智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術概論 第2版 課件 第一章-智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術綜述

第一章智能網(wǎng)聯(lián)車技術綜述1能夠了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義2能夠知道智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術的組成3能夠熟悉智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)背景4能夠知道國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀5能夠知道國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀6能夠知道智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)的發(fā)展?jié)摿W習目標智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展背景01請說說：什么是智能網(wǎng)聯(lián)汽車？智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義根據(jù)《國家車聯(lián)網(wǎng)產業(yè)標準體系建設指南》對智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義：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（人、車、路、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)“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。那么，什么是車聯(lián)網(wǎng)？智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義車聯(lián)網(wǎng)產業(yè)是依托信息通信技術，通過車內、車與車、車與路、車與人、車與服務平臺的全方位連接和數(shù)據(jù)交互，提供綜合信息服務，形成汽車、電子、信息通信、道路交通運輸?shù)刃袠I(yè)深度融合的新型產業(yè)形態(tài)。根據(jù)我國《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術路線圖》的解釋，智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有兩個層面：一是智能化，二是網(wǎng)聯(lián)化。請說說在智能化與網(wǎng)聯(lián)化層面分別定義了哪些內容？在網(wǎng)聯(lián)化層面，車輛采用新一代移動通信技術（LTE-V、5G等），實現(xiàn)車輛位置信息、車速信息、外部信息等車輛信息之間的交互，并由控制器進行計算，通過決策模塊計算后控制車輛按照預先設定的指令行駛，進一步增強車輛的智能化程度和自動駕駛能力。智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義在智能化層面，汽車配備了多種傳感器（攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達），實現(xiàn)對周圍環(huán)境的自主感知，通過一系列傳感器信息識別和決策操作，汽車按照預定控制算法的速度與預設定交通路線規(guī)劃的尋徑軌跡行駛。我國在智能化的定義中分為哪幾個層次？智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義我國在網(wǎng)聯(lián)化方面等級是如何劃分的？智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義網(wǎng)聯(lián)化等級等級名稱等級定義控制典型信息傳輸需求1網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互基于車-路、車-后臺通信，實現(xiàn)導航等輔助信息的獲取以及車輛行駛與駕駛員操作等數(shù)據(jù)的上傳。人地圖、交通流量、交通標志、油耗、里程等信息。傳輸實時性、可靠性要求較低。2網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知基于車-車、車-路、車-人、車-后臺通信，實時獲取車輛周邊交通環(huán)境信息，與車載傳感器的感知信息融合，作為車輛自動駕駛決策與控制系統(tǒng)的輸入。人與系統(tǒng)周邊車輛/行人/非機動車位置、信號燈相位、道路預警等信息。傳輸實時性、可靠性要求較高。3網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制基于車-車、車-路、車-人、車-后臺通信，實時并可靠獲取車輛周邊交通環(huán)境信息及車輛決策信息，車-車、車-路等各交通參與者之間信息進行交互融合，形成車-車、車-路等各交通參與者之間的協(xié)同決策與控制。人與系統(tǒng)車-車、車-路間的協(xié)同控制信息。傳輸實時性、可靠性要求最高。請參考下圖說說智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關概念關系？智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車關鍵技術感知系統(tǒng)決策系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)汽車傳感器技術信息通信交通運輸智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義請補充以下說明：環(huán)境感知技術包括哪些內容？智能決策技術包括哪些內容？控制執(zhí)行技術包括哪些內容？V2X通信技術包括哪些內容？云平臺和大數(shù)據(jù)技術包括哪些內容？信息安全技術包括哪些內容？高精度地圖和高精度定位技術包括哪些內容？標準與法規(guī)包括哪些內容？試驗評價包括哪些內容？智能網(wǎng)聯(lián)汽車將具備如下五大功能空中升級安全提醒車輛維修緊急救援個性化定制智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義請補充如下說明：空中升級包括哪些內容？安全提醒包括哪些內容？車輛維修包括哪些內容？緊急救援包括哪些內容？個性化定制包括哪些內容？智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能駕駛的核心技術由環(huán)境感知層、智能決策層以及控制和執(zhí)行層組成。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的組成1.環(huán)境感知層環(huán)境感知層的主要功能是通過車載環(huán)境感知技術、衛(wèi)星定位技術、4G/5G及V2X無線通信技術等，實現(xiàn)對車輛自身屬性和車輛外在屬性（如道路、車輛和行人等）靜、動態(tài)信息的提取和收集，并向智能決策層輸送信息。2.智能決策層智能決策層的主要功能是接收環(huán)境感知層的信息并進行融合，對道路、車輛、行人、交通標志和交通信號等進行識別，決策分析和判斷車輛駕駛模式和將要執(zhí)行的操作，并向控制和執(zhí)行層輸送指令。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的組成智能網(wǎng)聯(lián)汽車的組成3.控制和執(zhí)行層控制執(zhí)行層的主要功能是根據(jù)功能決策層的指令對車輛進行操作和協(xié)調，為聯(lián)網(wǎng)車輛提供道路交通信息、安全信息、娛樂信息、救援信息、商務辦公、在線消費等，以保護汽車安全、舒適駕駛。比較傳統(tǒng)車輛，智能網(wǎng)聯(lián)汽車在功能上主要增加了環(huán)境感知和定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、車輛自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)和先進的駕駛輔助系統(tǒng)。1.世界自動駕駛汽車技術的發(fā)展歷程智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)背景分析智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)背景分析2.中國自動駕駛汽車技術的發(fā)展歷程智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)背景分析20世紀90年代初由北京理工大學、南京理工大學、國防科技大學、清華大學和浙江大學聯(lián)合研制的ATB-1，之后研究ATB-2，與第一代相比，速度增加了3-4倍2003年，國防科技大學與一汽合作的紅旗CA7460實現(xiàn)了高速公路自動駕駛示范，最高時速170Km/小時，可以實現(xiàn)自動超車。2011年7月，國防科技大學自主研發(fā)的紅旗HQ3無人駕駛汽車首次完成了長沙至武漢286Km的高速全程無人駕駛試驗，2015年12月，百度和寶馬的無人駕駛汽車在G7“五環(huán)高速-奧林匹克森林公園”路線上來回行駛，吸引了無數(shù)眼球。智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)背景分析2018年，谷歌公司的子公司W(wǎng)aymo推出了第一款可以在城市道路上實現(xiàn)完全自主行駛的汽車，不需要人類駕駛員進行監(jiān)控和干預。這款汽車采用了激光雷達、攝像頭、雷達等多種傳感器，可以實現(xiàn)高精度的定位和環(huán)境感知。長安汽車在2020年3月10日實現(xiàn)了國內首個L3級自動駕駛量產車體驗活動，測試路段全程23公里，長安L3級自動駕駛系統(tǒng)傳感器配置包括5個毫米波雷達、6個攝像頭、12個超聲波雷達，此外配合ADAS地圖，可以實現(xiàn)自適應巡航、自動變換車道、安全過彎等功能。2021年4月6日威馬汽車推出了全球首款無人駕駛的量產車型威馬W6，它在某些特定場景上可以達到相當于L4級別的自動駕駛，并且具有一鍵召喚的黑科技功能。威馬汽車還承諾，在無人駕駛時如果發(fā)生事故，責任歸車企?，F(xiàn)如今不僅如小鵬、蔚來、華為等造車新勢力不斷突出高級別自動駕駛系統(tǒng)，老牌汽車廠商奔馳、寶馬、豐田等也都推出了高級別輔助駕駛系統(tǒng)。自動駕駛汽車迎來了從試驗到量產的重大變革。在時代發(fā)展背景下，國家對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的迫切要求目前，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家和地區(qū)也已將智能網(wǎng)聯(lián)汽車作為汽車產業(yè)未來發(fā)展的重要方向，加快產業(yè)布局?？鐕嚻髽I(yè)已經實現(xiàn)了一些L2級自動駕駛汽車的批量生產。一些高端品牌率先推出L3級自動駕駛汽車，以谷歌為代表的新技術力量也在積極進行全自動駕駛技術L4級、L5級的開發(fā)和測試。智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)背景分析自動駕駛車輛道路測試智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)背景分析北京市于2017年12月發(fā)布《北京市自動駕駛車輛道路測試管理實施細則（試行）》及相關文件，確定33條、共計105公里開放測試道路，已發(fā)放首批試驗用臨時號牌。如圖1-7所示，上海市2018年3月發(fā)布《上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理辦法（試行）》，劃定第一階段5.6公里開放測試道路，并發(fā)放第一批測試號牌。重慶、保定也相繼發(fā)布了相應的道路測試實施細則。智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)背景分析2023年7月18日，工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會印發(fā)《國家車聯(lián)網(wǎng)產業(yè)標準體系建設指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）（2023版）》。這是對《國家車聯(lián)網(wǎng)產業(yè)標準體系建設指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）（2018版）》的繼承、延伸與完善，是在對第一階段標準體系建設情況進行客觀總結、對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產業(yè)新需求和新趨勢進行深入分析后，形成的框架更加完善、內容更加全面、邏輯更加清晰的標準體系建設指南，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產業(yè)高質量發(fā)展奠定了堅實基礎。2018年4月，我國工業(yè)和信息化部頒發(fā)了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范》測試主體單位性質業(yè)務范圍事故補償能力測試評估能力事件記錄分析能力對法律法規(guī)遵守試驗車輛注冊登記強制性項目檢查人機控制模式轉換數(shù)據(jù)記錄實時回傳特定區(qū)域測試第三方機構檢測驗證測試駕駛人簽訂勞動合同或勞務合同經過駕駛培訓無重大交通違章違法記錄駕齡3年以上，自動駕駛50小時以上最近連續(xù)3個記分周期內無記滿12分無服用禁止精神藥品麻醉品記錄法律、法規(guī)規(guī)定的其他條件智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)背景分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀021.美國自動駕駛技術發(fā)展在美國、歐洲、日本等發(fā)達國家和地區(qū)，自動駕駛技術是未來交通發(fā)展的重要方向。在技術研發(fā)、道路測試、標準法規(guī)和政策等方面，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展提供了條件。為了加快自動駕駛商業(yè)化的政策支持，我國在這方面的研究也很活躍，為自動駕駛技術的開發(fā)和測試創(chuàng)造了堅實的基礎。問題思考：為什么大家都在發(fā)展自動駕駛，與傳統(tǒng)的汽車比較有哪些優(yōu)勢？國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國自動駕駛技術典型代表——GoogleWaymo國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國對自動駕駛技術的發(fā)展在政策上做了工作與支持？早在2013年，美國公路交通安全管理局就發(fā)布了《關于自動駕駛儀車輛控制政策的初步意見》，并制定了支持自動駕駛技術發(fā)展和推廣的自動駕駛考試標準。2016年9月，為有效利用技術變化提供指導，美國交通部發(fā)布了一項《聯(lián)邦自動駕駛汽車政策》，為自動駕駛安全部署提供政策監(jiān)管框架。2017年9月，發(fā)布了一項車輛升級與駕駛政策《自動駕駛系統(tǒng)：安全愿景2.0》，該政策不僅被業(yè)界視為自動駕駛汽車發(fā)展的指導方針，而且代表了聯(lián)邦政府對自動駕駛的態(tài)度。國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2017年9月，美國眾議院一致通過了《自動駕駛法案（SELFDRIVEACT，H.R.3388）》請參考備注：第1章簡稱；目錄第2章目的第3章美國交通安全管理局和憲法對自動駕駛汽車的管理第4章更新的或新的高度自動化車輛的汽車安全標準第5章自動駕駛系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全第6章一般豁免第7章機動車檢測和評估第8章提供給潛在買家的高度自動化駕駛系統(tǒng)的信息第9章高度自動化車輛咨詢委員會第10章后座乘客警報系統(tǒng)第11章前照燈第12章高度自動化車輛所需的隱私保護計劃國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀參考ppt中的備注，通讀美國的自動駕駛法案。請說明：自動駕駛法案對自動駕駛汽車技術的發(fā)展做了哪些重要的規(guī)定？《未來交通準備：自動駕駛3.0》2018年10月，最新發(fā)布的《未來交通準備：自動駕駛3.0》表明美國運輸部將努力消除妨礙自主車輛發(fā)展的政策和法規(guī)，并支持將自主車輛納入整個運輸系統(tǒng)。國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀自動駕駛路試法規(guī)出臺國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2011年，內華達州率先通過了汽車駕駛汽車立法，解決了州公路上自駕汽車的路試問題。2012年9月，加州出臺了自動駕駛的汽車駕駛法規(guī)。隨后，包括佛羅里達州、哥倫比亞特區(qū)和密歇根州在內的數(shù)十個州頒布了數(shù)十項自主車輛交通政策和法規(guī)2018年2月底，加州再次放寬了允許無人駕駛汽車方向盤后面的人在路上行駛的政策，本規(guī)定自2018年4月2日起已經開始施行。2.德國自動駕駛汽車技術發(fā)展現(xiàn)狀國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀歐盟于2012年頒布法規(guī)，要求所有商用車在2013年11月之前安裝AEB緊急自動剎車系統(tǒng)。自2014年起，在歐盟市場銷售的所有新車都必須配備AEB，沒有該系統(tǒng)的車輛不符合E-NCAP五星級安全認證?！毒S也納道路交通公約》與《道路交通法修訂案》請回答：德國再《維也納道路交通公約》與《道路交通法修訂案》中做了哪些重要的修訂？國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀自動駕駛道德標準國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀請回答：德國的自動駕駛道德標準里有哪些重要的內容？有哪些重要的意義？3.英國自動駕駛汽車技術發(fā)展現(xiàn)狀國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀英國政府設立了2億英鎊的特別基金促進英國自動駕駛技術的研究、開發(fā)和部署。2017年2月，英國政府頒布了《汽車技術與航空法》2017年8月，英國交通部和國家基礎設施保護中心發(fā)布了《聯(lián)網(wǎng)和自主車輛網(wǎng)絡安全的關鍵原則》。請回答：《聯(lián)網(wǎng)和自主車輛網(wǎng)絡安全的關鍵原則》里涵蓋了哪些內容？4.法國自動駕駛汽車技術發(fā)展現(xiàn)狀早在2014年，法國就公布了自動駕駛汽車的路線圖。政府將在未來三年投資1億歐元測試自動駕駛汽車。2016年8月，法國通過了一項法令，允許對自動駕駛汽車進行道路試驗，但對試驗路段和試驗等級有明確要求。隨后，法國將自動啟動“人工智能發(fā)展計劃”和“促進增長和企業(yè)變革行動計劃”，推動自動駕駛技術的發(fā)展。國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀5.日本自動駕駛汽車技術發(fā)展現(xiàn)狀國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀在2017年的官民ITS構想及線路圖中，日本明確了自動駕駛技術的推廣計劃：2020年左右實現(xiàn)高速公路上的L3自動駕駛、L2自動駕駛和特定區(qū)域的L4自動駕駛。到2025年，將實現(xiàn)高速公路上的L4自動駕駛。2018年3月，日本政府在“未來投資會議”上提出了《自動駕駛相關制度整備大綱》，明確了L3級汽車駕駛事故責任的定義。2018年9月，國土交通省正式發(fā)布《自動駕駛汽車安全技術指南》，規(guī)定了L3和L4自動駕駛汽車必須滿足的安全條件。在國家層面的政策指導2015年，中國將智能網(wǎng)聯(lián)汽車列為未來十年國家智能制造發(fā)展的重要領域。2016年，發(fā)布《中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術發(fā)展路線圖》，指導汽車制造商的發(fā)展和未來的產業(yè)發(fā)展。2017年新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃進一步明確了自動駕駛技術自主應用的戰(zhàn)略目標。2018年1月，國家發(fā)改委發(fā)布了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》計劃。2018年4月，工信部、公安部、交通部聯(lián)合發(fā)布了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車管理規(guī)范（試行）》，批準了全國20個智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)。國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀請回答：我國在《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》計劃中提出了哪些智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展愿景？國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀在2022年11月，工業(yè)和信息化部和公安部聯(lián)合發(fā)布《關于開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準入和上路通行試點工作的通知（征求意見稿）》中，也對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展給予多個具體的政策支持。在多項政策疊加支持下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車應用場景也越發(fā)廣闊。從目前的智能網(wǎng)聯(lián)汽車場景應用清單來看，其主要涵蓋三大類近20項應用場景：第一類：前沿技術研發(fā)類場景；涵蓋公路自動駕駛測試、智能城市基礎設施與智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同發(fā)展、高級別自動駕駛的網(wǎng)聯(lián)云控場景、智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心零部件與車規(guī)芯片上車測試等應用場景。第二類：城市服務應用類場景；涵蓋無人車駕駛、無人車配送、無人車零售、自動駕駛出租車（環(huán)衛(wèi)車、微循環(huán)接駁車、公交車、物流車等）、智慧交管解決方案、云平臺智能交通數(shù)據(jù)、自動泊車等。第三類：跨界類融合創(chuàng)新類場景；涵蓋各類創(chuàng)新自動駕駛測試、網(wǎng)絡安全與智能網(wǎng)聯(lián)汽車融合應用、智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈技術、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與汽車網(wǎng)聯(lián)技術融合等。國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的推進可分為四個階段，是哪四個階段？自主駕駛輔助網(wǎng)絡駕駛輔助人機共駕高度自動化/無人駕駛智能駕駛通訊設施智慧路網(wǎng)高精度定位大數(shù)據(jù)應用1234國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀1.自動駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）以車輛環(huán)境傳感系統(tǒng)為依托，輔助駕駛操作系統(tǒng)有兩種類型：預警系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。預警系統(tǒng)包括正面碰撞預警系統(tǒng)（FCWS）、車道偏離預警系統(tǒng)（LDWS）、盲區(qū)預警系統(tǒng)（BSW）、駕駛員疲勞預警系統(tǒng)（DFM）、全景觀測系統(tǒng)（MVCS）、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）等；控制系統(tǒng)包括車道保持系統(tǒng)（LKAS）、自動停車輔助系統(tǒng)（PLA）、自動緊急制動系統(tǒng)（AEB）、自適應巡航系統(tǒng)（ACC）等。國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀2.網(wǎng)聯(lián)駕駛輔助國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀網(wǎng)聯(lián)駕駛輔助系統(tǒng)是一種依靠信息和通信技術來感知車輛周圍環(huán)境并預測周圍車輛未來運動來幫助駕駛員駕駛的系統(tǒng)。通過現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡技術，汽車、道路、行人等交通參與者不再孤立所有參與者都成為智能交通系統(tǒng)中的信息節(jié)點。典型技術：1）LTE-V2）5G系統(tǒng)3.人機共駕國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀人機共駕是指駕駛員與智能系統(tǒng)同時共享對車輛的控制，并與人機結合完成駕駛任務。與普通駕駛輔助系統(tǒng)相比，普通駕駛智能車具有與人機相同的控制實體。雙方的受控對象是交叉耦合的，狀態(tài)轉換是相互制約的，要求系統(tǒng)具有更高的并