《智能网联汽车导论》教学课件—02车联网与智能汽车
2024智能网联汽车概论课件模块一智能网联汽车概述
一智能网联汽车概述contents •智能网联汽车基本概念•智能网联汽车关键技术•智能网联汽车产业链分析•国内外典型案例分析•未来发展趋势预测与挑战分析•总结回顾与拓展思考目录定义与发展历程定义智能网联汽车是一种集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它运用大数据、云计算、人工智能等新技术，实现车与车、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。
发展历程智能网联汽车经历了从单一功能到多功能集成，从低级自动化到高级自动化的发展历程。
随着技术的不断进步，未来智能网联汽车将实现更高程度的自动化和智能化。
技术体系架构及特点技术体系架构智能网联汽车技术体系架构包括感知层、决策层、执行层和控制层四个层次。
感知层负责采集车辆周围环境信息，决策层根据感知信息进行决策规划，执行层控制车辆各部件执行决策指令，控制层对整个系统进行监控和调度。
特点智能网联汽车具有环境感知、智能决策、协同控制等特点。
它能够实时感知周围环境信息，并根据不同场景做出智能决策和协同控制，提高驾驶安全性和舒适性。
行业应用现状及前景行业应用现状目前，智能网联汽车已经在多个领域得到应用，如自动驾驶出租车、物流运输车、公共交通等。
同时，各国政府和企业也在积极推动智能网联汽车的发展，加大技术研发和基础设施建设投入。
前景随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，智能网联汽车将迎来更加广阔的发展前景。
未来，智能网联汽车将实现更高程度的自动化和智能化，提高交通效率和安全性，改变人们的出行方式和生活方式。
同时，智能网联汽车也将成为智能交通系统的重要组成部分，推动交通行业的转型升级和可持续发展。
通过发射激光束并接收反射回来的光信号，精确测量距离和角度，实现环境感知和障碍物检测。
激光雷达利用毫米波段的电磁波进行探测，具有穿透雾、霾、尘等恶劣天气的能力，适用于中远距离的目标检测。
毫米波雷达通过捕捉图像信息，实现车道线识别、交通信号识别、行人检测等功能。
《智能网联汽车导论》教学课件—02车联网与智能汽车
（4）驾驶员疲劳预警（DWS）
疲劳驾驶预警系统(Driver Fatigue Monitor System) 是一种基于驾驶员生理反应特征的驾驶人 疲劳监测预警产品。
（5）全景环视（Top View）
全景环视系统是利用车身周围的摄像头传感器采集车身 周围的环境画面，并经处理后形成一张车身鸟瞰环视图， 最后通过显示屏实时地将环视图呈现给驾驶员，从而帮 助驾驶员实时了解车身周围环境的显示系统。
（6）胎压监测（TPMS）
TPMS在每个轮胎上安装灵敏度高的传感器，在行车状 态下对汽车胎压、温度等进行动态监测，并通过 传感
器、智能单片机以无线方式发射到接收器，让驾驶员能 随时掌握胎压和温度状况，以确保汽车行驶中的安全， 在出现危险状况时发出警报，从而有效预防爆胎，是保 障行驶安全的高科技产品。
车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为 基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在 车-X（X是指车、路、行人及互联网等）之间，
进行无线通信和信息交换的大系统网络，即车与 车、车与路、车与人、车与传感设备的交互，实 现车辆与周边公众网络通信的动态通信系统。
一层行人和车辆是感知数据的主要来源，负责采集与获取车辆的 智能信息，感知行车状态与环境；是具有车内通信、车间通信、 车网通信的泛在通信终端；同时让汽车具备I0V寻址和网络可信标 识能力的设备。在应用方面包括：汽车电子控制系统、卫星定位 系统、惯性导航系统感知的车辆数据、车载传感设备感知的车辆 环境数据（道路基础设施与道路目标物）、交通运行数据（交通 管理与交通运行情况）和人工智能路情数据等。
接，主要是汽车和人之间通过软件或者语音等智能 手段来实现人机交互。V2P技术利用智能手机与周 围车辆的协作通信（cooperative communication）进行检测工作，并能够同时向 司机和行人发出视觉和听觉警报。
智能网联汽车技术教学课件项目一 智能网联汽车概论
智能网联汽车可以让人们在行进的汽车内随时随地购物和支付，应用场景包括网上商场、快餐店、加油站及停 车场等。另外，智能网联可以利用无线通信技术和网联技术进行文件传输、视频对话、会议交流等。这样，它就 成为了移动的办公室。 四、在信息娱乐服务方面的应用
智能网联汽车可以提供各种信息、娱乐、预约、应急服务等，其中信息包括车辆信息、路况信息、交通信息、 导航信息、定位信息、气象信息、旅游信息、商场信息、活动信息等；娱乐信息包括下载音乐、电影和游戏等， 共乘坐人员娱乐；预约包括活动预约、设施预约、餐厅预约、住宿预约、机票预约、保养预约等；应急服务包括 道路救援、救护、消防、保险等。随着各种车载专用APP的开发，并通过智能手机和车载单元连接，实现信息互联。
2）部分自动驾驶阶段（PA）通过环境信息对行驶方向和加减速中的多项操作提供支援，其 他操作都由驾驶员完成。
3）有条件自动驾驶阶段（CA）由无人驾驶系统完成所有驾驶操作，根据系统请求，驾驶员 需要提供适当的干预。
4）高度自动驾驶阶段（HA）由无人驾驶系统完成驾驶员能够完成的所有驾驶操作，特定环 境下系统会向驾驶员提出响应请求，驾驶员可以对系统请求不进行响应。
智能网联汽车技术课件
智能网联汽车技术课件智能网联汽车是一种前瞻性技术，它的出现使得传统的机械式汽车和现代信息技术相结合，从而实现车与车、车与人、车与环境之间的互联互通。
智能网联汽车不仅能够提高交通效率，缓解交通拥堵，同时也能提高驾驶安全，降低驾驶员的疲劳程度和事故率。
本课件将全面介绍智能网联汽车技术，包括其基本原理、应用场景、研发趋势等方面。
智能网联汽车技术需要借助于多种通信技术，包括移动通信、卫星导航、短距离通信等。
通过这些通信技术，智能网联汽车能够实现车与车之间的互相通信，也能实现车与基础设施之间的通信。
在车辆内部，智能网联汽车通过多种传感器收集车辆内部和周边环境的信息，包括车速、路况、天气等。
这些信息通过通信网络传输，并经过处理和分析，在汽车内部得出最优的驾驶方案。
1.智能驾驶：智能驾驶是智能网联汽车技术的核心应用之一，是指车辆的智能自动驾驶系统。
智能驾驶系统可以通过车内和车外的传感器获取车辆和道路的信息，然后计算出最优的驾驶方案。
目前，国内外的汽车厂商正在大力研发智能驾驶技术，以满足用户对于更加安全、自由的驾驶需求。
2.车联网：车联网是指车辆与互联网之间的连接，通过车内的通信设备和互联网通信，在车内获取更多的信息资源。
车联网可以通过提供实时信息、导航服务、娱乐和音乐等，提升车载用户体验。
3.智能交通：智能交通是指通过智能网联技术，实现道路、交通、车辆信息的交互，以便更加高效地管理和运营交通系统。
智能交通可以提高交通效率，缓解交通拥堵，减少车辆排放，更好地管理道路和交通。
1.智能驾驶和可靠性的提升：智能驾驶是智能网联汽车技术的核心，随着技术的不断发展，汽车可以自主驾驶的能力将不断提高。
2.人工智能和车辆交互：随着人工智能技术的进步，智能网联汽车将不仅仅是一个自动驾驶的工具，更可以成为人类生活的智能助手。
比如，深度学习技术可以识别驾驶员的情绪和行为，车辆可以提供个性化的驾驶建议，更好地服务用户。
3.多元化的应用场景：智能网联汽车不仅仅局限于道路交通，例如智能网联水上交通、智慧物流等，智能网联汽车的应用场景已经开始被拓展到更多的领域。
智能网联汽车技术教学PPT
激光雷达基础知识
激光雷达(Light Detection And Ranging, LiDAR)是一种光学 遥感技术，是一种可以精确、快速获取地面或大气三维空间信息的 主动探测技术，其应用范围和发展前景十分广阔。它的工作原理是： 首先向目标物体发射一束激光；然后根据接受-反射的时间间隔确定 目标物体的实际距离；再根据距离以及激光发射的角度通过几何关 系推到出物体的位置信息。此外根据反射信号的信号强弱和频率变 化等数，还可以确定被测目标的运动速度、姿态以及物体形状信息。
目录 Catalogue
1
激光雷达
2
毫米波雷达
3
超声波雷达
4 单目及双目摄像头
பைடு நூலகம்5 GPS全球定位系统
激光雷达
无人驾驶技术包含了高精地图、实 时定位、障碍物检测等在内的多种技术， 而激光雷达在这些技术中都能发挥重要 作用。本节主要介绍激光雷达的基本工 作原理及其在无人驾驶技术中的应用与 挑战。
激光雷达系统应用构架图
毫米波(Millimeter Wave, MMW)是指长度在110mm的电磁波，对 应的频率范围为30300GHz。毫米波位于微波与远红外波相交叠的波 长范围，所以毫米波兼有这两种波谱的优点，同时也有自己独特的 性质。
毫米波雷达(Millimeter Wave Radar)测距原理很简单，就是把 无线电波(毫米波)发出去，然后接收回波，并根据收发的时间差测 得目标的位置数据和相对距离。根据电磁波的传播速度，可以确定 目标的距离为：s=ct/2，其中s为目标距离，t为电磁波从雷达发射 出去到接收到目标回波的时间，c为光速，也即电磁波传播的速度。
LiDAR技术面临的挑战
(3)成本挑战 对于激光雷达来说，高昂的设备成本是它需要克服的最大挑战之一。
智能网联汽车导论-课件(共八章)
1.2.1国外智能网联汽车发展历程与现状
国外在智能网联汽车的研究相对较早，比如 美 国、日本、欧盟等国家，它们对智能网联汽车 的研 究依托于智能交通系统的整体发展。总体来 看，美 国、日本、欧盟国家智能网联汽车的发展 受到各国 政府的高度重视，相继出台了以车辆智能化、网联 化为核心的发展战略。
1.汽车的诞生 （2）内燃机汽车
艾提力· 雷诺（Etience Lenor）在1800 年制造了一种燃料在外部燃烧的蒸汽机 （即外燃机） 。与蒸汽机有所不同的是
它可以让燃料在发动机内部燃烧，人们后 来称这类发动机为内燃机。
1879年，德国工程师卡尔· 苯茨首次试 验成功一台二冲程试验性发动机，并于 1885年制成了第一辆苯茨专利机动车。 1886年被称为汽车元年，本茨和戴姆
（2）20世纪70年代初到80年代中期是汽车电子技术迅速发展 阶段。此阶段主要是开发汽车各系统专用的独立控制部分，将电子装
置应用于某些机械装置无法解决的复杂控制功能方面，如发动机控制 系统、制动防抱死（ABS）系统等。对于电动汽车，主要是研究整车 控制、电机控制和电池管理等电子控制技术从而提高汽车动力性、经 济性、安全性、舒适性，满足用户对能源利用率和汽车性能的需求。
1.汽车的诞生 （1）蒸汽汽车
在1769年，法国炮兵大尉N. J. Cugnot 接到命令需要研制一款大炮的牵引车，在 这种机缘巧合下第一辆蒸气三轮汽车诞生 了。该车前面支撑着一个梨形大锅炉，后 边安装了两个气缸，锅炉产生的蒸汽送进 气缸，推动气缸里面的活塞上下运动，再
智能网联汽车概论实训课程课件第1-2章
、
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控制的一体化网络，是物
联网技木击此在处智添加能文交字通系统领域的延伸。
国外篇 以美国为首，美国ITS联合项目办公室当前正在推进的项目中，大多与网联化技术相关，主要有网联汽车的安
全性应用研究、移动性应用研究、政策研究、网联汽车技术研究、网联汽车示范应用工程等多个维度。
时间
国内篇
智能网联汽车（Intelligent Connected Vehicle，ICV）大致有四个发展阶段：自主式驾驶辅助、网联式驾驶辅助、 人机共驾、高度自动/无人驾驶。
时间
1989～ 1999年
2000～ 2009年
2010～ 2015年
2015年 以后
发展阶段
主要事件
小范围研发阶段
1.自动驾驶研发主要集中在少数高校 2.一些整车企业开始与高校联合开展自动驾驶的研发工作
3.电子技术逐渐向智能化发展阶
段：20 世纪 80 年代中输期入到标90题年
代中期是微型计算机单在击汽此处车添上加应文单 用日趋成熟并向智能击化此发处展添阶加文段字。 该阶段主要是开发可完成各种功
能的综合系统及各种汽车整体系 统的微机控制。
4.电子技术向智能化、网联化、 自动化发展的阶段：20 世纪90 年代中期至今是汽车电控技术 向汽车智能化、网联化、自动 化发展的阶段。该阶段微机运 算速度和存取位数大大提高， 网络和通信技术迅速发展，车 辆的智能控制和网络控制技术 应运而生。
国家层面支持研发 阶段
1.国家开始设立智能交通攻关立项，如推进“863计划”设立“智能交通系统关键技术开发和 示范工程”、“现代交通技术领域等” 2.更多高校与企业进入自动驾驶研发，如2003年国防科技大学与一汽集团完成红旗CA7460无 人驾驶平台；2005年上海交通大学研发城市交通的自动驾驶车辆的应用
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2.V2I智能网联技术典型应用
车路通信的另外一个典型应用场景为ETC不停车收 费系统
V2P(Vehicle to Pedestrian)是指车与人的互动联
蜂窝移动通信是云平台与车辆和路侧设备进行数据和信息传 输的通信方式，蜂窝移动通信有三种应用场景，一是车云通 信（Vehicle-to-Cloud，V2C）或叫车网通信（Vehicleto-Network，V2N）；二是路云通信（Infrastructureto-Cloud，I2C），路云通信除了蜂窝移动通信，也可以用 互联网等其他固定网络通信实心；三是人云通信 （Pedestrian-to-Cloud，P2C）,它是智能手机与平台的通 信。
三层云平台是:收集、存储、处理、共享与发布车辆与交通数据信 息。
V2X协同通信是车辆与车辆、行人和路侧设备之间进行数据 和信息交换的通信方式。V2X协同通信有4种应用场景:车车 （ Vehicle-to- Vehicle，V2V）、车路（ Vehicle-toinfrastructure，V2D）、车人（ Vehicle-to- Pedestrian， V2P）和人路（ Pedestrian-to- Infrastructure，P2I）协 同通信。
（1）交通安全性
交通安全用性是指当车辆进入特定的工作场景时存 在安全问题的情况下的应用。
（2）交通效率
交通效率应用场景是为了通过向运输网络的所有 者或网络上的司机提供信息来提高运输网络的效 率，加强路线指导和导航。
（3）其他系统 V2V通信系统可以支持当前可用的驾驶员辅助系统。
功能相对简单的路侧单元，可以实现路标识别功 能，为驾驶员的驾驶提供可靠保证。
车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为 基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在 车-X（X是指车、路、行人及互联网等）之间，
进行无线通信和信息交换的大系统网络，即车与 车、车与路、车与人、车与传感设备的交互，实 现车辆与周边公众网络通信的动态通信系统。
一层行人和车辆是感知数据的主要来源，负责采集与获取车辆的 智能信息，感知行车状态与环境；是具有车内通信、车间通信、 车网通信的泛在通信终端；同时让汽车具备I0V寻址和网络可信标 识能力的设备。在应用方面包括：汽车电子控制系统、卫星定位 系统、惯性导航系统感知的车辆数据、车载传感设备感知的车辆 环境数据（道路基础设施与道路目标物）、交通运行数据（交通 管理与交通运行情况）和人工智能路情数据等。
2.2.1 V2V智能网联技术 1.V2V智能网联技术的工作方式 V2V是指通过每辆车实时共享的信息，系统可以全
面的获取和分析信息，并非常迅速地做出反应，避 免危险的发生。
2.V2V智能网联技术典型应用 V2V通信有大量的应用场景，主要涉及提高驾驶安
全性或者交通效率，并向司机提供信息或娱乐。
车联网与智能汽车
车联网技术通过收集车辆信息、处理信息以及共享信息， 将车与车、车与路上行人和自行车以及城市网络可以相 互联结，以实现更加安全、更加智能、更加便捷的驾驶。 进而解決交通安全、交通环境污染、交通运输效率、合 理分配交通资源等一系列问题。
通过车联网技术，汽车具备高度智能的Байду номын сангаас载信息系统， 与城市交通信息网络、智能电网、社区信息网络联结时， 便可以随时随地获取即时资讯，依据资讯规划出正确的 出行决策。未来的车联网时代，能通过车与车通信交流 技术、传感器技术，感知周边环境并能进行信息交互， 实现行人探测、3D智能导航、无人驾驶、自动制动以 及紧急停车等智能功能。
通过实时信息交流获取信息得知是否行人与车辆会 发生碰撞。V2P系统主要用于检测司机视线无法波 及到的情景，例如一辆车后或路边突然窜出的行人。
智能手机用于检测行人位置、方向、速度，并通过 短波通信技术，获取周围车辆的位置、方向及速度， 若系统计算后认为两者或多者保持原有状态继续运 动会发生碰撞，则会在手机屏幕上弹出警告消息。
接，主要是汽车和人之间通过软件或者语音等智能 手段来实现人机交互。V2P技术利用智能手机与周 围车辆的协作通信（cooperative communication）进行检测工作，并能够同时向 司机和行人发出视觉和听觉警报。
1.V2P智能网联技术的工作方式
V2P系统利用行人智能手机的GPS导航应用，与周 围车辆在5.9GHz的短程通信频带进行信息交流，
车路协同系统一般由车载单元(on board unit， OBU)、路旁部署的路边单元(road⁃side unit， RSU)、互联网上的控制或服务中心、个人携带设备， 以及专用短距离无线通信协议等部分组成。
1.V2I智能网联技术的工作方式
当车辆在行驶过程中，道路基础设施通过移动通信模块 从云端实时获取天气信息、实时交通、交通信号信息、 弯道速度提醒、超速提醒，以及其他车辆的行驶状况等 信息，并通过车载自组织网络向其覆盖区域的车辆广播， 车辆上的车载终端接收到广播信息后进行解包处理。
二层路侧设备一般部署在路侧，包括:路侧呈现设备与路侧传感设 备。对于特别的交通情况，路侧设备也可以是移动设备或手持设 备。路侧设备是一层与三层之间的中间层，起到承上启下的作用。 路侧传感设备也可用于感知交通运行数据，目的是为了解决车与 车（V2V）、车与路（V2R）、车与网（V2I）、车与人（V2H） 等的互联互通，实现车辆自组网及多种异构网络之间的通信与漫 游，在功能和性能上保障实时性、可服务性与网络泛在性，同时 它是公网与专网的统一体。
除此之外，V2V还被广泛的应用到了警务和执法领 域。警方在执法过程中可以利用V2V通信系统对相 关车辆进行监视（例如发现被盗车辆）、测量速 度等。
V2I（vehicle-to-infrastructure）也称为车路协
同系统，是基于无线通信、传感探测等技术进行车 路信息获取，通过车车、车路信息交互共享，实现 车辆和基础设施智能协同配合的系统技术。