《智能網聯(lián)汽車技術基礎》-李剛 教案大綱

PAGE662PAGE3《智能網聯(lián)汽車技術基礎》課程教學大綱英文名稱：FoundationofIntelligentandConnectedVehicleTechnology課程編碼：12000998學時： 學分：2課程性質：選修課課程類別：專業(yè)課先修課程：電子技術、汽車構造、控制工程基礎適用專業(yè)：車輛工程、新能源汽車工程一、課程教學目標1、掌握智能網聯(lián)汽車的基本知識，掌握關鍵技術的基本概念、基本架構、核心算法的基礎理論及應用，能夠基于相關基礎理論知識正確表達車輛工程領域的復雜問題；2、掌握智能網聯(lián)汽車關鍵技術設計方法，能夠基于基本設計開發(fā)方法，分析影響汽車設計目標和技術方案的各種因素；掌握環(huán)境感知、軌跡規(guī)劃與跟蹤控制的設計與實驗方法，基于硬件實驗和仿真實驗結果進行技術應用分析，并結合相關數據得到合理有效的結論。二、課程教學目標與畢業(yè)要求的對應關系（參照培養(yǎng)方案能力矩陣）畢業(yè)要求畢業(yè)要求的（二級）指標點本課程的教學目標1、工程知識1.1能夠運用數學、力學、機械學等知識對車輛工程領域復雜問題進行科學合理的表述。教學目標12、設計/開發(fā)解決方案3.1掌握汽車整車及零部件產品開發(fā)全周期、全流程的基本設計開發(fā)方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素。教學目標24、研究4.1掌握理論分析和科學實驗的基本原理與方法，能夠調研和分析車輛工程復雜問題的解決方案。教學目標3三、課程的基本內容3.1理論教學1、緒論（支撐教學目標1）教學目標：使學生了解智能網聯(lián)汽車的基本概念、自動駕駛的分級和智能網聯(lián)汽車關鍵技術。本章主要內容：智能網聯(lián)汽車的定義、分級；智能網聯(lián)汽車發(fā)展概述；智能網聯(lián)汽車關鍵技術。2、智能網聯(lián)汽車車聯(lián)網技術（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生了解車聯(lián)網的基本概念、智能網聯(lián)通訊的基本需求和基本技術路線、基于ROS中間件應用程序的基本通信方式本章主要內容：車聯(lián)網概述；車聯(lián)網應用技術基礎3、智能網聯(lián)汽車線控底盤技術（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生了解線控底盤技術的組成和技術原理；掌握線控轉向系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)的組成和工作原理；了解汽車滑板底盤技術本章主要內容：線控轉向技術；線控驅動技術；線控換擋技術；線控制動技術；線控懸架技術；滑板底盤技術4、智能網聯(lián)汽車環(huán)境感知技術（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生掌握不同傳感器之間的優(yōu)缺點；了解不同傳感器在智能網聯(lián)汽車上的工作原理；了解不同傳感器之間的融合方法。本章主要內容：傳感器介紹；多傳感器融合感知技術；目標檢測技術。5、智能網聯(lián)汽車定位技術（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生熟悉GPS和BDS的組成和工作原理；了解差分定位技術的優(yōu)點；熟悉慣性導航定位技術的特點；了解地圖匹配定位技術的算法；熟悉同時定位與建圖技術的工作原理。本章主要內容：全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)；差分定位技術；慣性導航定位技術；地圖匹配定位技術；同時定位與建圖技術。6、智能網聯(lián)汽車決策與規(guī)劃技術（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生理解智能網聯(lián)汽車決策與規(guī)劃的基本概念；了解交通環(huán)境行為預測和車輛行為決策的定義；熟悉路徑規(guī)劃意義和規(guī)劃方法；了解決策與規(guī)劃技術的發(fā)展趨勢。本章主要內容：決策與規(guī)劃概述；行為預測和決策；路徑規(guī)劃；決策與規(guī)劃技術發(fā)展。7、智能網聯(lián)汽車控制技術（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生了解控制理論主要包括哪幾種；了解智能網聯(lián)汽車的控制技術有哪些；了解汽車模型的分類和基本概念；了解智能網聯(lián)汽車在控制技術上有什么優(yōu)勢；了解針對智能網聯(lián)汽車的運動控制有哪些。本章主要內容：經典控制理論；現(xiàn)代控制理論；汽車模型；汽車運動控制；縱向控制；橫縱向協(xié)調控制。8、智能網聯(lián)汽車測試與評價技術（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生了解自動駕駛測試體系的組成；掌握模型在環(huán)、軟件在環(huán)、硬件在環(huán)、車輛在環(huán)和道路在環(huán)的概念；了解常見的安全評價方法及原則。本章主要內容：測試與評價技術概述；測試方式；評價方法。9、智能網聯(lián)汽車智能駕駛輔助系統(tǒng)（支撐教學目標1、2）教學目標：使學生理解ADAS系統(tǒng)使用目的及需求；熟悉智能駕駛輔助系統(tǒng)的各種功能；熟悉ADAS功能的出發(fā)邏輯；了解ADAS各個子功能的異同點；熟悉ACC輔助系統(tǒng)和其他系統(tǒng)組成相似點；了解ADAS系統(tǒng)道路融合以及目標融合對于傳感器的需求。本章主要內容：智能駕駛輔助系統(tǒng)概述；自適應巡航控制系統(tǒng)；車道保持輔助系統(tǒng)；車道偏離預警系統(tǒng)；自動緊急制動系統(tǒng)；自動泊車輔助系統(tǒng)。無人駕駛方程式賽車關鍵技術（支撐教學目標1、2、3）教學目標：使學生了解無人駕駛方程式賽車的硬件架構；了解無人駕駛方程式賽車的軟件架構；掌握感知系統(tǒng)的工作原理；掌握軌跡跟蹤控制在無人駕駛方程式賽車上的作用。本章主要內容：無人駕駛方程式賽車架構；無人駕駛方程式賽車環(huán)境感知；無人駕駛方程式賽車路徑規(guī)劃；無人駕駛方程式賽車運動控制。3.2實驗教學（支撐教學目標2、3）1、教學目標了解智能網聯(lián)汽車環(huán)境感知技術所需傳感器類型、結構組成和工作原理，掌握激光雷達、相機在智能車中應用；了解路徑規(guī)劃算法設計的一般步驟，掌握軌跡跟蹤控制典型算法的設計。通過實驗，掌握智能網聯(lián)汽車環(huán)境感知、路徑規(guī)劃和跟蹤控制的基本方法，具備一定的設計能力、實驗數據分析能力。2、主要內容實驗項目實驗主要內容簡介學時智能網聯(lián)汽車環(huán)境感知實驗1、了解毫米波雷達、超聲波雷達的工作原理和結構組成，掌握激光雷達、相機的工作原理和結構組成。2、掌握激光雷達信號傳輸原理和在智能車中的應用。3、掌握相機圖像邊緣檢測原理和步驟、利用相機實現(xiàn)車道線識別的應用。22.智能網聯(lián)汽車規(guī)劃與控制實驗1、了解路徑規(guī)劃算法設計的一般步驟。2、理解典型工況路徑規(guī)劃算法。3、掌握軌跡跟蹤控制典型算法設計。2四、教學安排（課內、課外以及各種項目等）本課程課堂教學32學時，學時分配如下表：講課內容學時講課實驗（踐）上機1緒論0.52智能網聯(lián)汽車車聯(lián)網技術1.53智能網聯(lián)汽車線控底盤技術34智能網聯(lián)汽車環(huán)境感知技術425智能網聯(lián)汽車定位技術26智能網聯(lián)汽車決策和規(guī)劃技術417智能網聯(lián)汽車控制技術418智能網聯(lián)汽車測試與評價技術19智能網聯(lián)汽車智能駕駛輔助系統(tǒng)410無人駕駛方程式賽車關鍵技術4合計32五、教學方法1、本課程主要采用理論教學，以教師課堂講解教學為主、學生自主學習為輔。2、針對理論教學內容，注重理論聯(lián)系實際，使學生掌握智能網聯(lián)汽車含義、系統(tǒng)基本構架、目標檢測、導航定位、跟蹤控制等理論知識，對其實際應用有較深刻理解和認識；課堂采用多媒體教學手段，輔助課堂教學案例的講解、演示，改善課堂教學效果；在線學習教學方式主要基于慕課平臺開展上傳課件和視頻等學習資料、布置作業(yè)、答疑、在線互動等內容，將線上、線下資源進行結合教學。3、實驗教學采用硬件設備和虛擬仿真實驗教學手段，通過利用Matlab/Simulink、CarSim等軟件進行仿真實驗，通過建模、仿真分析加強對所學理論內容的理解。六、教學目標達成度評價（1）教學目標1、2的達成度通過平時作業(yè)、實驗考核、期末考核評定；（2）教學目標3的達成度通過實驗考核評定。成績評定1、考核與評價方式及成績評定課程成績分為平時作業(yè)、實驗考核、期末考核2個部分，具體要求及成績評定方法如下：（1）平時作業(yè)30%：通過慕課平臺考評，主要考核對各章節(jié)基本概念、基本公式、基本原理的掌握程度。（2）實驗考核20%：根據學生實驗表現(xiàn)和提交的實驗報告情況確定，按百分制評分，總評后折算成相應分數。（2）期末考核占50%：論文或者閉卷考試，考試要覆蓋主要章節(jié)。教學目標的考核成績占比如下表所示：汽車理論課程目標達成考核與評價方式及成績評定表課程目標支撐畢業(yè)要求考核與評價方式及成績比例成績比例平時作業(yè)（30%）實驗考核（20%）期末考核（50%）11.130%20%50%23.110%30%40%34.110%10%2、考核與評價標準（1）平時作業(yè)成績評分標準通過慕課平臺發(fā)布各章節(jié)課后作業(yè)，根據測試的答案或要求，按百分制評分，共五次作業(yè)，最終成績取五次作業(yè)成績的平均值，總評后折算成相應分數。智能網聯(lián)汽車技術課程平時作業(yè)評分標準表作業(yè)內容及觀測點評價標準比例作業(yè)內容基本要求優(yōu)秀（90~100）良好（75~89）合格（60~74）不合格（0~59）智能網聯(lián)汽車三大關鍵技術涉及的基本概念、基本理論、基本算法（課程目標1）能夠掌握所涉及的基本概念；能夠應用基本理論、基本算法處理解決簡單場景的智能化駕駛問題。(對應畢業(yè)要求1.1)基本概念回答正確；應用基本理論、算法解決問題的思路正確、結果合理?；靖拍罨卮疠^正確；應用基本理論、算法解決問題的思路正確、結果基本合理基本概念回答基本正確；應用基本理論、算法解決問題的思路基本正確、結果不十分理想?；靖拍罨卮鸩徽_；應用基本理論、算法解決問題的思路不正確。30%（2）期末考核評分標準結課論文形式，按百分制評分，總評后折算成相應分數。智能網聯(lián)汽車技術課程期末成績評分標準表考核觀測點基本要求評價標準優(yōu)秀（90~100）良好（75~89）合格（60~74）不合格（0~59）創(chuàng)新價值（20分）要求論文明確的體現(xiàn)該技術或理論的創(chuàng)新點和獨特的觀點；具有一定的創(chuàng)新性和實用性，理論建模、分析方法合理且具有先進性，論文邏輯清晰、論證嚴謹、結論正確。對現(xiàn)有技術試驗性再現(xiàn)，具有實用意義，參數合理，分析詳細、結論正確。按照教材中某章節(jié)的內容進行再現(xiàn)，結論正確。抄襲他人或理論建模不正確。實用價值(20分)要求論文對研發(fā)、生產、產品有實際的借鑒意義；學術水平(20分)要求理論基礎、研究方法和成果要正確、先進；理論分析(20分)要求論文有正確的理論支撐及分析；試驗驗證(20分)要求論文有試驗驗證過程，且試驗或分析數據能夠驗證結論的正確性。（課程目標2、3）(對應畢業(yè)要求3.1、4.1)八、課程教材及主要參考書1、建議教