智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概論 課件 單元1、2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概述、汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)及線控技術(shù)

單元一智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概述智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概論1.了解汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。2.掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的定義。3.掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。4.熟悉智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)。5.了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。6.通過(guò)對(duì)我國(guó)制定的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及智能汽車(chē)發(fā)展目標(biāo)和規(guī)劃的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的自信心，激發(fā)民族自豪感。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)內(nèi)容

一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展背景

二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的定義三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的分級(jí)

四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展背景（一）汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)——“新四化”

以移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等技術(shù)為代表的新一輪科技革命方興未艾。在此背景下，中國(guó)政府提出了“中國(guó)制造2025”及“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展戰(zhàn)略，大力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，成為新一輪科技革命以及中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要支柱。人們對(duì)減少交通事故、提高通勤時(shí)間效率、乘坐舒適性和空氣質(zhì)量的要求，都對(duì)未來(lái)汽車(chē)提出了新的要求，即安全、高效、舒適和環(huán)保。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過(guò)一百多年發(fā)展后的今天，正向著“新四化”方向發(fā)展：電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化圖1-1汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)——“新四化”（1）電動(dòng)化

電動(dòng)汽車(chē)是指全部或部分動(dòng)力由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。電動(dòng)化是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)未來(lái)的轉(zhuǎn)型方向之一，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、印度等多個(gè)國(guó)家都制定了燃油汽車(chē)禁售時(shí)間表，大多在2025-2030年之間，汽車(chē)動(dòng)力將隨之發(fā)生革命性地變化。（2）智能化智能化，是指汽車(chē)通過(guò)傳感器（攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等）實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境的自主感知，通過(guò)傳感器信息識(shí)別和決策操作，汽車(chē)按照預(yù)定控制算法的速度與路線規(guī)劃行駛。單車(chē)智能是由智能感知、智能決策和智能執(zhí)行實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)駕駛，通過(guò)人機(jī)交互為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展背景（一）汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)——“新四化”（3）網(wǎng)聯(lián)化

（4）共享化

網(wǎng)聯(lián)化，是指車(chē)輛采用新一代移動(dòng)通信技術(shù)（LTE-V、5G等），實(shí)現(xiàn)車(chē)輛位置信息、車(chē)速信息、外部信息等信息交互，并由控制器進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)決策模塊計(jì)算后控制車(chē)輛按照預(yù)先設(shè)定的指令行駛。網(wǎng)聯(lián)是在信息安全的環(huán)境下，以端作為數(shù)據(jù)入口，用管進(jìn)行通信連接，在云上進(jìn)行信息交互。通過(guò)外界互聯(lián)能力能夠讓車(chē)知道外界環(huán)境的變化，通過(guò)通信連接和信息交互進(jìn)一步增強(qiáng)車(chē)輛的智能化程度和自動(dòng)駕駛能力共享的原點(diǎn)是熟人之間的協(xié)作互助，具有互惠和社交的基本屬性，是一種社會(huì)文明。城市化和人群聚居，為共享經(jīng)濟(jì)提供了社會(huì)條件；而移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化技術(shù)、移動(dòng)終端及大帶寬通訊網(wǎng)絡(luò)的普及，為共享經(jīng)濟(jì)的高效交易提供了技術(shù)支撐。從社會(huì)文明演變的角度看，共享經(jīng)濟(jì)是發(fā)展的必然趨勢(shì)，促進(jìn)了適度消費(fèi)、協(xié)同消費(fèi)、合作互惠、相互信任新經(jīng)濟(jì)倫理。共享出行是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略方向，也是解決解決城市出行的現(xiàn)實(shí)選擇。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展背景（一）汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)——“新四化”一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展背景（二）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的出現(xiàn)

智能網(wǎng)聯(lián)包括智能化和網(wǎng)聯(lián)化兩個(gè)維度。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)通過(guò)智能化和網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能駕駛和與外界的互聯(lián)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)提供了一個(gè)更安全、更節(jié)能、更環(huán)保、更舒適的出行方式和綜合解決方案。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的定義

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)又被稱(chēng)為Intelligent

and

Connected

Vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)ICV。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)的定義，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)是指搭載先進(jìn)的車(chē)載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與X(車(chē)、路、人、云等)智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能行駛，并最終實(shí)現(xiàn)替代人來(lái)操作的新一代汽車(chē)。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的定義圖1-2智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)與車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能交通、智能汽車(chē)之間的關(guān)系三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的分級(jí)（一）美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)對(duì)自動(dòng)駕駛的分級(jí)

2018年，美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)（SAE）發(fā)布了汽車(chē)自動(dòng)駕駛的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)《SAE

J3016》，具體定義見(jiàn)表1-1。等級(jí)等級(jí)名稱(chēng)等級(jí)定義動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)系統(tǒng)作用域

車(chē)輛橫向和縱向控制周邊監(jiān)控支援

L0無(wú)自動(dòng)化由駕駛員全權(quán)駕駛車(chē)輛駕駛員駕駛員駕駛員無(wú)L1駕駛輔助系統(tǒng)在設(shè)定的作業(yè)閾（部分工況）下，僅控制車(chē)輛橫向（轉(zhuǎn)向）或者縱向（加減速）運(yùn)動(dòng)中的一種；駕駛員負(fù)責(zé)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行其余所有操控駕駛員和系統(tǒng)駕駛員駕駛員部分工況L2部分自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)定的作業(yè)閾（部分工況）下，控制車(chē)輛的橫向（轉(zhuǎn)向）和縱向（加減速）運(yùn)動(dòng)；駕駛員需要對(duì)周邊環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)駕駛員駕駛員部分工況L3有條件自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的作業(yè)閾（部分工況）下，完成所有駕駛操作；駕駛員需要在系統(tǒng)提出請(qǐng)求時(shí)，提供適當(dāng)?shù)膽?yīng)答或人工接管車(chē)輛系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)部分工況L4高度自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的作業(yè)閾（部分工況）下，完成所有駕駛?cè)蝿?wù)；駕駛員不負(fù)責(zé)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行人工接管系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)部分工況L5完全自動(dòng)化系統(tǒng)在任何環(huán)境和條件下，都能完成所有駕駛?cè)蝿?wù)，駕駛員不負(fù)責(zé)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行人工接管系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)所有工況表1-1

美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)(SAE)對(duì)自動(dòng)駕駛的分級(jí)三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的分級(jí)（二）中國(guó)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的分級(jí)

中國(guó)在智能化和網(wǎng)聯(lián)化兩個(gè)維度對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)進(jìn)行分級(jí)。在智能化方面，2020年3月9日，工信部發(fā)布《汽車(chē)駕駛自動(dòng)化分級(jí)》推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批公示，公示截至2020年4月9日，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將于2021年1月1日正式實(shí)施。在《汽車(chē)駕駛自動(dòng)化分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中，基于駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)能夠執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的程度，根據(jù)在執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的角色分配以

及有無(wú)設(shè)計(jì)運(yùn)行條件限制，將駕駛自動(dòng)化分成

0～5級(jí)。三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的分級(jí)（二）中國(guó)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的分級(jí)

四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（一）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的產(chǎn)品體系分為感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)3個(gè)層次。感知系統(tǒng)相當(dāng)于人的眼睛和耳朵等感覺(jué)器官，利用攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等主要車(chē)載傳感器以及V2X通信系統(tǒng)感知周?chē)h(huán)境，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的決策系統(tǒng)提供決策依據(jù)。決策系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，在接收到自車(chē)狀態(tài)和環(huán)境信息后，根據(jù)全局行車(chē)目標(biāo)，進(jìn)行舒適、節(jié)能、高效的正確決策，得出需采用的駕駛行為及動(dòng)作的時(shí)機(jī)。執(zhí)行系統(tǒng)相當(dāng)于人的手和腳，控制車(chē)輛跟蹤決策系統(tǒng)輸出的規(guī)劃路徑行駛。四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（一）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系

四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（一）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋了傳統(tǒng)汽車(chē)廠商、電子、通信、互聯(lián)網(wǎng)、交通等多個(gè)領(lǐng)域，主要包括：（1）整車(chē)企業(yè)

提出產(chǎn)品需求，開(kāi)發(fā)智能汽車(chē)整車(chē)平臺(tái)，提供車(chē)輛信息接口，完成集成測(cè)試。（2）傳感器廠商

開(kāi)發(fā)和供應(yīng)先進(jìn)的傳感器系統(tǒng)，包括機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)、激光雷達(dá)系統(tǒng)、毫米波雷達(dá)系統(tǒng)、超聲波雷達(dá)系統(tǒng)等。（3）智能駕駛系統(tǒng)供應(yīng)商

智能駕駛技術(shù)（如自動(dòng)緊急制動(dòng)、自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)等）研發(fā)和集成供應(yīng)的企業(yè)。（4）通信系統(tǒng)廠商

提供V2X通信系統(tǒng)和服務(wù)的企業(yè)。（5）高精度地圖供應(yīng)商

提供智能網(wǎng)聯(lián)所需高精度地圖和定位技術(shù)。（6）芯片廠商

開(kāi)發(fā)和提供車(chē)規(guī)級(jí)芯片系統(tǒng)，包括環(huán)境感知系統(tǒng)芯片、車(chē)輛控制系統(tǒng)芯片、通信芯片等。（7）平臺(tái)開(kāi)發(fā)與服務(wù)運(yùn)營(yíng)商

開(kāi)發(fā)車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，提供平臺(tái)運(yùn)營(yíng)與大數(shù)據(jù)挖掘分析服務(wù)。四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（二）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)綜合運(yùn)用了汽車(chē)工程、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、微電子、人工智能、通信與大數(shù)據(jù)平臺(tái)等技術(shù)，其技術(shù)架構(gòu)可以概括為圖1-3所示的“三橫兩縱結(jié)構(gòu)”。“三橫”是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)包含的車(chē)輛/設(shè)施、信息交互和基礎(chǔ)支撐這三大類(lèi)關(guān)鍵技術(shù)，“兩縱”是指支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的車(chē)載平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施條件。圖1-3“三橫兩縱”關(guān)鍵技術(shù)四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（二）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)

（1）環(huán)境感知技術(shù)

包括利用機(jī)器視覺(jué)的圖像識(shí)別技術(shù)，利用雷達(dá)(激光、毫米波、超聲波)的周邊障礙物檢測(cè)技術(shù)，多傳感器信息融合技術(shù)，傳感器冗余設(shè)計(jì)技術(shù)等，如圖1-4所示。（2）智能決策技術(shù)

包括危險(xiǎn)事態(tài)建模技術(shù)，危險(xiǎn)預(yù)警與控制優(yōu)先級(jí)劃分，群體決策和協(xié)同技術(shù)，局部軌跡規(guī)劃，駕駛員多樣性影響分析等。

車(chē)輛/設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)包括環(huán)境感知技術(shù)、智能決策技術(shù)和控制執(zhí)行技術(shù)。（3）控制執(zhí)行技術(shù)

包括面向驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)的縱向運(yùn)動(dòng)控制，面向轉(zhuǎn)向的橫向運(yùn)動(dòng)控制，基于驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、懸架的底盤(pán)一體化控制，融合車(chē)聯(lián)網(wǎng)(V2X)通信及車(chē)載傳感器的多車(chē)隊(duì)列協(xié)同和車(chē)路協(xié)同控制等。圖1-4環(huán)境感知四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（二）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)

信息交互關(guān)鍵技術(shù)包括V2X通信技術(shù)、云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)技術(shù)和信息安全技術(shù)（1）V2X通信技術(shù)

依據(jù)通信的覆蓋范圍可分為車(chē)內(nèi)通信、車(chē)際通信和廣域通信。車(chē)內(nèi)通信包括藍(lán)牙技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)和以太網(wǎng)通信技術(shù)；車(chē)際通信包括DSRC(專(zhuān)用的短程通信技術(shù))、LTE-V(longtermevolution-vehicle）；廣域通信包括應(yīng)用在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的4G、5G等通信方式。通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，車(chē)載通信系統(tǒng)將更有效地獲得的駕駛員信息、自身車(chē)輛信息和周邊環(huán)境信息，進(jìn)行整合與分析，如圖1-5所示。圖1-5V2X通訊四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（二）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)

（2）云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)技術(shù)

包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)云平臺(tái)架構(gòu)與數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，云操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)高效存儲(chǔ)和檢索技術(shù)，大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析和深度挖掘技術(shù)等。（3）信息安全技術(shù)

包括汽車(chē)信息安全建模技術(shù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸與應(yīng)用三維度安全體系，汽車(chē)信息安全測(cè)試方法，信息安全漏洞應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制等。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和外界存在大量信息交互，因此必須特別重視信息安全技術(shù)，以保證信息交互過(guò)程中的車(chē)輛安全，如圖1-6所示。圖1-6信息安全四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品體系與關(guān)鍵技術(shù)（二）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)

基礎(chǔ)支撐技術(shù)包括高精度地圖、高精度定位技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與測(cè)試評(píng)價(jià)。（1）高精度地圖與高精度定位技術(shù)

如圖1-7所示，高精度地圖包括車(chē)道線、人行道、紅綠燈等信息。高精度地圖與高精度定位技術(shù)包括高精度地圖數(shù)據(jù)模型與采集式樣、交換格式和物理存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，基于北斗地基增強(qiáng)的高精度定位技術(shù)，多源輔助定位技術(shù)等。圖1-7

高精度地圖（2）標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與測(cè)試評(píng)價(jià)包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)整體標(biāo)準(zhǔn)體系和設(shè)計(jì)汽車(chē)、交通、通信等各領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和零部件產(chǎn)品的測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（一）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀

在智能化方面，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，L1和L2級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)已經(jīng)較為成熟，各大汽車(chē)企業(yè)都在量產(chǎn)車(chē)型上規(guī)?；b配了L1和L2級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，如前向碰撞預(yù)警、車(chē)道偏離預(yù)警、盲區(qū)監(jiān)測(cè)、車(chē)道保持系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航等。

在量產(chǎn)車(chē)中，2017年上市的奧迪A8是全球第一款宣布達(dá)到L3級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的車(chē)型。奧迪A8配備了1顆激光雷達(dá)、4顆毫米波雷達(dá)、12顆超聲波雷達(dá)、4顆魚(yú)眼攝像頭、1顆前視攝像頭。其中，12顆超聲波雷達(dá)用于360度環(huán)視系統(tǒng)，12顆超聲波雷達(dá)用于自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)，其他傳感器用于實(shí)現(xiàn)車(chē)輛行駛過(guò)程中的障礙物、行人、車(chē)道線等環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測(cè)。五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（一）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀

目前L4和L5級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)處于研發(fā)和測(cè)試階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，如圖1-8所示谷歌發(fā)布的無(wú)人駕駛汽車(chē)，圖1-9所示百度Apollo試驗(yàn)車(chē)等。圖1-8谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)圖1-9百度Apollo試驗(yàn)車(chē)五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（二）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)

（1）激光雷達(dá)等先進(jìn)傳感器加速向低成本、小型化發(fā)展（2）自主式智能與網(wǎng)聯(lián)式智能技術(shù)加速融合（3）人工智能技術(shù)快速發(fā)展和應(yīng)用（4）高速公路自動(dòng)駕駛與低速區(qū)域自動(dòng)駕駛系統(tǒng)將率先應(yīng)用（5）自動(dòng)駕駛汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)方法研究與測(cè)試場(chǎng)建設(shè)成為熱點(diǎn)

單元二汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)及線控技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概論了解汽車(chē)的發(fā)展歷程、類(lèi)型。掌握汽車(chē)的總體構(gòu)造以及布置形式。了解線控技術(shù)的起源和優(yōu)缺點(diǎn)。掌握線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成、工作原理。掌握線控制動(dòng)系統(tǒng)的組成、工作原理。掌握線控油門(mén)系統(tǒng)的組成、工作原理。結(jié)合世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展史上的三次巨大變革，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)創(chuàng)新意識(shí)的重要性，只有通過(guò)不斷地創(chuàng)新，才能推動(dòng)世界的發(fā)展和進(jìn)步。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)內(nèi)容

汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)

汽車(chē)線控技術(shù)一、汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)（一）汽車(chē)的發(fā)展歷程汽車(chē)自上世紀(jì)末誕生以來(lái)，已經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展。經(jīng)過(guò)一百多年來(lái)的不斷改進(jìn)、創(chuàng)新，凝聚了人類(lèi)的智慧和匠心。得益于石油、鋼鐵、鋁、化工、塑料、機(jī)械設(shè)備、電力、道路網(wǎng)、電子技術(shù)與金融等多種行業(yè)的支撐，帶動(dòng)了它的發(fā)展，成為現(xiàn)在這樣具有多種型式、不同規(guī)格，廣泛用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活多種領(lǐng)域的交通運(yùn)輸工具。（1）汽車(chē)的誕生在汽車(chē)發(fā)展史上，被公認(rèn)的第一輛汽車(chē)的發(fā)明者是卡爾·本茨。1885年卡爾·本茨在德國(guó)曼海姆制造出第一輛汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)。卡爾·本茨和他發(fā)明的第一輛汽車(chē)

繼摩托車(chē)之后，戴姆勒于1886年8月訂購(gòu)了一輛馬車(chē)，他在埃斯林加機(jī)械制造廠將這輛四輪馬車(chē)加以改制，增加了傳動(dòng)、轉(zhuǎn)向等機(jī)構(gòu)，然后在車(chē)身后部裝上一臺(tái)單缸水冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，制成了世界上第一輛四輪汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)戈特利布·戴姆勒和他發(fā)明的四輪汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)在一百多年的汽車(chē)發(fā)展歷史中，世界汽車(chē)工業(yè)經(jīng)歷了三次巨大變革。第一次變革是美國(guó)福特汽車(chē)公司推出T型車(chē)，并發(fā)明了汽車(chē)裝配流水線，使世界汽車(chē)工業(yè)的中心從歐洲轉(zhuǎn)向美國(guó)。第二次變革是歐洲通過(guò)多品種的生產(chǎn)方式，打破了美國(guó)汽車(chē)公司在世界車(chē)壇上的長(zhǎng)期壟斷地位，使世界汽車(chē)工業(yè)的中心從美國(guó)又轉(zhuǎn)回歐洲。第三次變革是日本通過(guò)完善生產(chǎn)管理體制形成精益的生產(chǎn)方式，全力發(fā)展物美價(jià)廉的經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)，日本成了繼美國(guó)、歐洲之后世界第三個(gè)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展中心。（2）世界汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展（3）中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展

新中國(guó)成立后，中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)才得以建立和發(fā)展。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的努力，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。從一個(gè)曾經(jīng)是只有卡車(chē)沒(méi)有轎車(chē)、只有公車(chē)沒(méi)有私車(chē)、只有計(jì)劃沒(méi)有市場(chǎng)的汽車(chē)工業(yè)，終于形成了一個(gè)種類(lèi)齊全、生產(chǎn)能力不斷增長(zhǎng)、產(chǎn)品水平日益提高的汽車(chē)工業(yè)體系。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，經(jīng)歷了創(chuàng)建、成長(zhǎng)和全面發(fā)展三個(gè)歷史階段1）創(chuàng)建階段（1953—1965年）1953年7月15日在長(zhǎng)春打下了第一根樁，從而拉開(kāi)了新中國(guó)汽車(chē)工業(yè)籌建工作的帷幕。國(guó)產(chǎn)第一輛汽車(chē)于1956年7月13日駛下總裝配生產(chǎn)線。由長(zhǎng)春一汽生產(chǎn)的解放牌載貨汽車(chē)，結(jié)束了中國(guó)不能自己制造汽車(chē)的歷史。長(zhǎng)春第一汽車(chē)制造廠和解放牌載貨汽車(chē)1964年國(guó)家確定建設(shè)以生產(chǎn)越野汽車(chē)為主的第二汽車(chē)制造廠。二汽是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)第二個(gè)生產(chǎn)基地，與一汽不同的是，二汽是依靠我國(guó)自己的力量在湖北省十堰市興建和投產(chǎn)的大型汽車(chē)制造廠。當(dāng)時(shí)主要生產(chǎn)中型載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)。二汽擁有約2萬(wàn)臺(tái)設(shè)備，100多條自動(dòng)生產(chǎn)線。二汽的建成開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)汽車(chē)工業(yè)以自己的力量設(shè)計(jì)產(chǎn)品、確定工藝、制造設(shè)備和興建工廠的紀(jì)錄，檢驗(yàn)了整個(gè)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)和相關(guān)工業(yè)的水平，標(biāo)志著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)上了一個(gè)新臺(tái)階。2）成長(zhǎng)階段（1966—1980年）3）全面發(fā)展階段（1981年至今）在改革開(kāi)放方針的指導(dǎo)下，汽車(chē)工業(yè)進(jìn)入全面發(fā)展階段。汽車(chē)?yán)袭a(chǎn)品（解放、躍進(jìn)、黃河車(chē)型）升級(jí)換代，結(jié)束了30年一貫制的歷史；調(diào)整商用車(chē)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改變“缺重少輕”的生產(chǎn)格局；引進(jìn)技術(shù)和資金，建設(shè)轎車(chē)工業(yè)，形成生產(chǎn)規(guī)模；行業(yè)管理體制和企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制改革，汽車(chē)車(chē)型品種、質(zhì)量和生產(chǎn)能力大幅增長(zhǎng)。在這30多年中，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)生了重大變革，成為中國(guó)汽車(chē)工業(yè)一個(gè)舊時(shí)代的結(jié)束和一個(gè)新時(shí)代開(kāi)始的分水嶺。（三）汽車(chē)的總體構(gòu)造及車(chē)輛布置形式汽車(chē)通常由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身和電氣設(shè)備等四個(gè)部分組成。（1）汽車(chē)總體構(gòu)造汽車(chē)總體構(gòu)造1）發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是為汽車(chē)提供動(dòng)力的裝置，是汽車(chē)的心臟。一般汽車(chē)都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、冷卻系、潤(rùn)滑系、點(diǎn)火系（汽油機(jī)）和起動(dòng)系組成。柴油機(jī)采用壓燃式燃燒，所以不存在點(diǎn)火系。2）底盤(pán)底盤(pán)是汽車(chē)的傳力和支撐裝置，接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，經(jīng)變速后傳遞給車(chē)輪，使汽車(chē)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并保證正常行駛。底盤(pán)由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系統(tǒng)組成。傳動(dòng)系：將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，包括離合器、變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋等部件。行駛系：使汽車(chē)各總成及部件安裝在合適位置，支撐全車(chē)并保證正常行駛，包括車(chē)架、車(chē)橋、車(chē)輪和懸架等部件。轉(zhuǎn)向系：保證汽車(chē)能按照駕駛員所選定的方向行駛，包括轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。制動(dòng)系：使汽車(chē)減速或停車(chē)的裝置，并且能保證駕駛員離開(kāi)后，汽車(chē)仍能可靠的駐留原地，包括制動(dòng)器和制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3）車(chē)身

車(chē)身是形成駕駛員和乘客乘坐空間，并能存放行李或其他物品的裝置。車(chē)身為駕駛員和乘客提供了舒適安全的乘坐的環(huán)境。轎車(chē)車(chē)身由本體、內(nèi)外飾和車(chē)身附件等組成。4）電氣設(shè)備電氣設(shè)備是汽車(chē)的重要組成部分，由電源、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系（汽油機(jī)）、起動(dòng)系、照明和信號(hào)裝置、空調(diào)系統(tǒng)、儀表裝置和輔助電器裝置等組成。對(duì)于高級(jí)轎車(chē)，更多地采用了現(xiàn)代新技術(shù)，尤其是電子技術(shù)，如微處理器、中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及各種人工智能裝置等，從而顯著提高了汽車(chē)的性能。

為滿足不同的功能要求，汽車(chē)的總體結(jié)構(gòu)和布置形式也各不相同，按發(fā)動(dòng)機(jī)和各個(gè)總成相對(duì)位置的不同。汽車(chē)的布置形式可分為前置前驅(qū)（FF）、前置后驅(qū)（FR）、后置后驅(qū)（RR）、中置后驅(qū)（MR）和全輪驅(qū)動(dòng)（4WD）五種形式。（2）汽車(chē)的布置形式1）前置前驅(qū)（FF）前置前驅(qū)是指發(fā)動(dòng)機(jī)放置在車(chē)的前部，采用前輪作為驅(qū)動(dòng)輪?，F(xiàn)在大部分轎車(chē)都采取這種布置方式，如圖示。優(yōu)點(diǎn)：省略了傳動(dòng)軸裝置，減輕車(chē)重，結(jié)構(gòu)比較緊湊；有效地利用了發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間，駕駛室內(nèi)空間較為寬敞，并有利于降低地板高度，提高乘坐舒適性；發(fā)動(dòng)機(jī)等總成前置，增加前軸的負(fù)荷，提高了轎車(chē)高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)、加速或爬坡時(shí)，前輪負(fù)荷減少，導(dǎo)致?tīng)恳ο陆?；前橋既是轉(zhuǎn)向橋，又是驅(qū)動(dòng)橋，結(jié)構(gòu)及工藝復(fù)雜，制造成本高、維修保養(yǎng)困難。

2）前置后驅(qū)（FR）前置后驅(qū)是指發(fā)動(dòng)機(jī)放置在車(chē)前部，采用后輪作為驅(qū)動(dòng)輪。是傳統(tǒng)的布置形式。國(guó)內(nèi)外大多數(shù)貨車(chē)、部分轎車(chē)和部分客車(chē)都采用這種形式。優(yōu)點(diǎn)：在良好的路面上啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪的負(fù)荷增大，其牽引性能比前置前驅(qū)形式優(yōu)越；軸荷分配比較均勻，因而具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性，并有利于延長(zhǎng)輪胎的使用壽命；轉(zhuǎn)向輪是從動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修。缺點(diǎn)：采用了傳動(dòng)軸裝置，增加車(chē)重，同時(shí)降低動(dòng)力傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，影響了燃油經(jīng)濟(jì)性；縱置發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和傳動(dòng)軸等總成的布置，使駕駛室空間減小，影響乘坐舒適性，后排地板中央有突起；在雪地或易滑路面上啟動(dòng)加速時(shí)，后輪推動(dòng)車(chē)身，易發(fā)生甩尾現(xiàn)象。3）后置后驅(qū)（RR）后置后驅(qū)是指將發(fā)動(dòng)機(jī)放置在后軸的后部，采用后輪作為驅(qū)動(dòng)輪，是目前大、中型客車(chē)廣泛采用的布置形式，如圖2-26所示。優(yōu)點(diǎn)：后置后驅(qū)車(chē)的重量大多集中于后方，又是后輪驅(qū)動(dòng)，所以起步、加速性能非常好。轉(zhuǎn)彎性能比較敏銳。缺點(diǎn)：由于后軸承受較大負(fù)荷，因此后輪的抓地力達(dá)到極限時(shí)，會(huì)有打滑甩尾現(xiàn)象，且不容易控制。車(chē)頭較輕，所以開(kāi)始進(jìn)入轉(zhuǎn)彎時(shí)較容易造成轉(zhuǎn)向過(guò)度現(xiàn)象。4）中置后驅(qū)（MR）中置后驅(qū)是指將發(fā)動(dòng)機(jī)放置在駕乘室與后軸之間，采用后輪作為驅(qū)動(dòng)輪，目前大多數(shù)運(yùn)動(dòng)型轎車(chē)和方程式賽車(chē)采用的布置形式，如圖2-27所示。優(yōu)點(diǎn)：可獲得最佳的軸荷分配，操縱穩(wěn)定性和行駛平順性較好；發(fā)動(dòng)機(jī)臨近驅(qū)動(dòng)橋，無(wú)需傳動(dòng)軸，從而減輕車(chē)重，具有較高的傳動(dòng)效率；重量集中，車(chē)身平擺方向的慣性力矩小，轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)操作靈敏，運(yùn)動(dòng)性好。缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的布置占據(jù)了車(chē)廂和行李箱的一部分空間，通常車(chē)廂內(nèi)只能安放2個(gè)座椅。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的隔音和隔熱效果較差，乘坐舒適性有所降低。

全輪驅(qū)動(dòng)又稱(chēng)四輪驅(qū)動(dòng)，是指汽車(chē)的總布置型式為全部車(chē)輪都是驅(qū)動(dòng)輪。通常發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在汽車(chē)的前部，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)全部車(chē)輪驅(qū)動(dòng)，如圖2-28所示。越野汽車(chē)和SUV多采用全輪驅(qū)動(dòng)方式。5）全輪驅(qū)動(dòng)（4WD）二、汽車(chē)線控技術(shù)（一）線控技術(shù)簡(jiǎn)介

線控技術(shù)最早起源于飛機(jī)，隨著線控技術(shù)的發(fā)展和成熟，這一技術(shù)逐漸被使用在汽車(chē)上。汽車(chē)線控系統(tǒng)（X-By-Wire）是指將駕駛員的操縱意圖經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)CAN總線傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的一種系統(tǒng)。汽車(chē)線控系統(tǒng)主要包括線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、線控制動(dòng)系統(tǒng)、線控油門(mén)系統(tǒng)等。（1）操作輕便、省力，更加人性化。（2）省去大量機(jī)械和管路系統(tǒng)及部件，更易布置，使汽車(chē)結(jié)構(gòu)更加合理。（3）線控技術(shù)通過(guò)電腦控制，使動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間更短。（4）線控系統(tǒng)的制造、裝配、測(cè)試簡(jiǎn)單快捷。（5）汽車(chē)線控技術(shù)的應(yīng)用便于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)。（6）使用線控制動(dòng)無(wú)需制動(dòng)液，使汽車(chē)更為環(huán)保，無(wú)需另加維護(hù)。汽車(chē)線控技術(shù)具有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）存在控制系統(tǒng)及其電子設(shè)備的可靠性問(wèn)題。（2）電能灌溉消耗量過(guò)大，目前車(chē)輛的電源系統(tǒng)無(wú)法提供如此大的能量。（3）由于線控系統(tǒng)技術(shù)難度大，科技含量高，因此研制成本高。（4）存在抗干擾問(wèn)題。車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有各種各樣干擾信號(hào)，如電磁干擾、網(wǎng)絡(luò)攻擊，對(duì)電子系統(tǒng)及其元件造成干擾，影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。另一方面，汽車(chē)線控技術(shù)也具有以下缺點(diǎn)：（二）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已完成了幾代技術(shù)革新，從早期的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，發(fā)展到液壓助力、電控液壓助力及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，再到線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering-By-Wire）。英菲尼迪Q50線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和主控制器（ECU）這三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源等輔助模塊組成。（1）轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊主要由轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩傳感器和路感電機(jī)組成。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器用于監(jiān)測(cè)駕駛員輸入給轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角，同時(shí)通過(guò)CAN總線將轉(zhuǎn)角信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送給ECU。與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器類(lèi)似，扭矩傳感器監(jiān)測(cè)駕駛員輸入到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的扭矩，并通過(guò)CAN總線發(fā)送給ECU。路感電機(jī)根據(jù)ECU傳回的回正信號(hào)，產(chǎn)生回正力矩，給駕駛員提供路感。（2）轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊由前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向電機(jī)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向拉桿等部件組成。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊根據(jù)ECU傳來(lái)的命令，完成轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。（3）ECU在接收到轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤(pán)扭矩等傳感器傳送的信號(hào)后，通過(guò)計(jì)算分析，得到合適的前輪轉(zhuǎn)角發(fā)送給轉(zhuǎn)向電機(jī)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向，得到合適的回正力矩發(fā)送給路感電機(jī)，給駕駛員提供路感反饋。（4）自動(dòng)防故障系統(tǒng)中包含監(jiān)控程序，在識(shí)別到故障后，根據(jù)故障形式和等級(jí)做出相應(yīng)的處理，以最大限度保證汽車(chē)能夠正常安全行駛。自動(dòng)防故障系統(tǒng)是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性得以保障的基礎(chǔ)。（5）電源模塊是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向電機(jī)、路感電機(jī)、ECU等模塊的供電來(lái)源。汽車(chē)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)斷開(kāi)了方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械和液壓連接，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器和扭矩傳感器監(jiān)測(cè)到轉(zhuǎn)角、扭矩信號(hào)，通過(guò)CAN總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器，主控制器根據(jù)內(nèi)部的程序，計(jì)算出合適的前輪轉(zhuǎn)角并發(fā)送給轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向，同時(shí)通過(guò)發(fā)送回正力矩給路感電機(jī)，實(shí)現(xiàn)方向盤(pán)轉(zhuǎn)向路感反饋。（三）線控制動(dòng)系統(tǒng)

傳統(tǒng)制動(dòng)是通過(guò)駕駛員踩下制動(dòng)踏板，利用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器工作，從而完成對(duì)汽車(chē)的制動(dòng)。而線控制動(dòng)則由導(dǎo)線取代傳統(tǒng)制動(dòng)的機(jī)械連接，由集成有位置傳感器的電子制動(dòng)踏板取代原有的機(jī)械制動(dòng)踏板。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)踏板上的位置傳感器將采集到的制動(dòng)踏板行程信號(hào)傳遞