《汽車技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《汽車技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：04170021課程性質(zhì)：專業(yè)創(chuàng)新選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論16學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)）先修課程：機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車構(gòu)造后續(xù)課程：汽車設(shè)計(jì)適用專業(yè)：車輛工程開課單位：車輛與交通工程學(xué)院一、課程說明本課程是車輛工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新選修課。本課程主要針對自動(dòng)駕駛車輛為設(shè)計(jì)對象，進(jìn)行ros系統(tǒng)操作的學(xué)習(xí)，傳感器的使用與決策規(guī)劃控制算法的學(xué)習(xí)訓(xùn)練以及各總成的優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動(dòng)駕駛汽車的基本原理，具有設(shè)計(jì)和改進(jìn)自動(dòng)駕駛汽車能力,提升學(xué)生綜合素質(zhì)，增強(qiáng)就業(yè)競爭力。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握ros系統(tǒng)的操作方法。掌握自動(dòng)駕駛汽車工作的基本原理。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生了解傳感器和自動(dòng)駕駛車輛的工作原理，能夠使用傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)駕駛的決策規(guī)劃控制。讓學(xué)生了解基本的決策規(guī)劃控制算法，能夠?qū)囕v相應(yīng)的算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)3：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得過硬的職業(yè)素質(zhì)，形成良好的職業(yè)道德，同時(shí)具有團(tuán)隊(duì)合作意識，使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的工作態(tài)度?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作和創(chuàng)新思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《汽車技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)對車輛工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/優(yōu)化算法3.1掌握傳感器和自動(dòng)駕駛車輛的基本工作原理，能夠根據(jù)需求確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并設(shè)計(jì)優(yōu)化算法。課程目標(biāo)1：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握ros系統(tǒng)的操作方法。掌握自動(dòng)駕駛汽車工作的基本原理。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生了解傳感器和自動(dòng)駕駛車輛的工作原理，能夠使用傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)駕駛的決策規(guī)劃控制。讓學(xué)生了解基本的決策規(guī)劃控制算法，能夠?qū)囕v相應(yīng)的算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。H4.研究4.1能夠?qū)囕v表現(xiàn)出來的各種現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，找到產(chǎn)生問題的原因。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生了解傳感器和自動(dòng)駕駛車輛的工作原理，能夠使用傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)駕駛的決策規(guī)劃控制。讓學(xué)生了解基本的決策規(guī)劃控制算法，能夠?qū)囕v相應(yīng)的算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。M9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)9.1理解團(tuán)隊(duì)合作的重要性，具備良好的團(tuán)隊(duì)意識，能夠理解團(tuán)隊(duì)不同角色的責(zé)任和作用，并能與其它學(xué)科成員協(xié)作互補(bǔ)。課程目標(biāo)3：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得過硬的職業(yè)素質(zhì)，形成良好的職業(yè)道德，同時(shí)具有團(tuán)隊(duì)合作意識，使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的工作態(tài)度?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作和創(chuàng)新思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)1.ROS基礎(chǔ)知識1.1ROS概況1.2ROS的歷史1.3ROS主要發(fā)行版本1.4ROS的特點(diǎn)1.5ROS的功能1.6ROS安裝1.6.1安裝虛擬機(jī)軟件1.6.2虛擬一臺(tái)主機(jī)1.6.3安裝和優(yōu)化Ubuntu1.6.4安裝ROS1.6.5測試ROS教學(xué)要求：了解ROS系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)；掌握ROS安裝的方法。重點(diǎn)：掌握ROS系統(tǒng)的功能。難點(diǎn)：安裝ROS。221、3第2章ROS通信機(jī)制2.1話題通信2.2理論模型2.3基本操作(C++)2.4自定義msg2.5自定義msg調(diào)用教學(xué)要求：掌握話題通信原理；掌握如何定義和調(diào)用msg。重點(diǎn)：如何定義和調(diào)用msg。難點(diǎn)：如何定義和調(diào)用msg。221、23.視覺傳感器3.1視覺傳感器概述3.2視覺傳感器工作原理3.3視覺傳感器作用教學(xué)要求：了解視覺感知能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)；理解視覺感知的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。重點(diǎn)：了解視覺感知能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)；理解視覺感知的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。難點(diǎn)：理解視覺感知的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。221、24.雷達(dá)傳感器4.1雷達(dá)傳感器概述4.2雷達(dá)傳感器的分類4.3雷達(dá)傳感器的工作原理4.4雷達(dá)傳感器的作用教學(xué)要求：了解不同雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)；理解不同雷達(dá)檢測障礙物的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。重點(diǎn):了解不同雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)；理解不同雷達(dá)檢測障礙物的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。難點(diǎn):理解不同雷達(dá)檢測障礙物的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。221、25.導(dǎo)航定位技術(shù)協(xié)調(diào)創(chuàng)新5.1導(dǎo)航定位技術(shù)概述5.2衛(wèi)星定位技術(shù)5.3慣性導(dǎo)航與航位推算技術(shù)5.4通信基站定位技術(shù)教學(xué)要求：了解定位能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)；理解不同定位系統(tǒng)的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。重點(diǎn):了解定位能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)；理解不同定位系統(tǒng)的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。難點(diǎn):理解不同定位系統(tǒng)的工作原理；掌握如何調(diào)用感知數(shù)據(jù)。221、26.汽車行為決策6.1汽車行為決策算法概述6.2汽車行為決策理論6.2.1無人駕駛行為決策系統(tǒng)6.2.2基于規(guī)則的行為決策6.2.3馬爾克服決策過程教學(xué)要求：了解決策在自動(dòng)駕駛中起到的作用；了解不同的決策理論；理解決策理論的工作原理。重點(diǎn):了解不同的決策理論。難點(diǎn):理解決策理論的工作原理。221、27.路徑規(guī)劃優(yōu)化創(chuàng)新7.1路徑規(guī)劃概述7.2全局路徑規(guī)劃方法7.3局部路徑規(guī)劃方法教學(xué)要求：了解全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃的方法；理解不同規(guī)劃方法的特點(diǎn)；掌握一種規(guī)劃方法。重點(diǎn):了解不同的路徑規(guī)劃方法。難點(diǎn):掌握一種規(guī)劃方法并能夠使用。221、28.自動(dòng)駕駛汽車控制8.1汽車運(yùn)動(dòng)控制理論8.2汽車模型8.3汽車運(yùn)動(dòng)概述教學(xué)要求：了解車輛控制對自動(dòng)駕駛的意義；理解車輛控制的工作原理；掌握簡單的控制方法。重點(diǎn):了解車輛控制對自動(dòng)駕駛的意義；理解車輛控制的工作原理；掌握簡單的控制方法。難點(diǎn):理解車輛控制的工作原理；掌握簡單的控制方法。221、2合計(jì)16162.實(shí)踐部分實(shí)踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)踐項(xiàng)目、實(shí)踐內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容和要求實(shí)踐學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)1.ros系統(tǒng)的安裝和測試實(shí)踐內(nèi)容：針對自動(dòng)駕駛車輛安裝ros工具，實(shí)現(xiàn)msg的定義和調(diào)用。實(shí)踐要求：熟悉ros常用版本，能夠自行安裝，能夠自定義msg并調(diào)用。41、2、32.傳感器的使用實(shí)踐內(nèi)容：針對自動(dòng)駕駛車輛常用傳感器進(jìn)行調(diào)試并運(yùn)行。實(shí)踐要求：熟悉常用傳感器及其功能。21、23.汽車行為決策實(shí)踐內(nèi)容：針對自動(dòng)駕駛車輛常用決策理論設(shè)計(jì)并優(yōu)化決策算法。實(shí)踐要求：熟悉常用決策算法，能夠設(shè)計(jì)并優(yōu)化決策算法。22、34.路徑規(guī)劃實(shí)踐內(nèi)容：針對自動(dòng)駕駛車輛全局路徑和局部路徑規(guī)劃算法進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)。實(shí)踐要求：熟悉常用全局路徑和局部路徑規(guī)劃算法，能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化規(guī)劃算法。22、35.自動(dòng)駕駛汽車控制實(shí)踐內(nèi)容：針對自動(dòng)駕駛車輛控制算法進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。實(shí)踐要求：熟悉常用控制算法，能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化控制算法。22、3合計(jì)12五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)踐等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地學(xué)習(xí)自動(dòng)駕駛汽車創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法與分析，具有一定的汽車創(chuàng)新設(shè)計(jì)分析能力。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生汽車運(yùn)動(dòng)相關(guān)理論的基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：（1）陳慧巖,熊光明,龔建偉.無人駕駛車輛理論與設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社.20212.參考書：（1）楊世春.自動(dòng)駕駛汽車決策與控制[M].北京:清華大學(xué)出版社.2020.（2）王建.自動(dòng)駕駛技術(shù)概論[M].北京:清華大學(xué)出版社.2019.（3）劉少山.第一本無人駕駛技術(shù)書（第2版）[M].北京:電子工業(yè)出版社.2019.（4）（德）溫納.HandbookofDriverAssistanceSystems[M].北京:北京理工大學(xué)出版社.2021.3.期刊：（1）趙苗苗,陳志元,袁葭杰.基于純電動(dòng)客車自動(dòng)駕駛線控底盤技術(shù)[J].客車技術(shù)與研究,2020,42(06):15-18.（2）劉天天,莫磊,陳思祺,等.智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下交叉口混行車隊(duì)通行模型構(gòu)建[J].交通運(yùn)輸研究,2020,6(06):46-54.（3）馬曉燕.GPS自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)在精河縣農(nóng)機(jī)作業(yè)上的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2020,40(36):38-40.（4）TingQ,JunwuZ,HuihuaG,etal.Multi-modeswitching-basedmodelpredictivecontrolapproachforlongitudinalautonomousdrivingwithaccelerationestimation[J].IETIntelligentTransportSystems,2020,14(14):2102-2112.（5）XiaochuanZ,DengmingK,WanzhongZ,etal.Lane-changingdecisionmethodbasedNashQ-learningwithconsideringtheinteractionofsurroundingvehicles[J].IETIntelligentTransportSystems,2020,14(14):2064-2072.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）熊光明.北京理工大學(xué).中國大學(xué)MOOC./course/0818BIT059-1207432808.（2）都來學(xué)汽車學(xué)習(xí)平臺(tái)./ComputerHome.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價(jià)細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。√√√442實(shí)踐20（1）根據(jù)實(shí)踐課程上交作業(yè)評定實(shí)踐成績，滿分100分。（2）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?84作業(yè)20（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?84期末考核50（1）課程論文成績100分，以課程論文成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。（2）主要考核大學(xué)生方程式賽車整車布置、車架、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等等內(nèi)容?！獭獭?02010合計(jì)：100分404020八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)踐、作業(yè)、期末考核等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛己顺煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)踐等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核和期末考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記