wǎng)絡，通信距離（無須中繼）最遠可達10km。2023/5/244.2.1

CAN總線網(wǎng)絡——特點CAN總線采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，媒體訪問方式為位仲裁，是一種多主總線2023/5/244.2.1

CAN總線網(wǎng)絡——特點（1）多主控制：在總線空閑時，所有單元都可開始發(fā)送消息；最先訪問總線的單元可獲得發(fā)送權；多個單元同時開始發(fā)送時，發(fā)送高優(yōu)先級ID(標識符)消息的單元可獲得發(fā)送權（2）消息的發(fā)送：在CAN協(xié)議中，所有的消息都以固定的格式發(fā)送；總線空閑時，所有與總線相連的單元都可以開始發(fā)送新消息；兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，對各消息ID的每個位進行逐個仲裁比較；仲裁獲勝（被判定為優(yōu)先級最高）的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發(fā)送而進行接收工作2023/5/244.2.1

CAN總線網(wǎng)絡——特點（3）系統(tǒng)的柔軟性：與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息；因此在總線上增加單元時，連接在總線上的其他單元的軟硬件及應用層都不需要改變。（4）高速度和遠距離：當通信距離小于40m時，CAN總線的傳輸速率可以達到1Mbit/s；通信速度與其通信距離成反比，當其通信距離達到10km時，其傳輸速率仍可以達到約5kbit/s（5）遠程數(shù)據(jù)請求：可通過發(fā)送“遙控幀”請求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)2023/5/244.2.1

CAN總線網(wǎng)絡——特點（6）錯誤檢測功能、錯誤通知功能、錯誤恢復功能（7）故障封閉：CAN總線可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數(shù)據(jù)錯誤（如外部噪聲等）還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯誤（如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動器故障、斷線等）；當總線上發(fā)生持續(xù)的數(shù)據(jù)錯誤時，可將引起此故障的單元從總線上隔離出去（8）連接：CAN總線可以同時連接多個單元，可連接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的；但實際上可連接的單元數(shù)受總線上的時間延遲及電氣負載的限制；降低傳輸速率，可連接的單元數(shù)增加；提高傳輸速率，則可連接的單元數(shù)減少2023/5/244.2.1

CAN總線網(wǎng)絡——應用2023/5/244.2.2

LIN總線網(wǎng)絡——定義LIN是局部連接網(wǎng)絡（LocalInterconnectNetwork）的簡稱，也被稱為局域網(wǎng)子系統(tǒng)，是專門為汽車開發(fā)的一種低成本串行通信網(wǎng)絡，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸速率為20kbit/s，屬于低速網(wǎng)絡，媒體訪問方式為單主多從，是一種輔助總線，輔助CAN總線工作；使用LIN總線可大大降低成本2023/5/244.2.2

LIN總線網(wǎng)絡——特點（1）LIN總線的通信是基于SCI數(shù)據(jù)格式，媒體訪問采用單主節(jié)點、多從節(jié)點的方式，數(shù)據(jù)優(yōu)先級由主節(jié)點決定，靈活性好（2）一條LIN總線最多可以連接16個節(jié)點，共有64個標識符（3）LIN總線采用低成本的單線連接，傳輸速率最高可達20kbit/s（4）不需要進行仲裁，同時在從節(jié)點中無須石英或陶瓷振蕩器，只采用片內(nèi)振蕩器就可以實現(xiàn)自同步，從而降低硬件成本2023/5/244.2.2

LIN總線網(wǎng)絡——特點（5）幾乎所有的MCU（微控制單元）均具備LIN所需硬件，且實現(xiàn)費用較低（6）網(wǎng)絡通信具有可預期性，信號傳播時間可預先計算（7）通過主機節(jié)點可將LIN與上層網(wǎng)絡（CAN）相連接，實現(xiàn)LIN的子總線輔助通信功能，從而優(yōu)化網(wǎng)絡結構，提高網(wǎng)絡效率和可靠性（8）LIN總線通信距離最大不超過40m2023/5/244.2.2

LIN總線網(wǎng)絡——應用LIN網(wǎng)絡主要應用于車窗、門鎖、開關面板、后視鏡等2023/5/244.2.3

FlexRay總線網(wǎng)絡——定義FlexRay是一種用于汽車的高速可確定性的、具備故障容錯的總線系統(tǒng)。汽車中的控制器件、傳感器和執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)交換主要是通過CAN網(wǎng)絡進行的。然而新的線控技術（X-by-wire）系統(tǒng)設計思想的出現(xiàn)，導致車輛系統(tǒng)對信息傳送速度尤其是故障容錯與時間確定性的需求不斷增加；FlexRay通過在確定的時間槽中傳送信息，以及在兩個通道上的故障容錯和冗余信息的傳送，可以滿足這些新增加的要求2023/5/244.2.3

FlexRay總線網(wǎng)絡——特點（1）數(shù)據(jù)傳輸速率高：最大傳輸速率可達到10Mbit/s，雙通道總數(shù)據(jù)傳輸速率可達到20Mbit/s，因此，應用在車載網(wǎng)絡上，F(xiàn)lexRay的網(wǎng)絡帶寬可以是CAN網(wǎng)絡的20倍（2）可靠性好：具有冗余數(shù)據(jù)傳輸能力的總線系統(tǒng)使用兩個相互獨立的信道，每個信道都由一組雙線導線組成；一個信道失靈時，該信道應傳輸?shù)男畔⒖稍诹硪粭l沒有發(fā)生故障的信道上傳輸；此外，總線監(jiān)護器的存在進一步提高了通信的可靠性2023/5/244.2.3

FlexRay總線網(wǎng)絡——特點（3）確定性：確定性數(shù)據(jù)傳輸用于確保時間觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的每條信息都能實現(xiàn)實時傳輸（4）靈活性：靈活性是FlexRay總線的突出特點，體現(xiàn)在以下方面：支持多種方式的網(wǎng)絡拓撲結構，點對點連接、串級連接、主動星形連接、混合型連接等；信息長度可配置，可根據(jù)實際控制應用需求，為其設定相應的數(shù)據(jù)載荷長度；雙通道拓撲既可用于增加帶寬，也可用于傳輸冗余的信息；周期內(nèi)靜態(tài)、動態(tài)信息傳輸部分的時間都可隨具體應用而改變2023/5/244.2.3

FlexRay總線網(wǎng)絡——應用（1）替代CAN總線：數(shù)據(jù)傳輸速率要求超過CAN的應用，F(xiàn)lexRay替代多條CAN總線（2）用做“數(shù)據(jù)主干網(wǎng)”：數(shù)據(jù)傳輸速率高，且支持多種拓撲結構，非常適合于車輛主干網(wǎng)絡，連接多個獨立網(wǎng)絡（3）用于分布式測控系統(tǒng)：分布式測控系統(tǒng)用戶要求確切知道消息到達時間，且消息周期偏差非常小，如動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)的一體化控制中。（4）用于高安全性要求的系統(tǒng)：FlexRay本身不能確保系統(tǒng)安全，但它具備大量功能以支持面向安全的系統(tǒng)設計2023/5/244.2.3

FlexRay總線網(wǎng)絡——應用2023/5/244.2.4

MOST總線網(wǎng)絡——定義MOST（多媒體定向系統(tǒng)傳輸）總線是使用光纖或雙絞線作為傳輸介質(zhì)的環(huán)形網(wǎng)絡，可以同時傳輸音/視頻流數(shù)據(jù)、異步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，支持高達150Mbit/s的傳輸速率。MOST25是第1代總線標準，最高可支持24.6Mbit/s的傳輸速率，以塑料光纖作為傳輸介質(zhì)；第2代標準MOST50的傳輸速率是MOST25的2倍，采用塑料光纖、非屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)；第3代標準MOST150，不僅最高可支持147.5Mbit/s的傳輸速率，還解決了與以太網(wǎng)的連接等問題，MOST150將成為MOST總線技術發(fā)展的趨勢。2023/5/244.2.4

MOST總線網(wǎng)絡——特點（1）保證低成本條件下，最高可以達到147.5Mbit/s的速率（2）無論是否有主控計算機都可以工作（3）支持聲音和壓縮圖像的實時處理（4）支持數(shù)據(jù)的同步和異步傳輸（5）發(fā)送/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（6）支持多種網(wǎng)絡連接方式，提供MOST設備標準（7）通過采用MOST，可以減輕線束的質(zhì)量（8）光纖網(wǎng)絡不會受到電磁輻射干擾與搭鐵環(huán)的影響2023/5/244.2.4

MOST總線網(wǎng)絡——應用主要用于車載電視、車載電話、車載CD、車載互聯(lián)網(wǎng)、DVD導航等系統(tǒng)的控制；用在車載攝像頭等行車系統(tǒng)2023/5/24四種常用總線網(wǎng)絡傳輸速率與成本的比較2023/5/244.2.5以太網(wǎng)——定義以太網(wǎng)（Ethernet）是由美國施樂（Xerox）公司創(chuàng)建，并由施樂、英特爾（Intel）和數(shù)字裝備（DEC）公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準以太網(wǎng)包括標準以太網(wǎng)（10Mbi