E35-合集-智能网联汽车技术概论-4
第1章智能网联汽车技术概论
三、车载网络与互联技术
在车载网络与互联技术中，囊括了V2X通信技术、云平台与大数据技术。 V2X通信技术实现车间信息共享与协同控制的通信保障机制，涉及移动自组 织网络技术、多模式通信融合技术等。云平台与大数据技术包括智能网联汽 车云平台架构与数据交互标准，云操作系统，数据高效存储和检索技术，大 数据的关联分析和深度挖掘技术。
二、智能网联汽车关键技术发展现状
（二）高精度地图与定位技术 2.定位技术面临的挑战
目前，定位技术面临的两大挑战是覆盖盲区和高昂成本。 随着无人驾驶技术的发展，考虑到高精度地图与定位的广阔发展前景，国 内外越来越多的企业开始进行高精度地图领域的规划与布局。我国主流图商也 都在积极开展面向自动驾驶的高精度地图建设，基于北斗地基增强系统 （Beidou Ground based Augmentation System，BGAS）的高精度定位 技术、多源辅助定位技术等已在我国内地范围内开展应用，将为自动驾驶汽车 提供成本更低、覆盖更广的高精度定位。
普通高等教育车辆工程专业“新工科”建设系列教材
智能网联汽车技术
第一章 第二章 第三章 第四章
智能网联汽车技术概论 智能网联汽车环境感知系统关键技术 智能网联汽车高精度地图与定位技术 智能网联汽车车载网络与互联技术
第五章 第六章 第七章 第八章
智能网联汽车智能制动与能量回收技术 智能网联汽车决策控制技术 智能网联汽车测试与评价技术 汽无人驾驶汽车的应用
决策系统根据全局行车目标、自车状态及环境信息等，决定采用的驾 驶行为以及动作的时机。其中，全局路径规划依赖于高精度地图的目的地间 可选路径的规划过程；局部行为决策依赖于当前行车环境下感知信息和定位 信息，完成巡航、掉头、换道、转弯等决策，输出汽车自动驾驶应具备的速 度、加速度、车轮转向等指标信息。
《智能网联汽车技术概论》课程授课教案
《智能网联汽车技术概论》课程授课教案一、课程简介1. 课程名称：智能网联汽车技术概论2. 课程性质：专业必修课3. 授课对象：汽车工程及相关专业本科生4. 学分：2学分5. 学时：32学时6. 课程目标：使学生了解智能网联汽车的基本概念、技术特点、发展现状和未来趋势，掌握智能网联汽车的关键技术，为从事相关领域的研究和工作打下基础。
二、教学内容1. 智能网联汽车概述1.1 智能网联汽车定义1.2 智能网联汽车与传统汽车的区别1.3 智能网联汽车的发展历程1.4 智能网联汽车的发展趋势2. 智能网联汽车关键技术2.1 自动驾驶技术2.2 车联网技术2.3 技术2.4 大数据与云计算技术3. 智能网联汽车产业现状与展望3.1 国内外产业现状3.2 我国政策与法规3.3 产业挑战与机遇3.4 未来发展趋势4. 智能网联汽车安全与隐私保护4.1 信息安全问题4.2 隐私保护与伦理问题4.3 法律法规与标准体系5. 智能网联汽车典型应用场景5.1 智能交通系统5.2 智能出行服务5.3 智能物流与仓储三、教学方法1. 讲授：讲解基本概念、技术原理、发展现状和未来趋势。
2. 案例分析：分析典型应用场景，使学生更好地理解智能网联汽车的实际应用。
3. 讨论与交流：组织学生就课程相关话题进行讨论，提高学生的思辨能力和团队协作能力。
4. 实地考察：安排学生参观智能网联汽车相关企业或研究机构，了解产业发展现状。
四、教学评价1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况、团队协作等，占比30%。
2. 期中考试：考察学生对课程知识的掌握程度，占比40%。
五、教学资源1. 教材：推荐《智能网联汽车技术概论》等相关教材。
2. 课件：制作精美、清晰的课件，辅助学生理解课程内容。
3. 网络资源：提供相关学术论文、新闻报道、企业介绍等，方便学生自主学习。
4. 实践基地：与相关企业或研究机构合作，为学生提供实践机会。
六、教学安排1. 课时分配概述：4学时关键技术：12学时产业现状与展望：6学时安全与隐私保护：4学时典型应用场景：4学时2. 授课计划第1-4周：智能网联汽车概述第5-8周：智能网联汽车关键技术第9-12周：智能网联汽车产业现状与展望第13-14周：智能网联汽车安全与隐私保护第15-16周：智能网联汽车典型应用场景七、教学案例1. 案例一：自动驾驶技术在物流领域的应用描述：某物流公司利用自动驾驶技术提高运输效率，降低成本。
《智能网联汽车概论》课程标准
《智能网联汽车概论》课程标准一、课程性质该课程是智能网联汽车技术专业或汽车相关专业的一门专业必修(考试)课程。
本课程构建于传统汽车专业基础课程如《汽车构造》、《汽车电器》等课程的基础上，以培养学生职业能力为目标，以智能网联汽车核心技术为主要任务，采用基于工作过程的课程方案设计，以行动导向组织教学过程，使学生通过对智能网联汽车基础知识、智能网联汽车环境感知系统、智能网联汽车无线通信系统、智能网联汽车网络系统、智能网联汽车导航定位系统、智能网联汽车先进驾驶辅助系统等相关知识与技能的学习，具备从事智能网联汽车制造和售后服务的基本技能，同时注重培养学生的社会能力和方法能力。
二、课程设计思路（一）课程设计的总体思路课程设计的总体思路以人才的培养目标为依据，为智能网联汽车专业人才的培养服务。
本专业是面向智能网联汽车产业链，培养拥护党的基本路线，德、智、体、美全面发展，具有与本专业相适应的文化水平和良好的职业道德，掌握本专业的基本知识、基本技能，具有较强的实际工作能力，能应用现代科学技术，在生产和服务一线能够从事智能网联汽车制造、技术管理、售后服务等工作的高素质应用型高技能人才。
（二）课程设置的依据该课程设置的目的在于符合学生专业素质的能力培养的需求，校企合作共同对职业能力进行分析，确定课程学习任务。
随着汽车向智能化、网联化方向发展，智能网联汽车已经成为传统汽车转型的重要发展方向之一。
智能网联汽车与传统汽车的教学任务差异较大，而且其技术在不断发展之中。
本课程的确定是根据中国汽车工程学会主编的《智能网联汽车产业人才需求预测报告》和智能网联汽车技术路线图，结合智能网联汽车“1+X”证书制度中的相关要求，对岗位能力进行了详细深入的研究之后设置的。
（三）课程任务确定的依据本专业毕业生应具有较强的智能网联汽车相关知识和技能，具有良好的语言表达能力、文字表达能力及沟通能力，具有一定的组织、协调能力，具有较强的合作意识，因此课程的任务要把这些能力的培养作为重点，如对于智能网联汽车环境感知系统认识能力的培养，课程的任务就应该倾向智能网联汽车环境感知传感器配置和功能以及ADAS的认知等；对于学生的合作意思的培养，课程的就应该多安排小组讨论、共同解决问题的任务。
第4章智能网联汽车车载网络与互联技术
五、FlexRay技术
由于涉及动力、制动、转向控制等关键功能，线控系统对车用总线通信的 带宽、实时性和容错性提出了更高的要求。传统的CAN和LIN通信均不能满足 上述要求，因此，须须新的总线协议予以填补。
2000年9月，宝马、飞利浦、飞思卡尔和博世等公司联合成立了FlexRay 协会，旨在共同制定一种专为车内联网而设计的新型通信标准（即FlexRay）， 并推动其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。自成立以来，协会 不断扩张，FlexRay 的开发工作也在宝马、戴姆勒、克莱斯勒、飞思卡尔、通 用汽车、恩智浦、博世和大众等核心合作伙伴的推动下大步前进。
二、车载网络的应用场景
与辅助驾驶域类似，人机接口（HMI）域用于与乘客交互的或娱乐性的应 用时，需要较高的通信带宽，但却可以容忍大时间延迟；然而当其作为控制命 令的接口时，它对于通信的实时性要求与动力总成、底盘控制系统是相同等级 的。 传统的上述不同控制域之间是相互独立的（无论是机械、电气还是计算机控 制）。但随着汽车逐步向自动化、智能化推进，如今汽车上的各个域在保持着 计算系统相对独立的同时，彼此之间有了更多的交互，需要传递大量的数据和 控制信息等，尤其是智能驾驶域。这也对车载网络的带宽、确定性时延以及架 构提出了新的需求。
二、车载网络的应用场景
智能网联汽车概论教学课件4-1
什么是LIN、MOST、Flex Ray总线网络？ 这些网络分别在汽车上有哪些应用？
2.MOST总线网络及应用 （2）MOST 总线的基本原理和信号传输方式
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什么是LIN、MOST、Flex Ray总线网络？ 这些网络分别在汽车上有哪些应用？
2.MOST总线网络及应用
MOST 总线在智能网联汽车上的应用和传统汽车基本一致，主要应用在导航、 影音的光纤通信系统上。
3.Flex Ray总线网络及应用 （2）FlexRay 基本原理和信号传输方式
FlexRay 总线的基本工作方式可以用索道做比喻：索道的站点就像总线用户， 即信息发送和接收器（控制单元）。索道的吊车就像数据帧，而乘客就是信息。
总线用户通过 FlexRay 总线发送信息的时间点 精准确定；发出信息到达接收器的时间也可以 精确识别。这就与索道既定不变的“时刻表” 相同。 即使总线用户不发送任何信息，也为它 预留一定的带宽，就像索道上，无论是否有乘 客，索道都在运行。所以 FlexRay 总线不需要 像在 CAN 总线上那样设定信息的优先级。
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什么是LIN、MOST、Flex Ray总线网络？ 这些网络分别在汽车上有哪些应用？
1.LIN总线网络及应用 （2）LIN 总线系统结构及特性
3）LIN 总线特性。LIN 网络的特点与 CAN 网络有较大的区别，例如，主从结 构、单线传输、偏压驱动、低速通信和低容错特性。
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什么是LIN、MOST、Flex Ray总线网络？ 这些网络分别在汽车上有哪些应用？
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什么是LIN、MOST、Flex Ray总线网络？ 这些网络分别在汽车上有哪些应用？
（4）LIN总线在汽车上的应用
LIN 总线在智能网联汽车上 的应用和传统汽车基本一致。 沃尔沃 S60 车型 LIN 总线 应用：中央电子模块（CEM） 与照明开关 模块（LSM）、 转向盘模块（SWM）组成 了一组 LIN 总线，其中 CEM 为主节点。
《智能网联汽车技术概论》课程授课教案
《智能网联汽车技术概论》课程授课教案一、课程简介1. 课程名称：智能网联汽车技术概论2. 课程性质：专业基础课程3. 课程目标：使学生了解智能网联汽车的基本概念、技术原理和发展趋势，掌握智能网联汽车的关键技术，为学生进一步学习相关课程打下基础。
二、教学内容1. 智能网联汽车概述1.1 智能网联汽车的定义与发展历程1.2 智能网联汽车的特点与分类2. 自动驾驶技术2.1 自动驾驶等级与关键技术2.2 感知环境技术与传感器2.3 决策与控制技术3. 车联网技术3.1 车联网概述3.2 V2X通信技术3.3 车联网应用4. 智能交通系统4.1 智能交通系统概述4.2 交通信息采集与处理4.3 智能交通控制与管理5. 安全与隐私保护5.1 智能网联汽车安全问题5.2 安全技术措施5.3 隐私保护与法律法规三、教学方法1. 讲授：通过讲解使学生掌握智能网联汽车的基本概念、技术原理和发展趋势。
2. 案例分析：分析典型智能网联汽车案例，使学生了解关键技术在实际中的应用。
3. 讨论与交流：组织学生就智能网联汽车相关话题进行讨论，培养学生的思辨能力和团队协作精神。
4. 实验与实践：安排实验室实践环节，让学生亲手操作，加深对理论知识的理解。
四、教学资源1. 教材：选用权威、实用的教材，如《智能网联汽车技术概论》等。
2. 课件：制作精美、生动的课件，辅助教学。
3. 视频资料：收集相关领域的视频资料，如自动驾驶演示、车联网应用案例等，增强学生的直观感受。
4. 网络资源：利用互联网资源，如学术论文、新闻报道等，为学生提供更多学习资料。
五、课程考核1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等，占比30%。
2. 期中考试：采用闭卷考试形式，测试学生对课程知识的掌握程度，占比40%。
3. 期末考试：采用开卷考试形式，考察学生的综合运用能力，占比30%。
6. 优秀学员评选：根据学生综合表现，评选优秀学员。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括16次课堂讲授，每次2课时。
智能网联汽车概论实训课程课件第1-4章
2.无人驾驶汽车是通过车载环境感知 系统、感知道路环境、自动规划和识别行 车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽 车。
3.车联网 车联网（Internet of Vehicle，IOV）是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定 的体系架构及其通信协议和数据交互标准，实现 V2X（V代汽车，X代表车、路、行人及应用平台 等）无线通信和信息交换，以实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化 网络，是物联网技木在智能交通系统领域的延伸
D.执行层
2、（多选）智能网联汽车的功能有
。
A.环境感知与定位系统 B.无线通信系统
C.车载网络系统
D.先进驾驶辅助系统
3、先进驾驶辅助系统的主要功能是 前沿技术。 输入标题
是防止交通事故的新代
时间 2010年 2014年 2010-12年
2013年
世界各国产业发展历程
国家 美国 美国 欧盟
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。
智能网联汽车由环境感知层、智能决策层以及控制和执行层组成。 基础。
从功能角度上讲，智能网联汽车与一般汽车相比，主要增加了环境感知与定位系统、无线通信系统、车载
《智能网联汽车技术概论》课件 - 第四章-高精度定位与导航系统
• 知识回顾：高精度地图的生产
No.10008
其他形式的高精度地图
• 知识回顾：高精度地图的数据展示
No.10008
0
2
• 高精度定位系统
No.10008
全球导航卫星系统
• 1.卫星导航定位系统种类
• 请说说什么是卫星导航定位系统？ • 请说说卫星导航定位系统全球有哪几
种？
• 实时定位与地图构建（SLAM）是一种在机器人领域广泛使用的地图构建与定位 技术。
• 可以使用激光、视觉、红外等传感器，在机器人移动过程中获取传感器检测的 环境特征，进一步识别行驶过程不同时刻环境特征中类似的部分，将检测到的 环境信息进行拼接，对行驶过的环境进行基于当前传感器信息的完整描述，即 高精度地图构建。
No.10008
高精度地图采集与生产
• 高精度地图生产过程
• 高精度地图与传统地图相 比，具有不同的采集原理 和数据存储结构。
• 传统地图依赖于拓扑结构 和传统的数据库，将各种 元素作为对象堆放在地图 上，将道路存储为路径。
• 高精度地图中，为了提高 存储效率和机器可读性， 地图在存储时分为矢量层 和对象层。
No.10008
高精度地图采集与生产
• （2）加工
• 加工的过程包括人工处理、深度 学习的感知算法（图像识别）等。 采集的设备越精密，采集的数据 越完整，就可以降低算法所需的 不确定性。收集到的数据越不完 整，就需要更多的算法来补偿数 据缺陷，也可能会产生更大的误 差。
• 采集的设备越精密，采集的数据 越完整，就可以降低算法的不确 定性；收集到的数据不完整，就 需要更复杂的算法来补偿数据缺 陷，且容易产生更大的误差。
• 对于自动驾驶系统，导航系统需要提供更高 精度的路径，引导车辆达到目的地，需要将 环境中尽可能丰富的信息提供给自动驾驶系 统。
智能网联汽车技术课程教学大纲
智能网联汽车概论课程教学大纲一、课程名称：智能网联汽车概论二、课程简介1.通过本课程的学习，使学生了解什么叫做是智能网联汽车，以及概述了智能网联汽车关键技术，感知与定位，规划与决策，控制与执行，高精地图，网联式自动驾驶，自动驾驶汽车的安全性，自动驾驶汽车测试等关键技术。
三、课程教学目标（一）知识目标2.了解网联汽车定义与分级3.了解智能网联汽车体系结构4.了解智能网联汽车关键技术及发展趋势（二）能力目标1.掌握智能网联汽车体系结构2.掌握智能网联汽车关键技术及发展趋势（三）素质目标注重生产意识、质量意识、环保意识和经济意识的培养，爱护公共财产，遵守劳动纪律及操作规范严格执行6S管理.四、课程学时分配五、课程教学内容第一章智能网联汽车基础知识第一节智能网联汽车定义与分级【本节教学目标】：1.掌握智能网联汽车定义与分级2.了解智能网联汽车体系结构3.了解智能网联汽车关键技术及发展趋势4.了解智能网联汽车发展规划【本节教学重难点】1.掌握智能网联汽车定义与分级【本节核心教学内容】【本节作业】1.国内智能网联汽车是如何分级的？【本节小结】1、通过本节课的学习，使学生掌握智能网联汽车的定义及其关键技术。
第二章智能网联汽车环境感知系统第一节环境感知定义与组成【本节教学目标】：1、了解环境感知定义与组成2、了解环境感知传感器【本节教学重难点】1、了解环境感知传感器的认识【本节核心教学内容】【本节作业】1.环境感知传感器有哪些？【本节小结】1、通过本节课的学习，使学生了解智能汽车环境感知的传感器及其作用。
第二节智能网联汽车辅助驾驶系统【本节教学目标】：1.了解道路识别技术2.了解车辆识别技术3.了解行人识别技术4.了解交通标志识别技术5.了解交通信号灯识别技术【本节教学重难点】1.了解道路识别技术2.了解车辆识别技术3.了解行人识别技术【本节核心教学内容】【本节作业】1交通信号灯识别技术的工作原理？【本节小结】1.通过本节课的学习，使学生了解智能汽车通过道路、车辆、行人、交通标志等的识别原理让学生更好了解智能网联汽车环境感知功能。
《智能网联汽车技术概论》教学大纲
《智能网联汽车技术概论》教学大纲一、课程性质与任务《智能网联汽车技术概论》是汽车运用与维修专业的一门专业拓展课程。
本课程对智能网联汽车的基本概念、整车技术架构、环境感知传感器的结构原理与安装调试、先进驾驶辅助系统ADAS的实车应用技术等内容进行了比较细致的讲解。
内容包括智能网联汽车简介、环境感知技术、导航定位技术、路径规划与决策技术、底盘线控技术、车联网技术以及先进驾驶辅助系统ADAS应用技术共 7 个学习项目。
通过本课程的学习，使学员们了解智能网联汽车的环境感知、决策规划、运行控制三大关键技术，能够根据智能网联汽车企业的标准及规范，完成智能网联汽车概念认知、维保和相关的售后服务工作。
二、课程教学目标（一）知识目标学生学习完本课程后，应具备智能网联汽车基本概念、环境感知、决策规划、运行控制三大关键技术的相关知识。
（二）能力目标学生学习完本课程后，应掌握智能网联汽车汽车简介、环境感知技术、导航定位技术、路径规划与决策技术、底盘线控技术、车联网技术以及先进驾驶辅助系统ADAS 应用技术的结构原理与认知的技能。
（三）素质目标本课程培养学生以下职业素质：1.培养良好的职业道德和工匠精神。
2.培养安全意识和团队协作精神。
13.培养自我管理和自主学习能力。
（四）课程思政目标1.培养有较强的工作意识和职业素质，创新思维和灵活运用知识的能力。
2.具有认真负责的工作态度、严谨细致的工作作风。
3.具有团队协作精神，具有认真、自主学习的能力和分析问题、解决问题的能力。
4.具有良好的职业素养和勤奋工作的基本素质，成为德智体美劳全面发展、堪当民族复兴大任的社会主义建设者和接班人。
三、参考学时64学时。
四、课程内容和要求五、课程教学实施建议（一）师资条件要求（二）教学条件要求对教学场地和软硬件设施设备的要求。
该课程对校内生产性或仿真类实训条件的要求，主要是配套的教学仪器设备与多媒体资源的要求。
课程对校外实训基地的要求，主要是校外实训基地的合作与建设等。
机工社2023智能网联汽车技术(含实验指导)教学课件04
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02
视觉传感器
3. 视觉传感器的原理
➢ 视觉传感器是一种电子图像技术，通过视觉传感器把图像抓到，具有从一幅图 像中捕获数以千计像素的能力。
➢ 1）CCD成像原理。CCD 成像原理是当光线与 图像从镜头透过投射到CCD表面时，CCD就会
产生电流，将感应到的内容转换成数码资料
储存起来。CCD像素数目越多，单一像素尺
➢ （7）传感器融合。传感器融合是指运用多种不同传感手段获取车辆周 边环境多种不同形式信息，通过多信息融合技术对行驶环境进行感知， 如视觉+毫米波雷达、视觉+激光雷达、视觉+超声波雷达的融合等。其 优点是能够获取丰富的车辆周边环境信息，具有优良的环境适应能力， 为安全快速辅助驾驶提供可靠保障；缺点是系统复杂，成本高。
➢ 视觉传感器主要由光源、镜头、图像传感器、模/数转换器、图像处理器、图像 存储器等组成，其主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的原始图像。
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视觉传感器
2. 视觉传感器的组成
➢ （1）单目摄像头：单目摄像头成本低，可以识别出具体障碍物的种类，而且识 别技术比较准确，但因其识别原理所限，它并不具备识别没有明显轮廓的障碍 物。
，信息获取面积大。当多辆智能网联汽车同时工作时，不会出现相互干扰的现象。 ➢ （3）较强的适应环境的能力 ➢ 视觉信息获取的是实时的场景图像，提供的信息不依赖于先验知识，比如 GPS 导航依赖地图信
息，有较强的适应环境能力。 ➢ （4）应用广泛 ➢ 视觉传感器应用广泛，在智能网联汽车中可以前视、后视、侧视、内视、环视等.
➢ 超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、视觉传感器统称为智能传感器。
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01 环境感知技术概述
智能网联汽车概论实训课程课件第3-4章
2013年
世界各国产业发展历程
国家 美国 美国 欧盟
日本
政策
《ITS战略计划2010～2014》 《ITS战略计划2015～2019》 《一体化欧盟交通发展路线—竞争能力强、 资源高效的交通系统》
《国家战略性创新项目（SIP）计划》
智能网联汽车集中运用了汽车工程、人工智能、计算机、微电子、自动控制、通信 与平台等技术，是一个集环境感知、规划决策、控制执行、信息交互等于一体的高新 技术综合体，拥有相互依存的价值链、技术链和产业链体系。
未
来
发 展 趋
输入标 高速公路与低速区输域入自标动驾驶系统将率先应用输入标
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势
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文字 自动驾驶汽车测试评文价字 方法研究与测试场建设成文字为热点
随堂练习
1、（多选）国外比较典型的开发自动驾驶汽车的生产商有
。
A.英特尔
协同式多车队列控制
人机共驾技术 控制层的控制互补是目 前人机共驾领域的核心关注 点。人机共驾人机并行控制， 双方操控输入具有冗余和博 弈特征。
通信与平台技术
智
以深度学习为代表的 AI 技术快速发展和应用
能
化
与
激光雷达等先进传感器加速向低成本、小型化发展
网
联
化
自主式智能与网联式智能技术加速融合
B.宝马
C.德尔福
D.Mobileye
2、（多选）高精度地图的企业有
。
A.四图维新
B.景驰科技
C.地平线机器人
D.蔚来汽车
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智能网联汽车的开发平台——ROS
• 4.消息（Message） • 消息是节点之间进行通信传输的一种数
据类型。消息类型包括了ROS提供的标 准类型和用户自定义的类型。定义消息 类型必须包含消息的字段和消息的取值 两个部分。例如，定义一个名为障碍物 的消息类型，消息类型中包含三个字段 分别是障碍物的长度、宽度、高度。
智能网联汽车的开发平台——ROS
• 2.节点管理器（Master） • 节点管理器的作用主要有4个方面：为
ROS节点提供命名和注册服务；方便 ROS节点之间进行相互的查找；有助于 ROS节点之间建立相互的通信连接；提 供参数服务器，帮助ROS管理全局参数。
智能网联汽车的开发平台——ROS
• 3.话题（Topic）
智能网联汽车的开发平台——ROS
• 5.服务（Service） • 服务建立通信的方式基于客户端-服务器的模式，一方面需要客户端发
送服务请求到服务器，另一方面需要服务器接收到请求后，对客户端进 行服务的响应。当节点之间需要进行直接通信时，只能采用服务的方式 进行通信，而不能通过话题的方式进行。例如，智能网联汽车在行驶过 程中想要提高车速，于是电子油门节点向毫米波雷达节点发出服务请求， 请求消息类型是方向为正前方，测量范围为200米。毫米波雷达节点接 收到服务请求后，进行正前方200米以内的探测后，将探测结果的响应 给电子油门节点，响应消息类型是无任何障碍物。
运行； • ④应用领域较为广泛，Linux不仅可在
计算机设备中使用、还可以在路由器、 机顶盒、手机、平板以及嵌入式设备中 进行安装并使用； • ⑤Linux系统本身消耗的内存相对较少； • 也正是因为Linux具有以上特点，所以 人们都将Linux作为基础系统，从而开 展对汽车自主驾驶或智能网联汽车领域 的学习和探索。
• Gazebo是一款功能非常强大的虚拟仿 真工具，拥有强大的物理引擎和高质量 的图形界面
智能网联汽车的学习平台——Gazebo
• Gazebo具有以下特点如下：
• 1）模拟动力学，可访问多个高性能物理引擎； • 2）提供了逼真的环境渲染，包括高质量的照明、阴影和纹理； • 3）可生成带有噪音的仿真传感器，包括：激光测距仪、2D/3D摄
◣ 第二章 视觉传感器在智能网联汽 车中的应用
学习目标
1 熟悉视觉传感器的种类
2
了解单目视觉传感器的原理和特 点
3
了解双目视觉传感器的原理和特 点
4
了解红外夜视视觉传感器的原理 和特点
5
了解智能网联汽车领域中的图像 处理方法及应用
6
熟悉视觉传感器在智能网联汽车 中的应用
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• 视觉传感器种类与原理
• V2X能够实现 汽车与人之间、 汽车与汽车之 间、汽车与路 边基础设施之 间、甚至汽车 与云之间的自 动通信，能大 大提高汽车的 行驶安全性， 具有广阔的应 用前景。利用 Linux运行智能 网联汽车功能 是一种趋势。
视频参考
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• 智能网联汽车的开发平 台——ROS
智能网联汽车的开发平台——ROS
再将它们重新组织在一起。
智能网联汽车的开发平台——ROS
• 2.计算图级 • ROS操作系统提供了大量的程序库和工
具，从而使得开发人员能够更好地在机 器人或人工智能领域中进行学习与研究。 而且ROS本身还具有许多功能，如硬件 设备驱动、可视化工具、消息传递等。 计算图级是ROS为了处理各节点间的数 据而建立的一种点对点的拓扑结构图。 主要包括：节点、节点管理器、话题、 消息、服务、参数服务器和消息记录包。
智能网联汽车的操作系统——Linux
• 4.应用程序
• 安装完Linux后，系统一般都会为用户 提供文本编辑器、数据过滤器等程序集 合。
智能网联汽车的操作系统——Linux
• Linux系统的特点，具体如下： • ①系统源码对外开发，便于进一步研究
学习和完善Linux系统； • ②免费使用； • ③具有较高的稳定性能，可长时间连续
智能网联汽车的开发平台——ROS
• 3.开源社区级
• ROS开源社区级的概念主要是ROS资源，其能够通过独立的网络社区分享软件 和知识。这些资源包括：
• 发行版（Distribution）：ROS发行版是可以独立安装、带有版本号的一系列综 合功能包。ROS发行版像Linux发行版一样发挥类似的作用。这使得ROS软件安
• 装软更件加库容（R易e，po而si且to能ry够）通：过RO一S个依软赖件于集共合维持一致的版本。 享开源代码与软件库的网站或主机服务， 在这里不同的机构能够发布和分享各自 的机器人软件与程序。
• ROS维基（ROS Wiki）：ROS Wiki是 用于记录有关ROS系统信息的主要论坛。 任何人都可以注册账户、贡献自己的文 件、提供更正或更新、编写教程以及其 他行为。
• ROS的架构分为三个层次，分别是文件系统级、计算图级、开源 社区级。
• 1.ROS文件系统级 • 文件系统级主要是指在完成ROS的安装后，在硬盘中所生成的一系列关于ROS的
内部文件 • bin文件夹下存放的是二进制文件。这类文件只有在相关应用软件中才能够正确显
示出来，比如图像文件、音频文件、视频文件等。 • etc文件夹下存放的是相关的配置文件。 • include文件夹下存放的是c++头文件。 • lib文件夹下存放的是静态库文件。 • share文件夹下存放的是功能包相关的文件。 • *.sh文件是Linux系统的命令脚本文件。 • *.py文件是Python语言编写的脚本文件。 • ROS把不同功能组件分别放在不同的文件夹中。运行期间会分别根据实际的需要
像机、Kinect风格的传感器、触点传感器、力-力矩传感器等； • 4）有很多基于传感器和环境控制的插件。 • 5）提供了许多仿真模型； • 6）可以在远程服务器上运行模拟操作并能使用protobufs结构化
数据存储格式进行TCP/IP的消息传输。
智能网联汽车的学习平台——Gazebo
• Gazebo在智能网联汽车中的应用，可以实现以下功能：
智能网联汽车的操作系统——Linux
• 汽车的网络信息互联不限于汽车中的电 子控制单元，还包括汽车与外部世界的 通信方式。汽车可能需要接入蜂窝无线 网络，信息娱乐系统将受益于连接到车 载移动设备，不仅可以访问设备上的多 媒体、应用程序和数据，还可以提供访 问互联网的新选项。
智能网联汽车的操作系统——Linux
• Ros系统应用视频演示
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• 智能网联汽车的学习平台— —Gazebo
智能网联汽车的学习平台——Gazebo
• 在外部真实场景下进行对智能网联汽车 的操作、测试与研究是最有效的学习方 法，但在不具备实际操作设备的情况下， 可在虚拟仿真环境下学习智能网联汽车 技术，从而加深对智能网联相关技术的 认知与理解。
智能网联汽车的开发平台——ROS
• 1.节点（Node）
• 一个节点即为一个可执行文件， 它通过ROS与其它节点进行通信。 在智能网联汽车中，我们可以把 激光雷达、毫米波雷达、摄像头、 GPS等传感器设备都分别定义成 为一个个单一的节点。在此举例 说明，首先把智能网联汽车本身 的制动系统定义为一个节点，然 后再把激光雷达定义为另一个节 点。当激光雷达探测到前方有障 碍时，激光雷达所在的这个节点 就会发出通知告诉制动系统。制 动系统接收到通知后，可根据探 测情况，开始进行下一步操作的 判断是采取减速、刹车还是继续 正常行驶。
智能网联汽车的开发平台——ROS
• ROS的主要设计 目标是为了尽可 能地避免或减少 重复造车轮的现 象出现。共享大 量可复用的程序 及源代码，便于 更多的相关领域 人才参与到机器 人和人工智能两 大领域的学习和 研究中。
• 目前，ROS的应 用领域除了无人 驾驶和智能网联 汽车领域外，还 包括物流仓储领 域、工业生产领 域和交通管理领 域等。
• ROS是Robot（机器人）+ Operating （操作）+ System（系统）的简称， 即为机器人操作系统。ROS主要组件包 括ROS Master、ROS Node和ROS Service三种。
• 现代智能网联汽车的自主驾驶系统整合 了路径规划、避障、导航、交通信号监 测等多个软件模块和计算、控制、传感 器模块等多个硬件模块，如何有效调配 软硬件资源也是一个挑战。简单的嵌入 式系统并不能满足无人驾驶系统的上述 需求，我们需要一个成熟、稳定、高性 能的操作系统去管理各个模块。
智能网联汽车的开发平台——ROS
• ROS的特性，包括以下几点：
• 1）点对点设计。ROS在处理进程之 间的通信时，采用了耦合度相对较低 的点对点设计。
• 2）分布式设计。ROS是一个分布式 设计的框架，不仅可以实现ROS工程 之间的集成和发布，还能够移植到其 它机器人软件平台上使用。
• 3）支持多种语言。ROS可支持多种 编程语言，如C++、Java、Python、 Lisp、Lua、Ruby等。
• 话题是节点之间进行通信的最基本方式。节点 之间的通信时，可以不需要进行直接的连接， 而是以发布和订阅的形式通过话题进行消息的 传输。一个节点可以发布多个话题，同样一个 话题也可以被多个节点订阅。例如，可分别把 智能网联汽车中的摄像头、转向系统、油门系 统、制动系统定义成4个节点。由摄像头节点发 布一个检测路面是否出现行人的话题，频率为 20Hz，这样就使摄像头节点成为一个话题的发 布者。再令转向系统、油门系统、制动系统分 别去订阅这个检测路面行人的话题，使其成为 话题的订阅者。如果前方没有出现行人的话， 转向系统和油门系统将继续正常工作；如果前 方出现行人的话，转向系统和油门系统在停止 工作的同时会开启制动系统。
视觉传感器的基本认识
• 1.车载摄像头的功能
• 请说说智能网联汽车上的摄像头各有什 么功能？