汽車(chē)電子控制技術(shù) 第3版 課件 第9、10章 汽車(chē)信息技術(shù)、智能汽車(chē)控制技術(shù)

汽車(chē)電子技術(shù)汽車(chē)電子技術(shù)第九章汽車(chē)信息技術(shù)第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)隨著全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，城市的機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量不斷增加，而原有的道路條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，這就導(dǎo)致城市交通流量不斷增大，交通擁擠程度日益加劇，環(huán)境污染加劇。為解決這一共同面臨的問(wèn)題，世界各國(guó)的交通管理部門(mén)利用電子、信息、系統(tǒng)工程等高科技手段來(lái)進(jìn)行道路交通運(yùn)輸智能化的研究，ITS（IntelligenceTransportSystem），即智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)

（3）先進(jìn)的車(chē)輛操控系統(tǒng)AVCS(AdvancedVehicleControlSystem)（2）先進(jìn)的駕駛員信息系統(tǒng)ADIS(AdvancedDriverInformationSystem)（1）先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)ATMS(AdvancedTrafficManagementSystem)（4）商用車(chē)輛調(diào)度管理系統(tǒng)CVOM(CommercialVehicleOperation/FleetManagement)（5）先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)APTS(AdvancedPublicTransportationSystem)

（6）先進(jìn)的鄉(xiāng)間運(yùn)輸系統(tǒng)ARTS(AdvancedRuralTransferSystem)綜合現(xiàn)在各國(guó)進(jìn)行的TIS研究，當(dāng)前TIS的研究課題可以分為以下六類(lèi)：智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，集成應(yīng)用了自動(dòng)車(chē)輛定位技術(shù)、地理信息技術(shù)、數(shù)字道路地圖、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)等高科技綜合系統(tǒng)。智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRangingGlobalPositioningSystem的縮寫(xiě)詞，NAVTAR/GPS的簡(jiǎn)稱(chēng)。它的含義是，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行定時(shí)和測(cè)距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)是一種以無(wú)線電為基礎(chǔ)的全天候高精度快速衛(wèi)星導(dǎo)航定時(shí)測(cè)距的先進(jìn)系統(tǒng)，是為了滿足軍用和民用的要求而逐步發(fā)展與完善起來(lái)的。本章首先介紹智能導(dǎo)航系統(tǒng)上應(yīng)用的一些重要技術(shù)，例如GPS定位技術(shù)、地理信息技術(shù)（IGS）、數(shù)字道路地圖和路徑規(guī)劃技術(shù)。1．衛(wèi)星定位1）GPS衛(wèi)星定位概述智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一穩(wěn)定工況GPS接收機(jī)(用戶部分)地面支撐系統(tǒng)(地面監(jiān)控系統(tǒng)部分)GPS衛(wèi)星(空間部分)GPS的構(gòu)成由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成。工作衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，每個(gè)軌道面分布有3-4顆衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道面相對(duì)地球赤道面的傾角為55°，各個(gè)軌道面升交點(diǎn)的赤徑相差60°，在相鄰軌道面上，衛(wèi)星的升交距相差30°。由5個(gè)監(jiān)控站、3個(gè)注入站和1個(gè)主控站組成。其中：監(jiān)控站為數(shù)據(jù)自動(dòng)采集中心，配有雙頻GPS接收機(jī)、高精度原子鐘、環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器和計(jì)算設(shè)備等?；緲?gòu)成是由GPS接收機(jī)、天線、數(shù)據(jù)處理軟件及計(jì)算設(shè)備等組成。2）GPS的構(gòu)成GPS衛(wèi)星的配置第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)GPS接收機(jī)的基本構(gòu)成智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)20世紀(jì)后期，中國(guó)開(kāi)始探索適合國(guó)情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路，逐步形成了三步走發(fā)展戰(zhàn)略：2000年年底，建成北斗一號(hào)系統(tǒng)，向中國(guó)提供服務(wù)；2012年年底，建成北斗二號(hào)系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；2020年，建成北斗三號(hào)系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)北斗系統(tǒng)）是中國(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國(guó)家重要時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施。2）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)基本組成★空間段北斗系統(tǒng)空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星等組成?！锏孛娑伪倍废到y(tǒng)地面段包括主控站、時(shí)間同步/注入站和監(jiān)測(cè)站等若干地面站，以及星間鏈路運(yùn)行管理設(shè)施?！镉脩舳伪倍废到y(tǒng)用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，以及終端產(chǎn)品、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)等。智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)北斗系統(tǒng)特點(diǎn)：★空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力強(qiáng)，尤其低緯度地區(qū)性能優(yōu)勢(shì)更為明顯?！锾峁┒鄠€(gè)頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號(hào)，能夠通過(guò)多頻信號(hào)組合使用等方式提高服務(wù)精度?！飫?chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信能力，具備定位導(dǎo)航授時(shí)、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位、短報(bào)文通信和國(guó)際搜救等多種服務(wù)能力。發(fā)展目標(biāo)：建設(shè)世界一流的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，滿足國(guó)家安全與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，為全球用戶提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的服務(wù)；發(fā)展北斗產(chǎn)業(yè)，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和民生改善；深化國(guó)際合作，共享衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展成果，提高全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合應(yīng)用效益。智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)能力步入世界一流行列，特色服務(wù)得到全面部署。北斗區(qū)域短報(bào)文通信、全球短報(bào)文通信已面向大眾用戶和部分實(shí)際用戶提供服務(wù)；星基增強(qiáng)服務(wù)正面向民航、海事、鐵路等高完好性要求用戶提供試運(yùn)行服務(wù)；地基增強(qiáng)系統(tǒng)可提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)厘米級(jí)、事后靜態(tài)毫米級(jí)定位增強(qiáng)服務(wù)；精密單點(diǎn)定位正面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、國(guó)土測(cè)量、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域用戶提供服務(wù)；國(guó)際搜救服務(wù)，正按國(guó)際組織要求開(kāi)展入網(wǎng)工作。系統(tǒng)應(yīng)用正從區(qū)域走向全球。支持北斗三號(hào)的國(guó)產(chǎn)北斗芯片、模塊等關(guān)鍵技術(shù)全面突破，性能指標(biāo)與國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品相當(dāng)，已在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口至120余個(gè)國(guó)家和地區(qū)，基于北斗的土地確權(quán)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、數(shù)字施工、智慧港口等,已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地成功應(yīng)用，服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，有力支撐國(guó)家“一帶一路”倡議實(shí)施。大眾消費(fèi)應(yīng)用成效顯著。系統(tǒng)開(kāi)通以來(lái)，包括蘋(píng)果在內(nèi)的國(guó)際主流智能手機(jī)廠商廣泛支持北斗，北斗正加速進(jìn)入大眾消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年第四季度申請(qǐng)入網(wǎng)支持北斗定位的智能手機(jī)達(dá)到79%。隨著芯片小型化、低功耗、低成本、射頻基帶一體化等技術(shù)的發(fā)展，以及衛(wèi)星導(dǎo)航IP核與移動(dòng)通信等領(lǐng)域的廣泛集成，北斗正全面走向大眾應(yīng)用，服務(wù)百姓生活。智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用模式更加豐富。通過(guò)“融平臺(tái)、融數(shù)據(jù)、融技術(shù)、融終端”，通導(dǎo)融合走深走實(shí)。北斗三號(hào)區(qū)域短報(bào)文將在年內(nèi)進(jìn)入智能手機(jī)，可實(shí)現(xiàn)不換卡不換號(hào)不額外增加外設(shè)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信和短報(bào)文通信的融合使用。北斗高精度地基增強(qiáng)信息已進(jìn)入智能手機(jī)，可實(shí)現(xiàn)米級(jí)定位，北斗高精度大眾應(yīng)用已在部分城市試點(diǎn)。隨著北斗特色服務(wù)的落地應(yīng)用，新的應(yīng)用模式層出不窮，為北斗產(chǎn)業(yè)注入新的活力、賦能各行各業(yè)提質(zhì)升級(jí)。目前，國(guó)家有關(guān)部門(mén)已將北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展列入國(guó)家“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目?！笆奈濉逼陂g，國(guó)家各部門(mén)和地方政府將統(tǒng)籌規(guī)劃、分工協(xié)作，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，在北斗產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和重點(diǎn)領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化替代及規(guī)模化應(yīng)用上謀求新突破。中央企業(yè)將充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建央企北斗生態(tài)體系、協(xié)同發(fā)展平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)協(xié)作創(chuàng)新和共享共贏；北斗主要廠商將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同、成果共享和市場(chǎng)化推廣聯(lián)動(dòng)，不斷開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。鼓勵(lì)“北斗+”、“+北斗”技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)北斗與物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛、人工智能、5G通信、區(qū)塊鏈等戰(zhàn)略前沿技術(shù)的交叉融合，推動(dòng)北斗融入新基建，催生新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)，力爭(zhēng)到“十四五”末期，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)總體產(chǎn)值翻一番，突破萬(wàn)億元大關(guān)，全球市場(chǎng)份額翻兩番，實(shí)現(xiàn)北斗產(chǎn)業(yè)化向更寬范圍、更高水平、更高層次邁進(jìn)。智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)北斗定位系統(tǒng)的作用與意義。曾經(jīng)在某次軍事演習(xí)中，美國(guó)關(guān)閉GPS系統(tǒng)，導(dǎo)致我國(guó)的導(dǎo)彈失去控制。而美國(guó)的炸彈在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的幫助下，精準(zhǔn)地“誤炸”我駐南聯(lián)盟大使館。馬航MH370究竟去哪里了？以前我們被美國(guó)人卡著脖子，現(xiàn)在有了自己的北斗系統(tǒng)。在汽車(chē)智能化的發(fā)展道路上，北斗定位系統(tǒng)將發(fā)揮出更多更大的作用。廣大同學(xué)要努力學(xué)習(xí)，刻苦鉆研，拿出精益求精的工匠精神，做出性能優(yōu)異的導(dǎo)航軟硬件，為更多的汽車(chē)實(shí)現(xiàn)智能化鋪平道路。智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一穩(wěn)定工況制圖功能地理的管理功能數(shù)據(jù)的采集和編輯功能基本功能2．地理信息系統(tǒng)GIS地理信息系統(tǒng)(GeograpicInformationSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)，是地理信息學(xué)方法的一種實(shí)現(xiàn)手段，是以上多學(xué)科技術(shù)集成的基礎(chǔ)平臺(tái)。空間查詢(xún)和空間分析功能地形分析第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一GIS的組成穩(wěn)定工況數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)圖形與文本編輯子系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)基本系統(tǒng)空間查詢(xún)與分析子系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)GlS子系統(tǒng)之間聯(lián)系第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)智能車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一（1）數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)是一組相對(duì)獨(dú)立的功能軟件模塊，針對(duì)不同的輸入設(shè)備和不同的數(shù)據(jù)相應(yīng)配備不同的軟件，用來(lái)保證各種來(lái)源的數(shù)據(jù)都能轉(zhuǎn)換成GIS可以接受的數(shù)字形式，存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。（2）圖形與文本編輯子系統(tǒng)圖形與文本編輯子系統(tǒng)主要用于圖形與屬性的可視化輸入與編輯。它可實(shí)現(xiàn)圖形與屬性的連動(dòng)編輯修改，還能進(jìn)行各種圖面整飾、圖案線型的設(shè)計(jì)，以及建立圖形的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（3）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)對(duì)于一個(gè)GIS，它的數(shù)據(jù)分兩類(lèi)。一類(lèi)是與空間位置有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)，另一類(lèi)是與應(yīng)用有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)的管理通常利用通用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，如所用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型。第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)（5）數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出與顯示，包括報(bào)表生成、地圖制圖、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等模塊，可以在顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、磁帶等各種設(shè)備上的輸出各種形式的結(jié)果。（4）空間查詢(xún)與分析子系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般提供了數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)語(yǔ)言SQL，但是它們不能支持空間查詢(xún)。需要利用GIS特有的空間查詢(xún)語(yǔ)言和可視化的查詢(xún)功能模塊。第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)（4）GIS在車(chē)輛自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的任務(wù)第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)綜上所述，GIS在系統(tǒng)中需完成以下任務(wù)：支持管理地圖數(shù)據(jù)庫(kù)可以對(duì)地圖進(jìn)行編輯和修改，并且可以進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換供用戶界面，響應(yīng)用戶信息查詢(xún)和圖形操作可以接收和發(fā)送控制信息和其它相關(guān)信息。由前敘述可知，GIS作為一種綜合的空間信息系統(tǒng)，主要是處理與空間位置相關(guān)的屬性，并在一定的軟硬件支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、檢索、處理、顯示及對(duì)之作出的綜合分析。3．導(dǎo)航電子地圖設(shè)計(jì)電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器上，并能在電子屏幕上實(shí)時(shí)顯示的可視地圖，又稱(chēng)“屏幕地圖”或“瞬時(shí)地圖”。電子地圖主要應(yīng)用于政府宏觀管理、科學(xué)研究、規(guī)劃、預(yù)測(cè)、大眾傳播媒介、信息服務(wù)等領(lǐng)域。1）電子地圖簡(jiǎn)介第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)穩(wěn)定工況信息的存儲(chǔ)、更新以及通訊方式比較簡(jiǎn)單，便于攜帶與交流。電子地圖檢索方便，多種數(shù)據(jù)類(lèi)型、多個(gè)窗口可在同一屏幕上分層，實(shí)時(shí)化進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，可實(shí)現(xiàn)屏幕浸游，開(kāi)窗放大，鏡頭推移等操作，用戶界面友好。電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)可包括圖形、圖像、文本、數(shù)字等多種形式，還可與視頻、音頻信號(hào)相連，有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)擴(kuò)展性。電子地圖優(yōu)點(diǎn)3．導(dǎo)航電子地圖設(shè)計(jì)電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器上，并能在電子屏幕上實(shí)時(shí)顯示的可視地圖，又稱(chēng)“屏幕地圖”或“瞬時(shí)地圖”。電子地圖主要應(yīng)用于政府宏觀管理、科學(xué)研究、規(guī)劃、預(yù)測(cè)、大眾傳播媒介、信息服務(wù)等領(lǐng)域。可進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，便于定性定量分析，可實(shí)現(xiàn)圖上長(zhǎng)度、面積、角度等的自動(dòng)測(cè)量，使用上具有智能化特點(diǎn)，可輔助管理和決策。可縮短大型系列地圖集的生產(chǎn)周期和更新周期，降低生產(chǎn)成本。第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)2）電子地圖的概念與特點(diǎn)在現(xiàn)代的指揮控制中，一般都配有電子地圖的屏幕顯示設(shè)備，它與被控對(duì)象通過(guò)現(xiàn)代通信技術(shù)和GPS定位系統(tǒng)取得聯(lián)系，并將其位置實(shí)時(shí)顯示在電子地圖的相應(yīng)位置上。電子地圖能使專(zhuān)題內(nèi)容和主題內(nèi)容靈活地結(jié)合和分離，各自存儲(chǔ)和管理。3）電子地圖的應(yīng)用第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)電子專(zhuān)題地圖依其專(zhuān)題內(nèi)容分布特點(diǎn)，可分為點(diǎn)狀、線狀、面狀和以統(tǒng)計(jì)為特點(diǎn)的專(zhuān)題圖等，對(duì)在空間呈點(diǎn)狀分布的各種地物，可以用特定的點(diǎn)狀符號(hào)在電子地圖上表示。路徑規(guī)劃是車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)必不可少的核心功能之一，也是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能的前提條件。車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)的路徑規(guī)劃是幫助駕駛員在旅行前或者旅行中規(guī)劃行駛路徑的過(guò)程，它要解決的主要問(wèn)題是在給定的熟悉道路地圖中尋找從出發(fā)地到目的地的最優(yōu)化路徑。4．路徑規(guī)劃第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)二自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)采用了衛(wèi)星定位技術(shù)，因此車(chē)輛的定位信息將由信號(hào)接收機(jī)接收來(lái)自衛(wèi)星的定位信號(hào)以后，計(jì)算出車(chē)輛的當(dāng)前位置，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的定位。車(chē)輛的定位信息需要以某種形式顯示給使用者，因此必須考慮采用何種顯示界面才能使得使用者最直接最有效的獲取車(chē)輛的定位信息。電子導(dǎo)航地圖是車(chē)輛實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)，是車(chē)輛自主導(dǎo)航最主要的用戶界面。車(chē)輛自主導(dǎo)航與用戶的交互是雙向的。一方面，系統(tǒng)將各種導(dǎo)航信息傳遞給用戶。另一方面，用戶也要查詢(xún)電子導(dǎo)航地圖，尋找自己感興趣的信息。車(chē)輛的定位導(dǎo)航功能分解獲得車(chē)輛的定位信息顯示車(chē)輛的定位信息管理電子導(dǎo)航地圖查詢(xún)電子導(dǎo)航地圖1．自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)功能二自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)2．系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)能在90％以上的行程時(shí)間里確定車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置，與實(shí)際位置的偏差應(yīng)小于20m；（2）系統(tǒng)能將車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置轉(zhuǎn)化為地圖坐標(biāo)并與道路網(wǎng)相匹配，以提供車(chē)輛在路網(wǎng)中最可能的行駛路段以及車(chē)輛在該路段中所處的位置；（6）系統(tǒng)能確定車(chē)輛當(dāng)前是否已經(jīng)偏離了預(yù)定行車(chē)路線并及時(shí)做出處理，或者以語(yǔ)音或圖形方式提醒駕駛員注意，或者從當(dāng)前位置開(kāi)始重新規(guī)劃行車(chē)路線。（3）系統(tǒng)能向駕駛員提供以地圖為背景的圖形化實(shí)時(shí)車(chē)輛位置顯示；（5）系統(tǒng)能根據(jù)已規(guī)劃好的行車(chē)路線產(chǎn)生實(shí)時(shí)的駕駛引導(dǎo)指令，并以圖形指示或語(yǔ)音提示的方式提供給駕駛員；（4）系統(tǒng)能接受旅行目的地請(qǐng)求，并按合適的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)給出由當(dāng)前位置或指定起點(diǎn)到達(dá)目的地的最佳行車(chē)路線；典型的自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：二自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)3．導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)硬件體系的核心部分，除定位和通信外，系統(tǒng)的其他功能模塊都以導(dǎo)航計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)，通過(guò)應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；用戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作和控制也通過(guò)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)來(lái)完成。1）硬件體系構(gòu)成二自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)3．導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在軟件體系中采用分層結(jié)構(gòu)使得應(yīng)用層軟件具有硬件無(wú)關(guān)性，即不依賴(lài)于具體硬件的獨(dú)立性。這種無(wú)關(guān)性有兩層含義：第一，系統(tǒng)中所有的硬件設(shè)備都由操作系統(tǒng)接管，應(yīng)用程序不直接對(duì)硬件進(jìn)行訪問(wèn)；第二，所有涉及硬件的操作都通過(guò)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的API(應(yīng)用程序接口)函數(shù)來(lái)完成。自主式車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)2）軟件體系設(shè)計(jì)第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)4．功能子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)連續(xù)車(chē)輛定位的要求需采用組合定位方式，利用聯(lián)邦Kalman濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)的GPS／DR組合定位系統(tǒng)，它的具體數(shù)據(jù)處理流程如下圖所示。GPS/DR組合定位系統(tǒng)聯(lián)邦Kalman濾波第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)4．功能子系統(tǒng)設(shè)計(jì)將GPS／DR組合定位與地圖匹配算法結(jié)合起來(lái)，就構(gòu)成了GPS／DR／地圖匹配組合定位系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。GPS/DR/地圖匹配組合定位第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)4．功能子系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)駕駛引導(dǎo)由兩個(gè)任務(wù)組成，一是產(chǎn)生引導(dǎo)指令，二是跟蹤車(chē)輛在預(yù)定規(guī)劃路徑上的行駛情況。引導(dǎo)指令產(chǎn)生的依據(jù)是車(chē)輛沿規(guī)劃路線行駛時(shí)在交叉路口的轉(zhuǎn)向情況，按用戶要求規(guī)劃出行駛路線，根據(jù)其中的相鄰路段在交叉路處的取向變化值做出對(duì)應(yīng)的駕駛引導(dǎo)指令。下圖表示了我們實(shí)際使用的引導(dǎo)指令生成算法。駕駛指引指令生成算法示意圖第一節(jié)

電子導(dǎo)航系統(tǒng)4．功能子系統(tǒng)設(shè)計(jì)在引導(dǎo)指令產(chǎn)生之后，接下來(lái)的任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)視車(chē)輛在預(yù)定路線上的行駛情況，以確定在什么時(shí)候向用戶輸出引導(dǎo)信息。我們?cè)谶@里采用的是三步提示的原則，將引導(dǎo)信息分為三種，如表下表所示。類(lèi)型提示內(nèi)容城市定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)高速公路定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)早期提示“前方”+（距離）+“處”+（引導(dǎo)指令）通過(guò)路口后10s通過(guò)路口后30s準(zhǔn)備提示“前方路口處”+（引導(dǎo)指令）距路口300m處距路口1500m處到達(dá)提示“到達(dá)路口，請(qǐng)”+（引導(dǎo)指令）距路口100m處距路口500m處路徑指導(dǎo)指令輸出標(biāo)準(zhǔn)①在同樣承載條件下，胎體變形大，行駛時(shí)輪胎溫度升高，橡膠老化，容易產(chǎn)生簾線脫層等毛?。徊煌瑲鈮簳r(shí)胎的側(cè)面變形圖第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)輪胎氣壓對(duì)汽車(chē)性能的影響一在汽車(chē)行駛過(guò)程中，輪胎慢性滲漏會(huì)導(dǎo)致輪胎氣壓降低，而這種降低往往不易被駕駛員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，下圖顯示了氣壓不足和正常時(shí)輪胎的形狀。汽車(chē)在輪胎氣壓不足及過(guò)低時(shí)行駛，會(huì)產(chǎn)生以下不利影響：④輪胎發(fā)生不正常磨損，減少輪胎壽命，為爆胎埋下隱患；③輪胎斷面變形大，雙胎并裝間距縮小，容易引起胎側(cè)碰撞磨損；②輪胎下沉量大，輪胎凹陷，使用時(shí)容易產(chǎn)生磨胎肩現(xiàn)象；⑥緊急制動(dòng)時(shí)，若某側(cè)輪胎壓力偏低，就會(huì)造成車(chē)身偏轉(zhuǎn)，甚至釀成事故。⑤輪胎滾動(dòng)阻力增大，燃料消耗高，轉(zhuǎn)向性能差；第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)輪胎壓力監(jiān)測(cè)統(tǒng)的類(lèi)型二輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TirePressureMonitoringSystem，TPMS)主要用于車(chē)輛行駛時(shí)實(shí)時(shí)地對(duì)輪胎氣壓及胎內(nèi)溫度進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車(chē)安全。它是一項(xiàng)提高車(chē)輛安全性的新型汽車(chē)電子技術(shù)，也是智能交通研究的課題之一。1．間接式TPMS1）計(jì)算式間接TPMS（1）輪徑分析型（2）振動(dòng)分析型最早的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)ABS測(cè)量輪胎轉(zhuǎn)速，因?yàn)闅鈮翰蛔愕妮喬テ滢D(zhuǎn)速、半徑小于正常狀況，據(jù)此可判斷輪胎壓力是否正常。當(dāng)汽車(chē)行駛時(shí)，粗糙的路面會(huì)使輪胎上的橡膠產(chǎn)生類(lèi)似彈簧的振動(dòng)。這種類(lèi)型是通過(guò)監(jiān)測(cè)與輪胎壓力有關(guān)的振動(dòng)頻率來(lái)監(jiān)測(cè)胎壓的。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)輪胎壓力監(jiān)測(cè)統(tǒng)的類(lèi)型二輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TirePressureMonitoringSystem，TPMS)主要用于車(chē)輛行駛時(shí)實(shí)時(shí)地對(duì)輪胎氣壓及胎內(nèi)溫度進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車(chē)安全。它是一項(xiàng)提高車(chē)輛安全性的新型汽車(chē)電子技術(shù)，也是智能交通研究的課題之一。1．間接式TPMS2）磁敏式間接TPMS磁敏式間接TPMS系統(tǒng)由氣壓傳感器、霍爾裝置和電子控制單元等組成。輪胎胎壓傳感器安裝在車(chē)輪輪輞上，霍爾裝置安裝在懸架支柱或車(chē)輪制動(dòng)底板上。汽車(chē)行駛時(shí)，輪胎胎壓變化引起螺旋彈簧變形，帶動(dòng)磁性元件旋轉(zhuǎn)使得磁場(chǎng)方向發(fā)生變化，從而使通過(guò)霍爾裝置中磁敏元件的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，霍爾裝置的輸出信號(hào)隨之變化，由此實(shí)現(xiàn)輪胎壓力信號(hào)由輪胎至車(chē)體的非接觸傳遞。電子控制單元由單片機(jī)和外圍接口組成，單片機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)理的霍爾裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并將數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器中，經(jīng)運(yùn)算分析和比較判斷，得到輪胎胎壓值及其狀態(tài)，報(bào)警裝置顯示輪胎胎壓或在壓力異常時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)輪胎壓力監(jiān)測(cè)統(tǒng)的類(lèi)型二2．直接式TPMS直接式TPMS工作原理的本質(zhì)在于是利用安裝在每一個(gè)輪胎里的壓力傳感器和溫度傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的壓力和溫度，并對(duì)各輪胎氣壓進(jìn)行顯示及監(jiān)控。直接式TPMS的原理圖機(jī)械式TPMS的壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)輪胎壓力監(jiān)測(cè)統(tǒng)的類(lèi)型二3．復(fù)合式的TPMS市場(chǎng)上還有一種復(fù)合式的TPMS，兼具有PSB和WSB兩個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。在兩個(gè)互相成對(duì)角的輪胎內(nèi)裝備直接傳感器，并安裝一個(gè)四輪間接系統(tǒng)。與直接系統(tǒng)相比，這種復(fù)合式系統(tǒng)可以降低成本，同時(shí)克服間接式TPMS不能檢測(cè)出多個(gè)輪胎同時(shí)出現(xiàn)氣壓過(guò)低的缺點(diǎn)。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)輪胎壓力監(jiān)測(cè)統(tǒng)的類(lèi)型二4.間接TPMS與直接TPMS比較系統(tǒng)類(lèi)型測(cè)量參數(shù)工作原理測(cè)量精度實(shí)現(xiàn)成本可靠性直接式壓力、溫度、電壓智能傳感器直接檢測(cè)參數(shù)高高，至少需要4個(gè)高間接式車(chē)輪轉(zhuǎn)速通過(guò)ABS轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速低低，借助ABS進(jìn)行軟件升級(jí)即可低第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組件三一個(gè)直接TPMS系統(tǒng)包括4個(gè)或5個(gè)(取決于備胎是否裝備傳感器)輪胎模塊和一個(gè)中央接收器模塊。輪胎模塊由壓力傳感器、溫度傳感器、控制模塊(如ASIC或MCU)、發(fā)射器和天線以及電池組成，還可以包括更多的外部系統(tǒng)，如啟動(dòng)發(fā)射的低頻(LP)探測(cè)器(使模塊不僅僅作為發(fā)射器，還可以作為收發(fā)器使用)、慣性開(kāi)關(guān)或無(wú)內(nèi)置電池的電源等裝置。NHTSA并不要求這些功能，但它們可以使系統(tǒng)更加完善。一個(gè)簡(jiǎn)單的接收器模塊由一根中央天線、一個(gè)接收器IC和一個(gè)與車(chē)輛其余部分相連接的接口組成。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)直接式TPMS的結(jié)構(gòu)與工作原理四直接式TPMS主要由安裝在汽車(chē)輪胎內(nèi)的壓力、溫度傳感器和信號(hào)處理單元(MCU)、RF發(fā)射器組成的TPMS發(fā)射模塊，和安裝在汽車(chē)駕駛臺(tái)上的包括數(shù)字信號(hào)處理單元(MCU)的BY接收器、液晶顯示器(LCD)組成。直接式TPMS的結(jié)構(gòu)第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)直接式TPMS的結(jié)構(gòu)與工作原理四1．TPMS傳感器TPMS傳感器是一個(gè)集成了半導(dǎo)體壓力傳感器、半導(dǎo)體溫度傳感器、數(shù)字信號(hào)處理單元和電源管理器的片上系統(tǒng)模塊。TPMS的壓力傳感器都是用基于MEMS技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的，主要有硅集成電容式壓力傳感器，硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋，作為力電變換測(cè)量的電路，其測(cè)量精度能達(dá)0.01％～0.03％FS。硅壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如下圖所示。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)直接式TPMS的結(jié)構(gòu)與工作原理四TPMS壓力傳感器是一個(gè)在片上的系統(tǒng)模塊，其壓阻式模塊內(nèi)部典型架構(gòu)如下圖所示，包括整合了硅顯微機(jī)械加工的壓力傳感器、溫度傳感器、加速度計(jì)、電池電壓檢測(cè)、內(nèi)部時(shí)鐘、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、取樣／保持(S／H)、SPI口，校準(zhǔn)(Calibration)、數(shù)據(jù)管理(Data)、ID碼的數(shù)字信號(hào)處理單元，模塊具有掩膜可編程性，即可以利用客戶專(zhuān)用軟件進(jìn)行配置。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)直接式TPMS的結(jié)構(gòu)與工作原理四由下圖所示的壓阻式傳感器模塊的剖面清晰可見(jiàn)，它是由MEMS壓力傳感器和半導(dǎo)體SoC電路，用集成電路工藝做在一個(gè)封閉的裝置里。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)直接式TPMS的結(jié)構(gòu)與工作原理四在封裝的上方留有一個(gè)壓力／溫度導(dǎo)入孔，將壓力直接導(dǎo)人在壓力傳感器的應(yīng)力薄膜上(圖9-25)，周邊固定的圓形應(yīng)力薄膜內(nèi)壁由半導(dǎo)體應(yīng)變片組成惠斯頓測(cè)量電橋；同時(shí)這個(gè)孔還將環(huán)境溫度直接導(dǎo)人半導(dǎo)體溫度傳感器上。2．壓力／溫度信號(hào)處理與發(fā)射壓力／溫度信號(hào)經(jīng)TPMS傳感器模塊內(nèi)的ASIC／SoC電路的處理，通過(guò)其SPI口傳輸給安裝在發(fā)射模塊內(nèi)的信號(hào)處理單元(MCU)，綜合成數(shù)據(jù)流再進(jìn)入同一封裝內(nèi)的RF發(fā)射IC，按設(shè)定的超高頻率(UHF)調(diào)制發(fā)射給安裝在駕駛臺(tái)內(nèi)的接收器，如下圖所示。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)2．壓力／溫度信號(hào)處理與發(fā)射為了縮小汽車(chē)輪胎內(nèi)的測(cè)量、信號(hào)處理IC所占面積與發(fā)射模塊的體積，壓力／溫度信號(hào)處理與發(fā)射也采用組合的片上系統(tǒng)(SoC)，如ATMEL的ATAR862、Motorola的MC68HC908RF2，它們都是將一片MCU、一片超高頻(UHF)RF發(fā)送器整合在同一封裝內(nèi)。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)2．壓力／溫度信號(hào)處理與發(fā)射MCU一般為4bit或8bitCPU核，包括時(shí)鐘管理、EEPROM、RAM、多個(gè)計(jì)時(shí)器、多個(gè)I／0口、內(nèi)部晶振等，其結(jié)構(gòu)已為大家熟知。UHFRF發(fā)送器以ATAR862為例，其內(nèi)部嵌入的是T5754UHFASK／FSKRF發(fā)送器，T5754內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)3．TPMS發(fā)射模塊的安裝由于現(xiàn)在的汽車(chē)大多都取消了內(nèi)胎，因此給TPMS發(fā)射模塊安裝帶來(lái)了極大的方便，目前TPMS發(fā)射模塊在汽車(chē)輪胎內(nèi)的安裝有兩種方式，一是利用氣門(mén)嘴安裝，二是利用緊箍扣安裝在輪轂上。4．TPMS接收器和顯示器TPMS接收器由UHFASK／FSKRF接收IC和信號(hào)處理MCU、鍵盤(pán)、LCD顯示器組成。RF接收IC和信號(hào)處理MCU安裝在一個(gè)盒子里，可安裝在汽車(chē)儀表箱內(nèi)，帶控制鍵盤(pán)的LCD顯示器可安裝在駕駛臺(tái)上，LCD顯示器能實(shí)時(shí)顯示每個(gè)輪胎的壓力、溫度每個(gè)輪胎的ID識(shí)別碼及聲光報(bào)警。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)5．TPMS系統(tǒng)方案由SPl2傳感器模塊、ATAR862、T5743、AVRMCU主要芯片可以組成整套TPMS系統(tǒng)(如下圖)，一輛轎車(chē)需要4個(gè)TPMS發(fā)射模塊(備胎還需要1個(gè))，1個(gè)TPMS接收器。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)6．器件的選擇由于TPMS發(fā)射模塊工作在劇烈振動(dòng)、環(huán)境溫差變化很大和不便于隨時(shí)檢修的條件下，因此要求所有的器件具有很好的可靠性和穩(wěn)定性，能適應(yīng)工作在-40℃～+125℃溫度范圍。為了縮小TPMS發(fā)射模塊的體積、節(jié)省功耗和增強(qiáng)功能，需要盡可能的選用復(fù)合芯片。7．系統(tǒng)節(jié)電設(shè)計(jì)為了提高TPMS發(fā)射模塊在一節(jié)鋰電池下能工作3～5年，系統(tǒng)節(jié)電是一個(gè)十分重要的課題，因此只有在大多數(shù)時(shí)間讓系統(tǒng)處在睡眠狀態(tài)，才能省電與延長(zhǎng)電池壽命。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)8．輪胎壓力與使用壽命輪胎的使用壽命，在很大程度上和輪胎的使用條件、車(chē)輛的技術(shù)性能、駕駛員的操作水平以及企業(yè)對(duì)輪胎的管理工作質(zhì)量等有直接的關(guān)系。氣壓（%）行駛里程（%）氣壓（%）行駛里程（%）1001007050959765409088603385805530807050277560

不同氣壓下的行駛里程表第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)9．TPMS的作用汽車(chē)輪胎溫度越高，輪胎的強(qiáng)度越低，變形越大(一般溫度不能超過(guò)80℃，當(dāng)溫度達(dá)到95℃時(shí)，輪胎的情況非常危險(xiǎn))，每升高1℃，輪胎磨損就增加2％；行駛速度每增加一倍，輪胎行駛里程降低50％。因此，不允許超溫超速行駛。

TPMS的發(fā)展趨勢(shì)①系統(tǒng)需進(jìn)一步集成化。②系統(tǒng)無(wú)源化。③系統(tǒng)的可靠性需進(jìn)一步增強(qiáng)。第二節(jié)輪胎壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)第二代汽車(chē)儀表的原理是基于電測(cè)原理，通過(guò)間接測(cè)量，稱(chēng)之為電氣式儀表電信號(hào)來(lái)獲得信息。第四代產(chǎn)品，即步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字式儀表。第三代為模擬電路電子式。第一代是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械儀表，也就是機(jī)械機(jī)芯表第三節(jié)電子儀表電子儀表簡(jiǎn)述一1．轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速。一種數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表電路如下圖所示，這種轉(zhuǎn)速表由一個(gè)U1和U2-a等組成的輸入信號(hào)調(diào)節(jié)器、一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器為U3、兩個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)器U4和U5帶動(dòng)兩個(gè)電子顯示裝置DISP1和DISP2、一個(gè)主時(shí)鐘為U6和一個(gè)電源穩(wěn)壓器U7等組成。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二1．轉(zhuǎn)速表目前在汽車(chē)電子儀表中，多數(shù)由微機(jī)控制的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二2．車(chē)速表車(chē)速表主要用來(lái)指示汽車(chē)行駛速度。即通過(guò)采用車(chē)速傳感器的測(cè)量信號(hào)，計(jì)算并顯示汽車(chē)時(shí)速的大小。車(chē)速的計(jì)算通常用兩種方法。一種是計(jì)算固定時(shí)間內(nèi)傳感器輸出的脈沖數(shù)量，另一種方法是測(cè)量固定脈沖周期所用時(shí)間。最常見(jiàn)的車(chē)速表傳感器如下圖所示。這是一種采用內(nèi)置式光電耦合器的車(chē)速傳感器結(jié)構(gòu)。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二車(chē)速表系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。車(chē)載微機(jī)隨時(shí)接收車(chē)速表傳感器送出的電壓脈沖信號(hào)，并計(jì)算在單位時(shí)間里車(chē)速傳感器發(fā)出的脈沖信號(hào)次數(shù)，再根據(jù)計(jì)時(shí)器提供的時(shí)間參考值，經(jīng)計(jì)算處理可得到汽車(chē)行駛速度，并通過(guò)微機(jī)指令讓顯示器顯示出來(lái)。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二左圖和右圖所示為一種帶有磁性電阻元件的車(chē)速傳感器電路圖，該傳感器采用一個(gè)多極磁鐵附加在驅(qū)動(dòng)軸上，當(dāng)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵隨之旋轉(zhuǎn)而使磁力線發(fā)生變化。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二3．里程表汽車(chē)的里程表用于累計(jì)、儲(chǔ)存和顯示汽車(chē)所走過(guò)的路程，既有在需要的時(shí)候重新置值的短途表，也有用來(lái)指示汽車(chē)走過(guò)的總里程表。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二4．電壓顯示器電壓顯示器在于指示汽車(chē)電源的電壓，即指示蓄電池充、放電電量的大小以及充、放電的情況。5．冷卻液溫度表、機(jī)油壓力表為了及時(shí)了解和掌握汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除可能出現(xiàn)的故障，汽車(chē)上均裝有汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度表和機(jī)油（潤(rùn)滑油）壓力表。6．冷卻液報(bào)警電路下圖所示為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液報(bào)警電路。若冷卻液液位正常，則傳感器通過(guò)液體接地，圖中a點(diǎn)電位為零。當(dāng)接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，液位報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行自檢。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二7．燃油表電子燃油表可以隨時(shí)測(cè)量并顯示汽車(chē)油箱內(nèi)的燃油情況，一般采用柱狀或其它圖形方式來(lái)提醒駕駛員油箱內(nèi)可用的剩余燃油量。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二8．聲音報(bào)警器由于有時(shí)憑視覺(jué)容易看漏，故在有的汽車(chē)上還用到聲音傳遞信息的電子裝置，除上面介紹的蜂鳴報(bào)警器以外，還有諧音器及聲音合成器等，用來(lái)提醒駕駛員有關(guān)汽車(chē)的一些狀態(tài)。第三節(jié)電子儀表常用的電子儀表二a．請(qǐng)檢查車(chē)門(mén)（車(chē)門(mén)半開(kāi)時(shí)）；b．請(qǐng)系好安全帶（忘系安全帶時(shí)）；c．請(qǐng)檢查手制動(dòng)器（忘記停車(chē)制動(dòng)，離開(kāi)時(shí)）；d．請(qǐng)檢查車(chē)燈（當(dāng)車(chē)燈一直未關(guān)時(shí)）；e．請(qǐng)檢查車(chē)鑰匙（當(dāng)鑰匙還插在門(mén)鎖上時(shí)）；f．請(qǐng)加燃油（燃油不夠時(shí)）。1．ED-02型電子組合儀表下圖所示為ED-02電子組合儀表。第三節(jié)電子儀表汽車(chē)電子組合儀表三2．汽車(chē)智能組合儀表下圖所示為汽車(chē)智能組合儀表。第三節(jié)電子儀表汽車(chē)電子組合儀表三車(chē)用協(xié)議發(fā)展歷程一第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的名稱(chēng)概要通信速度組織/推動(dòng)單位CAN車(chē)身/動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，最有可能成為世界標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)用LAN協(xié)議1Mbit/sBOSCH公司VAN車(chē)身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，以法國(guó)為中心1Mbit/sISOJ1850車(chē)身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，以美國(guó)為中心10.4kbit/s41.6kbit/sFordMotor公司LIN車(chē)身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，液壓組件專(zhuān)用20kbit/sLIN協(xié)會(huì)IDB-C以CAN為基礎(chǔ)的控制用LAN協(xié)議250kbit/sIDM論壇TTP/C重視安全、按用途分類(lèi)的控制用LAN協(xié)議，時(shí)分多路復(fù)用(TDMA)2Mbit/s25Mbit/sTIT計(jì)算機(jī)技術(shù)公司TTCAN重視安全、按用途分類(lèi)的控制用LAN協(xié)議，時(shí)間同步的CAN1Mbit/sBOSCH公司Byteflight重視安全、按用途分類(lèi)的控制用LAN協(xié)議，通用時(shí)分多路復(fù)用(FTDMA)10Mbit/sBMW公司FlexRay重視安全、按用途分類(lèi)的控制用LAN協(xié)議5Mbit/sBMW公司DaimlerChrysler公司DDB/Optical音頻系統(tǒng)通信協(xié)議，將DDB作為音頻系統(tǒng)總線，采用光通信5.6Mbit/sC&C公司MOST信息系統(tǒng)通信協(xié)議，以歐洲為中心22.5Mbit/sBMW公司DaimlerChrysler公司IEEE1394信息系統(tǒng)通信協(xié)議，有轉(zhuǎn)化為1DB1394的動(dòng)向100Mbit/s1394工業(yè)協(xié)會(huì)1．局域網(wǎng)局域網(wǎng)是在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的資源共享和信息通信。連接到網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以是計(jì)算機(jī)、基于微處理器的應(yīng)用系統(tǒng)或控制裝置。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)二2．?dāng)?shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線指模塊間運(yùn)行數(shù)據(jù)的通道，即所謂信息高速公路，如下圖所示。第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3．模塊/節(jié)點(diǎn)模塊/節(jié)點(diǎn)是一種電子裝置，如溫度、壓力傳感器。傳感器是一個(gè)模塊裝置，根據(jù)溫度和壓力的不同將產(chǎn)生不同的電壓信號(hào)，這些電壓信號(hào)在數(shù)字裝置的輸入接口被轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)二4．局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所謂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就是網(wǎng)絡(luò)的物理連接方式。局域網(wǎng)的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有三種：星型、環(huán)型、總線型。第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5．鏈路鏈路指網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)拿襟w，分為有線和無(wú)線兩種類(lèi)型，目前汽車(chē)上使用的大多數(shù)鏈路都是有線網(wǎng)絡(luò)。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)二6．?dāng)?shù)據(jù)幀為了可靠地傳輸數(shù)據(jù)，通常將原始數(shù)據(jù)分割成一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù)單元即稱(chēng)為數(shù)據(jù)幀。第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)7．傳輸協(xié)議協(xié)議的三要素：①通信信息幀的格式；②通信信息幀的數(shù)據(jù)和控制信息；③確定事件傳輸?shù)捻樞蛞约八俣绕ヅ?。協(xié)議功能：差錯(cuò)監(jiān)測(cè)和糾正；分塊和重裝；排序；流量控制。8．傳輸仲裁當(dāng)多個(gè)使用者同時(shí)申請(qǐng)利用總線發(fā)送信息時(shí)，用于避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的機(jī)構(gòu)。保證信息按其重要程度來(lái)發(fā)送。1．A類(lèi)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)A類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)通信大部分采用UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）標(biāo)準(zhǔn)，A類(lèi)目前首選的標(biāo)準(zhǔn)是LIN。主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類(lèi)三2．B類(lèi)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)B類(lèi)中的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是CAN總線，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mb/s。第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3．高速總線系統(tǒng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)①C類(lèi)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。②安全總線和標(biāo)準(zhǔn)。③X-by-Wire總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。5．多媒體系統(tǒng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)多媒體網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議分為三種類(lèi)型，分別是低速、高速和無(wú)線。對(duì)應(yīng)SAE的分類(lèi)相應(yīng)為：IDB-C（IntelligentDataBUS-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless，其傳輸速率為250Kb/s-100Mb/s。主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類(lèi)三第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4．診斷系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議故障診斷是為了滿足OBDⅡ（ONBoardDiagnose）、OBDⅢ或E-OBD（European-OnBoardDiagnose）標(biāo)準(zhǔn)。1．CANCAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，最大通訊距離可達(dá)10km，最大通信速率可達(dá)1Mbps。CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)成幀處理。用于節(jié)點(diǎn)間傳遞數(shù)據(jù)，是網(wǎng)絡(luò)信息的主體。CAN2.0A采用的是11位的標(biāo)識(shí)符，而CAN2.0B采用的標(biāo)識(shí)符為29位，其格式如下表所示。主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹四第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)鏈路層幀格式SOF標(biāo)識(shí)控制位數(shù)據(jù)CRC應(yīng)答EOF1bit11bit或29bit遠(yuǎn)端請(qǐng)求保留數(shù)據(jù)長(zhǎng)度0-8byte

1bit

16bit2bit7bit幀起始仲裁域控制域數(shù)據(jù)域校驗(yàn)域確認(rèn)域幀結(jié)束主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹四第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)★CAN總線主要具有以下主要特性：①無(wú)破壞性的基于優(yōu)先競(jìng)爭(zhēng)的總線仲裁。②可借助接受濾波的多地址幀傳送。③具有錯(cuò)誤檢測(cè)與出錯(cuò)幀自動(dòng)重發(fā)送功能。④數(shù)據(jù)傳送方式可分?jǐn)?shù)據(jù)廣播式和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求式?！飻?shù)據(jù)幀的7個(gè)位域。幀起始域、以1位的主控電平作為幀的起始標(biāo)識(shí)。仲裁域(信息標(biāo)識(shí)符)、數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)，根據(jù)沖突原則，值越小，優(yōu)先越高?？刂朴颉h(yuǎn)端請(qǐng)求、保留位和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)域、用戶數(shù)據(jù)，0-8個(gè)字節(jié)。校驗(yàn)域、16位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。確認(rèn)域、其作用是通過(guò)將發(fā)送方的應(yīng)答空隙位上的隱性電平置為主控電平來(lái)進(jìn)行確認(rèn)。幀結(jié)束域、由7位隱性電平組成，幀與幀之間至少需要保留3位隱性電平的幀間隙。2．VANVAN(VehicleAreaNetwork)又稱(chēng)車(chē)輛局域網(wǎng),是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種,由法國(guó)的雷諾汽車(chē)公司和標(biāo)致集團(tuán)聯(lián)合開(kāi)發(fā)。VAN總線作為串行通訊網(wǎng)絡(luò),與一般總線相比,其數(shù)據(jù)通訊具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。VAN標(biāo)準(zhǔn)特別考慮了嚴(yán)峻的環(huán)境溫度、電磁干擾和振動(dòng)因素,尤其適用于需要現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹四第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3．LINLIN(LocalInterconnectNetwork)是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)中的分布式電子系統(tǒng)控制，LIN實(shí)現(xiàn)了一種具有成本效益的智能傳感器和執(zhí)行器的通訊方式。主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹四第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)LIN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4．MOSTMOST(MediaOrientedSystemTransport)是面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線，它是汽車(chē)業(yè)合作的成果，而不具備正式的標(biāo)準(zhǔn)。MOST總線專(zhuān)門(mén)用于滿足要求嚴(yán)格的車(chē)載環(huán)境。這種新的基于光纖的網(wǎng)絡(luò)能夠支持24.8Mbps的數(shù)據(jù)速率，與以前的銅纜相比具有減輕重量和減小電磁干擾(EMI)的優(yōu)勢(shì)。主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹四第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5．FlexRayFlexRay總線是一種用于汽車(chē)的高速可確定性的，具備故障容錯(cuò)的總線系統(tǒng)。能夠提供很多CAN網(wǎng)絡(luò)所不具有的可靠性特點(diǎn)。尤其是FlexRay具備的冗余通信能力可實(shí)現(xiàn)通過(guò)硬件完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測(cè)。FlexRay同時(shí)提供靈活的配置，可支持各種拓?fù)?，如總線、星型和混合拓?fù)?。主要?chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹四第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1）FlexRay在線控系統(tǒng)中的應(yīng)用FlexRay總線是一種用于汽車(chē)的高速可確定性的，具備故障容錯(cuò)的總線系統(tǒng)。能夠提供很多CAN網(wǎng)絡(luò)所不具有的可靠性特點(diǎn)。尤其是FlexRay具備的冗余通信能力可實(shí)現(xiàn)通過(guò)硬件完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測(cè)。主要車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹四第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2）FlexRay做通信網(wǎng)絡(luò)骨架目前，CAN網(wǎng)絡(luò)最高性能極限為1Mbps，而FlexRay兩個(gè)信道上的數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)10Mbps，總數(shù)據(jù)速率可達(dá)20Mbps。因此，F(xiàn)lexRay的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能是CAN的20倍之多。憑借高速率，可以將FlexRay作為整個(gè)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的骨架，用于連接動(dòng)力總成、底盤(pán)、車(chē)身、安全和多媒體應(yīng)用(有無(wú)支持FlexRay的應(yīng)用皆可)等多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。1．D2BOptical光纖D2BOptical是一種光纖通信系統(tǒng)，使用者可以將娛樂(lè)及信息產(chǎn)品與中央控制系統(tǒng)整合，不會(huì)與中央控制系統(tǒng)相互抵觸。D2B光纖網(wǎng)絡(luò)采用光纖以光波傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)按次序在光纖網(wǎng)絡(luò)中傳輸。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)五第四節(jié)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2．COMMAND網(wǎng)絡(luò)COMMAND網(wǎng)絡(luò)是一種獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)連接交通狀況記錄模塊與電視(TV)頻道譯碼模塊，資料由中央通信控制單元播放TV和結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航、地圖系統(tǒng)，指示駕駛員如何避開(kāi)交通擁塞道路。3．CellPortLabs移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)電話與D2B光纖永久連接，當(dāng)移動(dòng)電話使用TMC／GSM與交通信息中心連接時(shí)，移動(dòng)電話通過(guò)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)與交通狀況記錄模塊傳遞資料，進(jìn)行導(dǎo)航系統(tǒng)指示，與汽車(chē)使用共通的接口，行車(chē)時(shí)也可同時(shí)打電話。4．USB英特爾與微軟大力推動(dòng)個(gè)人電腦的外嗣設(shè)備配上USB萬(wàn)用連接器，即插即用。5．OSEK開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)系統(tǒng)兼容于車(chē)內(nèi)的電子產(chǎn)品接口，將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、軟件接口及管理網(wǎng)絡(luò)與通信功能都條理化。已成為車(chē)上基本操作系統(tǒng)。一、車(chē)載診斷系統(tǒng)概述汽車(chē)診斷是指在汽車(chē)整車(chē)不解體的條件下，運(yùn)用科學(xué)的方法和手段，確定汽車(chē)的技術(shù)狀況，查明故障部位及原因的技術(shù)，包括汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)與診斷，汽車(chē)底盤(pán)的檢測(cè)與診斷，汽車(chē)車(chē)身和附件的檢測(cè)與診斷以及汽車(chē)尾氣排放污染物的檢測(cè)等內(nèi)容。第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)OBDⅠ（第一代車(chē)載診斷系統(tǒng)）OBDⅡ（第二代車(chē)載診斷系統(tǒng)）OBDⅢ（第三代車(chē)載診斷系統(tǒng)）OBDⅠ最早在1991年由美國(guó)加州規(guī)定使用，用于監(jiān)測(cè)排放系統(tǒng)失效，當(dāng)時(shí)功能相對(duì)簡(jiǎn)單，僅監(jiān)測(cè)氧傳感器、排氣再循環(huán)系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。OBDⅢ系統(tǒng)將汽車(chē)的檢測(cè)、維護(hù)和管理融為一體，以滿足環(huán)境保護(hù)的要求。OBDⅢ系統(tǒng)能夠分別進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車(chē)身等系統(tǒng)的電子控制單元（ECU）中去讀取故障碼和其他相關(guān)數(shù)據(jù)，并利用小型車(chē)載通訊系統(tǒng)。第二代的OBD系統(tǒng)在通訊方面規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)化的16針診斷座DLC（DataLinkConnector），每針都有指定的功能；標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議；標(biāo)準(zhǔn)化的故障碼DTC；同時(shí)增設(shè)了催化轉(zhuǎn)化器中的催化劑的老化檢測(cè)，失火檢測(cè)及燃油蒸發(fā)物收集系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)等。二、車(chē)載診斷系統(tǒng)原理車(chē)載診斷系統(tǒng)中的診斷軟件、汽車(chē)上的各種傳感器、電子控制系統(tǒng)自身、各種執(zhí)行元件以及外圍診斷設(shè)備一起共同組成了OBD系統(tǒng)，其硬件系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示：第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)二、車(chē)載診斷系統(tǒng)原理汽車(chē)在行駛過(guò)程，OBD系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各傳感器、電子控制系統(tǒng)和執(zhí)行元件的輸入和輸出信息，具體原理如下圖所示。第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)三、故障碼的分類(lèi)和意義第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)1．故障碼的分類(lèi)OBDⅡ?qū)⒐收洗a分為A、B、C、D四種類(lèi)型。A類(lèi)故障碼是與排放相關(guān)的故障碼。B類(lèi)故障碼是次嚴(yán)重的一類(lèi)排放問(wèn)題。C類(lèi)故障碼點(diǎn)亮MIL燈（或其它報(bào)警燈），但D類(lèi)故障碼不點(diǎn)亮MIL燈。2．故障碼代表的意義SAE規(guī)定OBDⅡ的故障碼由5位組成，其中首位為英文字母，代表被監(jiān)測(cè)到的故障系統(tǒng)，如P表示動(dòng)力系統(tǒng)，B表示車(chē)身，C表示底盤(pán)，U表示網(wǎng)絡(luò)；第二位到第五位為數(shù)字碼，具體的意義如下圖所示：三、故障碼的分類(lèi)和意義第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)目前，安裝OBDⅡ各車(chē)型的故障診斷連接器統(tǒng)一為16針型，均安裝在駕駛室內(nèi)位于駕駛員側(cè)儀表板下方，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：三、故障碼的分類(lèi)和意義第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)OBDⅡ故障診斷連接器各引腳的含義如下表所示：引腳用途引腳用途1生產(chǎn)廠家自行設(shè)定9生產(chǎn)廠家自行設(shè)定2美款車(chē)診斷用BUS+線，SAEJ185010美款車(chē)診斷用BUS—線，SAEJ18503生產(chǎn)廠家自行設(shè)定11生產(chǎn)廠家自行設(shè)定4車(chē)身搭鐵12生產(chǎn)廠家自行設(shè)定5信號(hào)搭鐵13生產(chǎn)廠家自行設(shè)定6生產(chǎn)廠家自行設(shè)定14生產(chǎn)廠家自行設(shè)定7歐款車(chē)診斷用K線，ISO0914115歐款車(chē)診斷用L線，ISO091418生產(chǎn)廠家自行設(shè)定16接蓄電池“+”極三、故障碼的分類(lèi)和意義第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)3．故障診斷測(cè)試模式目前，使用OBDII解碼器可以進(jìn)行OBDII主動(dòng)測(cè)試，其中主要有9種診斷測(cè)試模式：①當(dāng)前動(dòng)力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)。②動(dòng)力系統(tǒng)凍結(jié)幀數(shù)據(jù)。③由動(dòng)力系統(tǒng)導(dǎo)致排放問(wèn)題的故障碼。④清除故障碼。⑤氧傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)果。⑥非連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果。⑦連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果。⑧對(duì)所需系統(tǒng)或元件進(jìn)行主動(dòng)測(cè)試。⑨所需的車(chē)輛信息。四、車(chē)載診斷協(xié)議第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)1．通信協(xié)議隨著電控技術(shù)的發(fā)展，使用外部診斷設(shè)備來(lái)讀取汽車(chē)電控單元中存儲(chǔ)的故障碼以及通過(guò)和電控單元直接對(duì)話來(lái)獲得數(shù)據(jù)流信息或者執(zhí)行元件測(cè)試變得越來(lái)越普遍，成為最主流的診斷技術(shù)方式。1）A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2）B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3）C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2．協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)1）ISO14230協(xié)議2）ISO15765協(xié)議五、車(chē)載診斷的發(fā)展趨勢(shì)第五節(jié)車(chē)載診斷系統(tǒng)隨著目前無(wú)線通訊、人機(jī)交換界面以及電控技術(shù)的發(fā)展，車(chē)載診斷及維護(hù)將會(huì)發(fā)生革命性的發(fā)展。這種發(fā)展趨勢(shì)將使車(chē)輛在正常行駛時(shí)車(chē)載診斷和維修也可正常進(jìn)行，這就是現(xiàn)階段熱門(mén)發(fā)展技術(shù)—遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)（RD&M）。THANKS!THEEND

湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院汽車(chē)電子與控制技術(shù)教育部工程研究中心汽車(chē)電子技術(shù)汽車(chē)電子技術(shù)第十章智能汽車(chē)控制技術(shù)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院教育部汽車(chē)電子工程研究中心一

概述無(wú)人駕駛控制系統(tǒng)從技術(shù)角度一般可分為感知層、認(rèn)知層、決策規(guī)劃層、控制層和執(zhí)行層五個(gè)層面：1、感知層：利用各種傳感器將外界環(huán)境感知的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有效數(shù)據(jù)傳遞至認(rèn)知層。2、認(rèn)知層：將融合后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成認(rèn)知態(tài)勢(shì)圖，結(jié)合高精度融合定位，完成認(rèn)知后將數(shù)據(jù)傳遞到?jīng)Q策規(guī)劃層。一

概述3、決策規(guī)劃層主要根據(jù)前述處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)做出一個(gè)車(chē)輛行為的規(guī)劃后傳遞至控制層。4、控制層接收來(lái)自決策規(guī)劃層所輸出的路徑規(guī)劃軌跡，通過(guò)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行橫向、縱向協(xié)調(diào)控制，完成控制過(guò)程，然后傳遞至執(zhí)行層。5、執(zhí)行層是通過(guò)車(chē)輛底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)車(chē)輛行為的執(zhí)行，完成車(chē)輛的自動(dòng)駕駛功能。第二節(jié)圖像感知技術(shù)圖像是對(duì)客觀對(duì)象的一種相似性描述，在信息傳遞過(guò)程中扮演了重要的作用，同時(shí)也是人類(lèi)視覺(jué)的基礎(chǔ)。圖像是所有具有視覺(jué)效果的畫(huà)面，根據(jù)圖像記錄方式的不同，可分為兩大類(lèi)：模擬圖像和數(shù)字圖像。一、圖像與圖像處理概述1、圖像第二節(jié)圖像感知技術(shù)圖像處理是對(duì)圖像進(jìn)行分析、加工、處理，使其滿足視覺(jué)、心理及其他要求的技術(shù)，圖像處理是信號(hào)處理在圖像域上的一個(gè)應(yīng)用。圖像處理是信號(hào)處理的子類(lèi)，與計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能等領(lǐng)域也有密切的關(guān)系。很多傳統(tǒng)的一維信號(hào)處理的方法和概念仍然可以直接應(yīng)用在圖像處理上，比如降噪、量化等。然而，圖像屬于二維信號(hào)，和一維信號(hào)相比，它有自己特殊的一面，處理的方式和角度也有所不同。2、圖像處理第二節(jié)圖像感知技術(shù)圖像工程的三個(gè)層次依次為圖像處理、圖像分析和圖像理解?！飯D像處理著重強(qiáng)調(diào)圖像到圖像之間的變換?！飯D像分析是對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，以獲得它們的客觀信息從而建立對(duì)圖像的描述。★圖像理解的重點(diǎn)是在圖像分析的基礎(chǔ)上，借助知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)一步研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和他們之間的相互聯(lián)系，并得出對(duì)圖像內(nèi)容含義的理解以及對(duì)原來(lái)客觀場(chǎng)景的解釋?zhuān)瑥亩笇?dǎo)和規(guī)劃行動(dòng)。3、圖像工程的三個(gè)層次第二節(jié)圖像感知技術(shù)駕駛車(chē)輛所需的主要信息可以通過(guò)視覺(jué)傳感器獲得視頻信號(hào)包含大量的交通環(huán)境信息，但視覺(jué)傳感需要復(fù)雜的機(jī)器視覺(jué)和圖像理解技術(shù)。與其他傳感器不同，視覺(jué)傳感器圖像中包含豐富的信息，涵蓋駕駛所需的所有相關(guān)信息。場(chǎng)景理解方法是圖像的發(fā)展方向,與激光雷達(dá)、雷達(dá)或超聲波傳感器相比，利用相機(jī)的場(chǎng)景理解需要更強(qiáng)大的算法支持。二、智能汽車(chē)視覺(jué)感知技術(shù)的發(fā)展第二節(jié)圖像感知技術(shù)當(dāng)前，攝像頭已經(jīng)部署在輔助駕駛系統(tǒng)中,用于橫向控制與縱向控制。更甚者，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)上是雷達(dá)或激光雷達(dá)傳感器的領(lǐng)域，也已經(jīng)采用了單目攝像機(jī)。國(guó)外對(duì)機(jī)器視覺(jué)的研究較早，于上世紀(jì)50年代就開(kāi)始研究二維圖像的識(shí)別，發(fā)展到今日，已有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。目前，無(wú)人駕駛、紋理識(shí)別、目標(biāo)追蹤等領(lǐng)域都可運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)的相關(guān)理論和知識(shí)。二、智能汽車(chē)視覺(jué)感知技術(shù)的發(fā)展第二節(jié)圖像感知技術(shù)我國(guó)機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展起步較慢，但后勁十足。21世紀(jì)初到現(xiàn)在，我國(guó)已成為全世界機(jī)器視覺(jué)技術(shù)需求最多的國(guó)家之一，在工業(yè)領(lǐng)域，基于機(jī)器視覺(jué)的智能分揀技術(shù)在各大廠商得到廣泛的應(yīng)用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，駕駛員輔助系統(tǒng)將演變?yōu)榘踩斤@著高于人類(lèi)駕駛員的協(xié)同自動(dòng)駕駛，并與其他交通參與者合作，在所有交通狀況下都能實(shí)現(xiàn)。自20世紀(jì)80年代末以來(lái)，自動(dòng)駕駛，絕大多數(shù)令人印象深刻的早期結(jié)果都是基于視覺(jué)感知的。二、智能汽車(chē)視覺(jué)感知技術(shù)的發(fā)展第二節(jié)圖像感知技術(shù)（一）交通信號(hào)燈識(shí)別：對(duì)于交通信號(hào)燈的處理方法，有基于傳統(tǒng)的圖像處理方法,也有用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的識(shí)別。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的訓(xùn)練樣本避免過(guò)擬合的風(fēng)險(xiǎn)，目前的大多數(shù)方法都是在各種顏色空間中利用信號(hào)燈顏色進(jìn)行分割得到感興趣區(qū)域，然后再通過(guò)信號(hào)燈所特有的形狀特征和角點(diǎn)特征等進(jìn)行進(jìn)一步的判定。在圖像處理算法設(shè)計(jì)中，為了提高算法的準(zhǔn)確性與時(shí)效性，一般只關(guān)注局部感興趣區(qū)域而不是整個(gè)圖像區(qū)域。三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)基于顏色分割與特征匹配相結(jié)合的方法，主要分為如下三個(gè)步驟：1、顏色分割①基于RGB顏色空間的識(shí)別算法②基于HIS顏色空間的識(shí)別算法③基于HSV顏色空間的識(shí)別算法2、感興趣區(qū)域提取3、信號(hào)燈區(qū)域判定與識(shí)別三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)（二）交通標(biāo)識(shí)識(shí)別交通標(biāo)志作為前方道路信息的載體，它可以為駕駛員提供前方的道路信息，保障行人和駕駛員的安全。1、交通標(biāo)識(shí)的檢測(cè)（1）基于顏色的檢測(cè)方法（2）基于形狀的檢測(cè)方法（3）顏色和形狀相結(jié)合的檢測(cè)方法三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)（二）交通標(biāo)識(shí)識(shí)別2、交通標(biāo)識(shí)的識(shí)別（1）模板匹配的方法（2）基于學(xué)習(xí)機(jī)制的方法（3）基于局部特征的匹配方法。三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)（三）行人檢測(cè)行人檢測(cè)要解決的問(wèn)題是：找出圖像或視頻幀中所有的行人，包括位置和大?。换跈C(jī)器學(xué)習(xí)的方法是現(xiàn)階段行人檢測(cè)算法的主流：采用的分類(lèi)器有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，SVM，AdaBoost，隨機(jī)森林等計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域常用的算法。1、HOG+SVM2、ICF+AdaBoost3、CascadeCNN三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)（四）動(dòng)態(tài)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤1、動(dòng)態(tài)目標(biāo)檢測(cè)：（1）光流法；（2）背景差分法；（3）幀間差分法2、動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤（1）基于主動(dòng)輪廓的跟蹤；（2）基于特征的跟蹤；（3）基于區(qū)域的跟蹤；（4）基于模型的跟蹤。三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)（五）路面檢測(cè)基于視覺(jué)的道路檢測(cè)算法主要分為兩種類(lèi)型，分別為基于圖像特征和基于分類(lèi)器的道路可行駛區(qū)域檢測(cè)算法?；趫D像特征的道路檢測(cè)算法又可以被細(xì)分為基于圖像紋理特征和基于圖像顏色特征的道路檢測(cè)算法。主要通過(guò)區(qū)分可行駛道路區(qū)域和非可行駛區(qū)域顏色的不同來(lái)檢測(cè)道路?；诜诸?lèi)器的道路檢測(cè)算法常利用標(biāo)記有道路區(qū)域的圖像進(jìn)行訓(xùn)練得到分類(lèi)器，并使用此分類(lèi)器對(duì)圖像進(jìn)行道路區(qū)域的檢測(cè)。三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)（六）雙目立體視覺(jué)現(xiàn)階段的雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)依照處理順序可分為五個(gè)環(huán)節(jié)。左右圖像的獲取、相機(jī)標(biāo)定、圖像極線校正、立體匹配生成視差圖、利用視差圖三維重建。三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法雙目立體視覺(jué)處理流程第二節(jié)圖像感知技術(shù)（六）雙目立體視覺(jué)現(xiàn)階段的雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)依照處理順序可分為五個(gè)環(huán)節(jié)。左右圖像的獲取、相機(jī)標(biāo)定、圖像極線校正、立體匹配生成視差圖、利用視差圖三維重建。1、局部立體匹配算法2、全局立體匹配算法3、半全局立體匹配算法三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法第二節(jié)圖像感知技術(shù)（七）基于深度學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)自從2012年卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)視覺(jué)問(wèn)題上取得突破，使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物體檢測(cè)算法層出不窮，主要分為單階段和二階段兩類(lèi)算法。YOLO模型是單階段模型的代表，它沒(méi)有提出候選區(qū)域的過(guò)程，而是直接將提出候選區(qū)域和分類(lèi)統(tǒng)一為一個(gè)邊界框回歸的問(wèn)題，將整張圖片作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，在輸出層對(duì)邊界框位置信息和類(lèi)別進(jìn)行回歸，實(shí)現(xiàn)了端到端的學(xué)習(xí)過(guò)程。R-CNN系列算法是典型的二階段算法，它把物體檢測(cè)這個(gè)問(wèn)題分為兩個(gè)步驟進(jìn)行檢測(cè)。三、智能汽車(chē)視覺(jué)感知方法一、激光雷達(dá)工作原理激光雷達(dá)通過(guò)自身發(fā)射多束光波并接收反射信號(hào)，計(jì)算物體和自身之間的距離，生成周?chē)h(huán)境的三維點(diǎn)云地圖。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)二、激光雷達(dá)的分類(lèi)：1、機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)機(jī)械式激光雷達(dá)由發(fā)收器和微孔馬達(dá)組成，微孔馬達(dá)實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的360°旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)廣角度的掃描。2、固態(tài)式激光雷達(dá)固態(tài)激光雷達(dá)使用微電機(jī)系統(tǒng)、光學(xué)相控陣列等電子部件替代傳統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，在固定的水平和垂直角度進(jìn)行掃描。3、其他激光雷達(dá)非重復(fù)式掃描激光雷達(dá)，利用非重復(fù)式的掃描，使得掃描視野面積隨時(shí)間增大。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：目前主流的激光雷達(dá)點(diǎn)云目標(biāo)檢測(cè)算法都以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主，具有代表性的有VoxelNet、PointRCNN、PointNet++、STD等，網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，需要大量激光雷達(dá)數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，且代碼量較大且復(fù)雜。傳統(tǒng)的激光雷達(dá)檢測(cè)算法可以適應(yīng)簡(jiǎn)單的交通場(chǎng)景，針對(duì)不同的交通場(chǎng)景下設(shè)置不同的手工參數(shù)和閾值實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，但缺失一定靈活性，因此需要對(duì)算法進(jìn)一步改進(jìn)，使其適應(yīng)更為復(fù)雜多變的交通場(chǎng)景。在傳統(tǒng)的激光雷達(dá)檢測(cè)算法中，地面分割以PCL庫(kù)的RANSAC算法為代表，聚類(lèi)以PCL庫(kù)的歐式聚類(lèi)為代表。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：1、地面分割RANSAC(RandomSampleConsensus)隨機(jī)采樣一致性算法，它采用迭代的方式從一組包含離群的被觀測(cè)數(shù)據(jù)中估算出數(shù)學(xué)模型的參數(shù)。RANSAC的基本假設(shè)是：a) “內(nèi)群”數(shù)據(jù)可以通過(guò)幾組模型的參數(shù)來(lái)敘述其分布，而“離群”數(shù)據(jù)則是不適合模型化的數(shù)據(jù)。b) 數(shù)據(jù)會(huì)受噪聲影響，噪聲指的是”離群”數(shù)據(jù)，例如極端的噪聲,錯(cuò)誤解釋有關(guān)數(shù)據(jù)或不正確的假設(shè)。c) RANSAC假定，給定一組（通常很?。┑膬?nèi)群，存在一個(gè)程序，這個(gè)程序可以估算最佳解釋或最適用于這一數(shù)據(jù)模型的參數(shù)。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：利用RANSAC算法擬合直線和平面，利用生成的200個(gè)高斯分布數(shù)據(jù)和100個(gè)噪聲數(shù)據(jù)，擬合二維直線。隨機(jī)選擇兩個(gè)點(diǎn)，計(jì)算其他點(diǎn)到該直線y=kx+b的距離，距離小于閾值則為內(nèi)群點(diǎn)，距離大于閾值則為離群點(diǎn)，在迭代次數(shù)之內(nèi)，內(nèi)群點(diǎn)總數(shù)最多的，則為需要擬合的直線和滿足要求的內(nèi)群數(shù)據(jù)點(diǎn)。隨機(jī)創(chuàng)建平面ax+by+cz=d，計(jì)算其他點(diǎn)到該平面的距離，求出需要的內(nèi)群點(diǎn)和平面。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：在激光雷達(dá)點(diǎn)云的平面分割中，其實(shí)就是想辦法找出代表地面的平面。綠色的點(diǎn)為打在地面上的點(diǎn)，紅色的點(diǎn)為打在障礙物上的點(diǎn)。打在地面上的點(diǎn)基本上是處在一個(gè)平面上的，目標(biāo)就是找到這個(gè)平面，然后將距離此平面一定距離內(nèi)的點(diǎn)分割成地面。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：下圖左為原始點(diǎn)云圖，圖右為使用PCL的RANSAC算法濾除出來(lái)的地面點(diǎn)云。可以看出，簡(jiǎn)單的交通場(chǎng)景下的地面分割效果還是較為良好的，計(jì)算時(shí)間也滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)原始點(diǎn)云圖地面點(diǎn)云圖三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：2、障礙物聚類(lèi)聚類(lèi)是對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)組成不同的集群，通常聚類(lèi)的方法有基于距離、基于質(zhì)心（K均值聚類(lèi)算法）、基于密度（DBSCAN算法）、基于連接性（Hierarchical聚類(lèi)）、基于分布（高斯分布）等。在處理點(diǎn)云聚類(lèi)的過(guò)程中，會(huì)有算法對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，利用機(jī)器學(xué)習(xí)中的傳統(tǒng)二維聚類(lèi)算法實(shí)現(xiàn)聚類(lèi)，但是喪失了點(diǎn)云三維的特性。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：利用三維點(diǎn)云進(jìn)行聚類(lèi)：對(duì)于大量無(wú)組織的三維點(diǎn)云，直接進(jìn)行聚類(lèi)的計(jì)算量很大。PCL的EuclideanClusterExtraction算法和floodfill算法在本質(zhì)上類(lèi)似，通過(guò)使用Kd-tree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算點(diǎn)云之間的歐幾里德距離來(lái)尋找最近鄰的點(diǎn)，在固定距離閾值以?xún)?nèi)的點(diǎn)云為一個(gè)子集合。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：利用三維點(diǎn)云進(jìn)行聚類(lèi)：算法流程：(1)創(chuàng)建Kd-tree對(duì)象，輸入一幀點(diǎn)云P；(2)創(chuàng)建空聚類(lèi)列表C，和需要被計(jì)算的點(diǎn)集隊(duì)列Q；(3)對(duì)點(diǎn)云P中的每一個(gè)點(diǎn)pi：a)添加每一個(gè)點(diǎn)pi到點(diǎn)集Q中；b)對(duì)點(diǎn)集Q中的每一個(gè)點(diǎn)pi：

i搜素點(diǎn)pi的最近鄰點(diǎn)，半徑為r的球體范圍內(nèi)，r<D_th，D_th為距離閾值；

ii對(duì)每個(gè)最近鄰點(diǎn)檢查，如果沒(méi)有被計(jì)算過(guò)，則加入到Q中重新處理；

iii最近鄰搜素完后得到一個(gè)聚類(lèi)，沒(méi)有則重新計(jì)算其他點(diǎn)。c)Q中的所有點(diǎn)處理完之后，添加聚類(lèi)到列表C中，Q重置為空；(4)當(dāng)P中所有點(diǎn)處理完之后，C為所有的聚類(lèi)。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：利用三維點(diǎn)云進(jìn)行聚類(lèi)：歐式聚類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云的簡(jiǎn)單聚類(lèi)，為避免把所有物體全部聚類(lèi)上，可以使用最大最小高度差和高度值限制濾除掉不需要的點(diǎn)云聚類(lèi)完之后的障礙物，使用3Dboundingbox進(jìn)行標(biāo)注可視化，分割后的非地面點(diǎn)云成功聚類(lèi)，并使用AABB的3D包圍框可視化，方便后續(xù)算法處理。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)三、基于激光雷達(dá)的檢測(cè)算法：此外還有DBSCAN和K-means等聚類(lèi)算法，兩者都是快速處理二維數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)聚類(lèi)，然而對(duì)于高維數(shù)據(jù)處理上則有一定困難，會(huì)陷入“維數(shù)災(zāi)難”問(wèn)題。DBSCAN算法屬于基于密度的聚類(lèi)算法，不同于K-means算法，它不需要設(shè)置聚類(lèi)簇?cái)?shù)的個(gè)數(shù)，因此最終聚類(lèi)的點(diǎn)云簇的數(shù)目是根據(jù)實(shí)際情況得出的。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)K-means聚類(lèi)原始數(shù)據(jù)DBSCAN聚類(lèi)效果DBSCAN聚類(lèi)原始數(shù)據(jù)K-means聚類(lèi)效果四、基于激光雷達(dá)的SLAM算法：SLAM是simultaneouslocalizationandmapping的縮寫(xiě)，意為同時(shí)定位與建圖，主要用于解決機(jī)器人在未知環(huán)境中的定位與建圖問(wèn)題。在使用機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程得到機(jī)器人位置估計(jì)后，我們可以使用測(cè)距單元得到的周?chē)h(huán)境信息更正機(jī)器人的位置。上述更正過(guò)程一般通過(guò)提取環(huán)境特征，然后在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)后重新觀測(cè)特征的位置實(shí)現(xiàn)。同時(shí)定位與地圖構(gòu)建(SLAM)問(wèn)題總是被稱(chēng)作“雞和蛋”的問(wèn)題：即定位和建圖互相依賴(lài)，地圖的構(gòu)建依賴(lài)于準(zhǔn)確定位，而準(zhǔn)確的定位又依賴(lài)于準(zhǔn)確的地圖。定位與地圖估計(jì)之間的相互依賴(lài)使SLAM問(wèn)題變得非常困難。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)四、基于激光雷達(dá)的SLAM算法：1、基于卡爾曼濾波的SLAM算法此算法中假設(shè)系統(tǒng)為高斯系統(tǒng)或近似為線性高斯系統(tǒng)。通過(guò)使用前一時(shí)刻的信息，結(jié)合當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)輸入和觀測(cè)輸入估計(jì)機(jī)器人準(zhǔn)確位置，此處的測(cè)量數(shù)據(jù)一般稱(chēng)作地標(biāo)，將持續(xù)不斷的對(duì)上述機(jī)器人位置和周?chē)h(huán)境中地標(biāo)位置進(jìn)行估計(jì)。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)四、基于激光雷達(dá)的SLAM算法：2、基于粒子濾波的SLAM算法粒子濾波算法的核心思想是利用一系列隨機(jī)樣本的加權(quán)和近似后驗(yàn)概率密度函數(shù)，通過(guò)求和來(lái)近似積分操作。濾波過(guò)程中，通過(guò)對(duì)變量大量采樣及其相應(yīng)的權(quán)值來(lái)近似表示概率密度函數(shù)。(1)預(yù)測(cè)階段：粒子濾波首先根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)預(yù)測(cè)生成大量的采樣，稱(chēng)之為粒子，利用這些粒子的加權(quán)和來(lái)逼近后驗(yàn)概率密度。(2)校正階段：隨著觀測(cè)值的依次到達(dá)，為每個(gè)粒子計(jì)算相應(yīng)的重要性權(quán)值，越有可能獲得觀測(cè)的粒子，獲得的權(quán)重越高。(3)重采樣階段：根據(jù)權(quán)值的比例重新分布采樣粒子，下一輪濾波中，再將重采樣過(guò)后的粒子集輸入到狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程中，就能夠獲得新的預(yù)測(cè)粒子了。(4)地圖估計(jì)：對(duì)于每個(gè)采樣的粒子，通過(guò)其采樣的軌跡與觀測(cè)，計(jì)算出相應(yīng)的地圖估計(jì)。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)四、基于激光雷達(dá)的SLAM算法：3、基于優(yōu)化的SLAM算法SLAM算法為基于優(yōu)化的思想，即把所有狀態(tài)看成變量，把運(yùn)動(dòng)方程和觀測(cè)方程看成變量間的約束，構(gòu)造誤差函數(shù)，然后最小化這個(gè)誤差的二次型。在SLAM系統(tǒng)中，利用圖的均值表示地圖，每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示機(jī)器人軌跡的一個(gè)位置點(diǎn)和傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)集，箭頭指向的連接表示連續(xù)機(jī)器人位置點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)新節(jié)點(diǎn)加入，地圖就會(huì)依據(jù)空間中的節(jié)點(diǎn)箭頭的約束進(jìn)行計(jì)算更新。機(jī)器人重新回到已構(gòu)建地圖的場(chǎng)景時(shí)，可以進(jìn)行回環(huán)檢測(cè)來(lái)消除累計(jì)誤差。第三節(jié)激光雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)毫米波雷達(dá)指工作在毫米波波段的雷達(dá)，通常指30~300GHz頻域(波長(zhǎng)為1~10mm)的電磁波，毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)隨著元器件水平的不斷提升，電路設(shè)計(jì)、天線技術(shù)等相關(guān)技術(shù)日益發(fā)展和不斷成熟，毫米波雷達(dá)在汽車(chē)方面的應(yīng)用也獲得了很大的發(fā)展。毫米波雷達(dá)具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)；毫米波雷達(dá)穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候全天時(shí)的特點(diǎn)；毫米波雷達(dá)的抗干擾能力優(yōu)于其他車(chē)載傳感器；相對(duì)激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)價(jià)格適中。第四節(jié)毫米波雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)一、毫米波雷達(dá)的工作原理毫米波雷達(dá)測(cè)距：把無(wú)線電波（毫米波）發(fā)送出去，然后接收回波，根據(jù)收發(fā)的時(shí)間差，測(cè)得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)和相對(duì)距離。確定目標(biāo)的距離公式為s=ct/2；毫米波雷達(dá)測(cè)速是基于多普勒效應(yīng)（DopplerEffect）原理，由多普勒效應(yīng)所形成的頻率變化叫做多普勒頻移，它與相對(duì)速度v成正比，與振動(dòng)的頻率成反比。如此，通過(guò)檢測(cè)這個(gè)頻率差，可以測(cè)得目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的移動(dòng)速度，也就是目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)速度。第四節(jié)毫米波雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)二、毫米波雷達(dá)的分類(lèi)毫米波雷達(dá)主要有脈沖體制和連續(xù)波體制兩種工作體制；連續(xù)波又可以分為FSK（頻移鍵控）、PSK（相移鍵控）、CW（恒頻連續(xù)波）、FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）。第四節(jié)毫米波雷達(dá)原理與算法開(kāi)發(fā)

脈沖類(lèi)型連續(xù)波類(lèi)型CW（恒頻連續(xù)波）FSK（頻移鍵控）PSK（相移鍵控）FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）特點(diǎn)適于長(zhǎng)距離目標(biāo)探測(cè)、測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單、測(cè)量精度較高通過(guò)來(lái)自目標(biāo)的多普勒頻移信息測(cè)速可測(cè)量被測(cè)目標(biāo)的距離、速度利用隨機(jī)二項(xiàng)碼和四項(xiàng)碼調(diào)制載頻測(cè)量距離和速度可對(duì)多個(gè)目標(biāo)測(cè)量距離、速度，分辨率高，信號(hào)處理復(fù)雜度低，成本低廉，技術(shù)成熟不足在汽車(chē)防撞雷達(dá)這種短距離應(yīng)用情況下，窄脈沖產(chǎn)生相對(duì)困難，發(fā)射峰值功率大，測(cè)量都目標(biāo)困難不能測(cè)量