智能网联汽车技术基础版课件-项目一-智能网联汽车概述.pptx
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1、 智能网联汽车技术基础 项目一 智能网联汽车概述 智能网联汽车的内涵认知 任务一任务二任务二任务三任务三智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车发展趋势认知智能网联汽车发展趋势认知 智能网联汽车的内涵认知1 学习目标 1.掌握智能网联汽车的相关概念 2.了解智能网联汽车的相关术语智能网联汽车概述 理论知识一、智能网联汽车的概念二、智能网联汽车的相关术语智能网联汽车概述 1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述一、智能网联汽车的概念智能网联汽车是一个跨技术、跨产业领域的新兴体系,从不同角度、不同背景出发,各国对智能网联汽车的定义也不尽相同,但终极目标都是为了实现
2、可以各种道路环境中安全行驶的无人驾驶汽车。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述我国工业和信息化部在国家车辆网产业体系建设指南(智能网联汽车)中明确规定,智能网联汽车(intelligent and connected vehicle,ICV)是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与X(车、路、人、云等)智能信息交换、共享,具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能,可实现安全、高效、舒适、节能行驶,并最终实现替代人来操作的新一代汽车。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述“智能”指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置和车载系统模块,具备
3、复杂的环境感知、智能决策和控制等功能,如图1-1-1所示。“网联”主要指信息互联共享功能,即通过多种形式的通信与网络技术,实现车内、车与车、车与路测设备、车与环境之间的信息交互。“汽车”指智能网联汽车的终端载体,可以是传统的燃油汽车也可以是多种形式的新能源汽车,未来的智能网联汽车主要以新能源汽车为主。图1-1-1 智能网联汽车概念 1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述二、智能网联汽车的相关术语智能网联汽车是一个跨技术、跨产业领域、跨学科并跨时代的新兴技术体系,各国都在大力发展智能网联汽车,但对其叫法也不尽相同。智能网联汽车与智能汽车、网联汽车、自动驾驶汽车、车联网、智能交通系统和无人驾驶
4、汽车密切相关。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述1.智能汽车我国工业和信息化部在智能汽车创新发展战略中明确指出,智能汽车指通过搭载先进传感器等装置,运用人工智能等新技术,具有自动驾驶功能,逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车。智能汽车通常又称为智能网联汽车、自动驾驶汽车等。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述智能汽车智能汽车的初级阶段是具有先进驾驶助系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)的汽车。例如:前向碰撞预警系统、车道偏离预警系统、盲区监测系统、驾驶员疲劳预警系统、车道保持辅助系统、自动制动系统、自适应巡航系统等。ADAS
5、在汽车上的配置越多,其智能化程度越高,其终极目标是无人驾驶汽车。智能汽车的发展方向是自动化、网联化、智能化和共享化。智能汽车的自动化程度越高越接近自动化汽车,网联化程度越高越接近网联汽车,最终发展成为无人驾驶的智能网联汽车。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述2.网联汽车网联汽车是指基于通信互联建立车与车之间的连接,车与网络中心和智能交通系统等服务中心之间的连接的一种汽车,网联汽车实现了车内网络与车外网络之间、人-车-路-环境之间的信息交互。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述图1-1-2 网联汽车的应用网联汽车的初级阶段是以车载信息技术为代表,车载信息技术是指通过内置在汽车上的计
6、算机网络技术,借助无线通信技术、GPS卫星导航技术、地理信息系统(GIS),以实现文字、图像和语音信息交换的综合信息服务。基于此可以实现交通信息预报、娱乐信息播放、救援信息传输、应急预警、远程监测和车辆远程检测与维护等。如图1-1-2所示。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述3.无人驾驶汽车无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境,自动规划并识别行车路线,从而控制车辆到达预定目标的智能汽车。无人驾驶汽车是利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述
7、图1-1-3 谷歌无人驾驶小汽车无人驾驶汽车是传感器、计算机、人工智能、无线通信、导航定位、模式识别、机器视觉、智能控制等多种先进汽车融合的综合机器。无人驾驶汽车是汽车智能汽车、网联汽车发展的最终目标。图1-1-3所示为谷歌公司开发的无人驾驶小汽车。1、智能网联汽车的内涵认知智能网联汽车概述图1-1-4 ADAS与无人驾驶前述智能汽车先进辅助驾驶系统(ADAS)和无人驾驶汽车都是利用安装在车上的各式各样传感器收集数据,并结合地图数据进行系统计算,从而实现对行车路线的规划并控制车辆到达预定目标,两者的相互发展关系如图1-1-4所示。高级辅助驾驶(ADAS)无人驾驶l 主要功能并非完全控制汽车,而
8、是预先为驾驶者判断可能发生的危险,保证行车的安全l 完成监督、预警、刹车以及导向等任务。受世界各国相关法规推进的影响,其需将保持增长l 强调机器驾驶,以实现舒适、节省人力成本的目的,近几年非常火爆l 使用人工智能的驾驶体系来完成对车的完全控制可逐步实现无人驾驶 学习小结1.智能汽车是指在网络环境下用计算机技术、信息技术和智能控制技术装备起来的汽车,或者可以说是有着汽车外壳兼顾汽车性能的移动机器人。2.无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境,自动规划并识别行车路线,从而控制车辆到达预定目标的智能汽车。3.网联汽车是指基于通信互联建立车与车之间的连接,车与网络中心和智能交通系统等服务中心之间的
9、连接的一种汽车,网联汽车实现了车内网络与车外网络之间、人-车-路-环境之间的信息交互。智能网联汽车概述 智能网联汽车结构及技术体系认知2 学习目标 1.理解并能解释智能网联汽车的结构层次 2.掌握智能网联汽车的技术架构 3.熟悉智能网联汽车的逻辑结构和物理结构智能网联汽车概述 理论知识一、智能网联汽车的结构层次二、智能网联汽车架构三、智能网联汽车的关键技术智能网联汽车概述 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述一、智能网联汽车的结构层次智能网联汽车是以汽车为主体,利用环境感知技术实现多车辆有序安全行驶,通过无线通信网络等手段为用户提供多样化信息服务。智能网联汽车由环境感知层、智能决
10、策层以及控制执行层组成。感知主要分为自主式感知和网联式感知。通过车载传感器获得的对复杂环境的感知,称为自主式感知;借助现代通信和网络技术来感知环境,称为网联式感知。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述图1-2-1 智能网联汽车结构层次存在于互联网络中的智能网联汽车,通过密切交互,形成了一种特定的新型网络系统车联网。车联网除了包括车车通信、车路通信和车辆内部通信外,还包括了在移动互联下能提升安全和节能等方面指标的信息服务。智能网联汽车在结构层次可以分为环境感知层、智能决策层和控制执行层,如图1-2-1所示。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述1.环境感知层环境感知层的
11、主要功能是通过车载环境感知技术、卫星定位技术、4G/5G及V2X无线通信技术等,实现对车辆自身属性和车辆外在属性(如道路、车辆和行人等)静态、动态信息的提取和收集,并向智能决策层输送信息。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述1.环境感知层感应识别元件是智能网联汽车的眼睛和耳朵,主要以摄像头和雷达为主,并辅以红外探头,达到多传感器协调合作,实现车辆周围环境全覆盖。目前常见的传感器包括摄像头、超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达和红外探头。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述2.智能决策层智能决策层的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融合,对道路、车辆、行人、交通标志和交
12、通信号等进行识别,决策分析和判断车辆驾驶模式及将要执行的操作,并向控制和执行层输送指令。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述智能决策层类似于人类大脑,车辆通过感知识别端从外部获取环境信息后,将信息进行集成处理,传送到决策端,车辆决策端需要依靠这些信息做出正确精准的控制决策,并将决策下达至执行端,以完成自动驾驶,自动驾驶的环境感知端会感知并识别车道线、车辆、行人、交通标志等目标,并会采集大量的图像信息,而这些信息会形成一个数据模型,然后与数据库中的模型进行对比、分析、评估并纠错;智能网联汽车在反复的路测中,会不断提高对道路信息识别程度,并为之做出合理的决策控制。2、智能网联汽车结构
13、及技术体系认知智能网联汽车概述3.控制执行层控制执行层的主要功能是按照智能决策层的指令,对车辆进行操作和协同控制,并为联网汽车提供道路交通信息、安全信息、娱乐信息、救援信息以及商务办公、网上消费等,保障汽车安全行驶和舒适驾驶。执行系统类似于人的手脚,用来执行决策系统的命令,有点类似于计算机的输出端,最终实现车辆的行驶。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述二、智能网联汽车架构1.智能网联汽车的技术架构2.智能网联汽车的逻辑结构3.智能网联汽车的物理结构 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述1.智能网联汽车的技术架构智能网联汽车涉及汽车、信息通信、交通等多领域技术,其技
14、术结构较为复杂,可划分为“三横三纵”式技术结构,如图1-2-2所示。“三横”是指智能网联汽车主要涉及的车辆/设施、信息交互与基础支撑三大技术领域,它可再细分为第二层与第三层技术。“三纵”是强调未来智能网联汽车的主要应用场景:公路自动驾驶汽车、城区自动驾驶汽车、共享自动驾驶汽车。图1-2-2 智能网联汽车“三横三纵”技术架构 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述2.智能网联汽车的逻辑结构智能网联汽车逻辑结构有“信息感知”和“决策控制”两条主线,如图1-2-3所示。其发展的核心是由系统进行信息感知、决策预警和智能控制,逐渐替代驾驶人的驾驶任务,并最终完全自主执行全部驾驶任务。智能网联
15、汽车通过智能化与网联化两条技术路径协同实现“信息感知”和“决策控制”功能。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述图1-2-3 智能网联汽车的逻辑结构 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述(1)信息感知信息感知信息感知主要指对驾驶环境及驾驶室内的相关信息进行感知,根据对驾驶行为的影响分为与驾驶相关的信息主要指对驾驶环境及驾驶室内的相关信息进行感知,根据对驾驶行为的影响分为与驾驶相关的信息和与非驾驶相关的信息。和与非驾驶相关的信息。驾驶相关的信息包括传感探测类和决策预警类。传感探测类信息又可根据信息获取方式细分为依靠车辆自身传感器直接探测所获得的信息和车辆通过车载通信装置
16、从外部其他信息节点(例如:路侧节点或远程信息中心)所接收到的信息,即交互信息。非驾驶相关信息主要包括车载娱乐服务和车载互联网信息服务。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述(2)决策控制决策控决策控制制主要根据车辆和驾驶员在车辆控制方面的作用和职责分为驾驶辅助控制和车辆自动控制,分别对应不同等级主要根据车辆和驾驶员在车辆控制方面的作用和职责分为驾驶辅助控制和车辆自动控制,分别对应不同等级的决策控制。的决策控制。驾驶辅助控制主要是车辆利用各种电子技术辅助驾驶人进行辅助驾驶,如对车辆横向辅助控制和纵向辅助控制及其组合控制,可分为驾驶辅助和部分自动驾驶。车辆自动控制主要根据车辆自主控制以
17、及替代人进行驾驶的场景,也称为无人驾驶,进一步细分为有条件自动驾驶、高度自动驾驶和完全自动驾驶。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述3.智能网联汽车的物理结构智能网联汽车的产品物理结构是把逻辑结构所涉及的各种“信息感知”与“决策控制”功能落实到物理载体上,如图1-2-4所示。车辆控制系统、车载终端、交通设施、外接设备等按照不同的用途,通过不同的网络通道、软件或平台对采集或接收到的信息进行传输、处理和执行,从而实现不同的功能或应用。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述图1-2-4 智能网联汽车物理结构 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述三、智能网联汽车
18、的关键技术智能网联汽车运用了多款技术,主要包括RFID、传感器、无线传输、信息安全、标准化、数据融合、异构网络融合、大数据处理、云计算和移动计算等,其中最为关键的核心技术总结为“六项十点”。如图1-2-5所示。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述图1-2-5 智能网联汽车关键技术 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述1.环境感知技术环境感知包括车辆本身状态感知、道路感知、行人感知、交通信号感知、交通标识感知、交通状况感知、周围车辆感知等,如图1-2-6所示。图1-2-6 智能网联汽车环境感知 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述车辆本身状态感知包括行驶
19、速度、行驶方向、行驶状态和车辆位置等,道路感知包括道路类型检测、道路标线识别、道路状况判断、是否偏离行驶轨迹等。行人感知主要判断车辆行驶前方是否有行人,包括白天行人识别、夜晚行人识别、被障碍物遮挡的行人识别等。交通信号感知主要是自动识别交叉路口的信号灯、如何高效通过交叉路口等。交通标识感知主要是识别道路两侧的各种交通标志,如限速、弯道等,及时提醒驾驶人注意。交通状况感知主要是检测道路交通拥堵情况、是否发生交通事故等,以便车辆选择通畅的路线行驶。周围车辆感知主要检测车辆前方、后方和侧方的车辆情况,避免发生碰撞,也包括交叉路口被障碍物遮挡的车辆。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述2
20、.车联网技术长距离无线通信技术用于提供即时的互联网接入,主要用4G、LTE、GPRS等技术。短距离通信技术有专用短程通信技术(DSRC)、蓝牙、2.4G通信技术等,其中DSRC重要性较高且亟须发展,它可以实现在特定区域内对高速运动下移动目标的识别和双向通信,例如V2V、V2I双向通信,实时传输图像、语音和数据信息等。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述如图1-2-7所示。5G具有大规模MIMO、新型多址接入、新型信道编码、新型调制等方面的特性,相对于4G通信而言,具有更大的传输速率、更低的传输延迟以及更多的接入用户等优点。智能终端的普及以及应用的多样化(高清视频、VR和AR),促
21、进了无线通信的迅速发展,5G已进入商用阶段。图1-2-7 通信技术模拟图 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述3.智能终端系统操作系统是智能网联汽车智能设备的基础和灵魂。车载智能终端在操作系统方面的选型,正在发生重大变化,变得越来越重要。车载终端与手机都是属于智能移动终端,除娱乐、咨询功能之外,其本身信息类功能也越来越收到重视,集成更多的传感器以此来实现更多先进的功能也就成了普遍的现象。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述智能终端系统可以具有如下功能:(1)智 能 车 机(2)智 能 后 视 镜(3)数 据 传 输(4)智 能 提 醒 2、智能网联汽车结构及技术体系
22、认知智能网联汽车概述(1)智能车机 智能车机的联网方式有两种:一是在车机方案中增加5G模块,用户在车机侧边插入SIM卡上网,二是把SIM卡插在车机配套的行车记录仪上,通过WiFi路由实现车机联网。(2)智能后视镜 智能后视镜能够提供语音控制、GPS导航、行车记录和实时在线的视听等安全和娱乐功能辅助驾驶。(3)数据传输 汽车装置物联网卡后,车载自动诊断系统,可实时采集车辆刹车、轮胎、发动机等部件的运行情况,为车主提供汽车各项数据,保障安全出行。为确保数据安全性,要求数据传输不通过公众网络,直接传输到企业内网。(4)智能提醒 后车窗智能LED显示屏产品包括了众多的智能功能。后车远光灯提醒,有效的保
23、护驾驶人的安全驾驶;紧急刹车提醒,避免不必要的交通事故,保障驾驶人员和他人的安全;紧急联系人功能,在汽车遇到紧急情况的时候显示预先设置的紧急联系人的电话;汽车行车轨迹,能够通过后台精准定位到自己车辆的行车轨迹,为汽车安全添加一道防线。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述图1-2-8智能终端系统图解车联网的本质,是实现人、车、网、路、物的互联融合与交互,未来的智能汽车会成为一个功能高度集成化的生活空间,实现汽车和驾驶人的深度交互。物联网卡在车联网中的具体应用主要有智能车机、智能后视镜、数据传输OBD等,如图1-2-8所示。2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述4.云端计
24、算及服务整合云端计算,是一种基于互联网的计算方式,通过这种方式,共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备,如图1-2-9所示。图1-2-9 云端计算与服务整合模拟图 2、智能网联汽车结构及技术体系认知智能网联汽车概述通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序,再由多部服务器所组成的庞大系统搜索、计算分析之后将处理结果回传给用户。通过这项技术,远程的服务供应商可以在数秒之内,完成处理数以千万计甚至数以亿计的信息,达到和“超级电脑”同样强大性能的网络服务。对多源信息进行采集、传输、分析和综合,将不同数据源在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合,产生出完整、准
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