智能汽车与车联网(第九讲)

1、现代汽车电子技术概论现代汽车电子技术概论- 智能汽车与车联网智能汽车与车联网国内外的发展状况国内外的发展状况 (1)(1)德国慕尼黑国防军大学所进行的德国慕尼黑国防军大学所进行的VaMorsVaMors和和VaMPVaMP智能汽车研究。该研究是由奔驰汽车公司和智能汽车研究。该研究是由奔驰汽车公司和德国慕尼黑国防军大学联合进行的经过几年的努德国慕尼黑国防军大学联合进行的经过几年的努力后，其联合开发的第二辆命名为力后，其联合开发的第二辆命名为VaMPVaMP的自主车，的自主车，自主驾驶速度更是达到厂创纪录的自主驾驶速度更是达到厂创纪录的160 km/h160 km/h以上，以上，在高速公路上能够安

2、全地进行在高速公路上能够安全地进行车道跟踪车道跟踪、自动超自动超车车等驾驶动作等驾驶动作) )。国防科技大学自动化研究所无人驾驶技术课国防科技大学自动化研究所无人驾驶技术课题组长期以来都在进行自主驾驶技术的研究，题组长期以来都在进行自主驾驶技术的研究，20012001年年9 9月，与中国第一汽车集团公司合作，月，与中国第一汽车集团公司合作，开始进行高水平的汽车自主驾驶技术的研开始进行高水平的汽车自主驾驶技术的研究究红旗红旗CA7460CA7460自主驾驶汽车。自主驾驶汽车。20032003年七月，年七月，该项目实现了巨大的突破，其多项指标均达该项目实现了巨大的突破，其多项指标均达到或超过了当今

3、世界汽车自主驾驶的先进水到或超过了当今世界汽车自主驾驶的先进水平。该项技术被国内平。该项技术被国内5050多家汽车媒体联合评多家汽车媒体联合评为为20032003年度年度“最佳汽车技术最佳汽车技术”。国内国内当前汽车智能化技术的研究热点当前汽车智能化技术的研究热点车道偏离报警系统车道偏离报警系统并道碰撞避免系统并道碰撞避免系统防撞系统防撞系统/辅助驾驶系统辅助驾驶系统车联网技术新发展车联网技术新发展汽车防撞警示系统汽车防撞警示系统汽车防撞预警系统是在汽车行驶过程中，汽车防撞预警系统是在汽车行驶过程中，对汽车的前后以及左右方向的危险物进对汽车的前后以及左右方向的危险物进行检测，在汽车与危险物具有

4、发生碰撞行检测，在汽车与危险物具有发生碰撞危险的情况下进行声光报警危险的情况下进行声光报警，提示驾驶，提示驾驶员危险物的方向以及危险程度，以便让员危险物的方向以及危险程度，以便让驾驶员采取相应的措施，避免追尾碰撞驾驶员采取相应的措施，避免追尾碰撞和侧挂等交通事故的发生。和侧挂等交通事故的发生。n超声波一般指频率在超声波一般指频率在20kHz以上的机械波，具以上的机械波，具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点。有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点。超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。工作时，超声波发射器处理装置三部分组成。工作时

5、，超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲，并给测量逻辑电不断发出一系列连续的脉冲，并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到遇障碍物反射回来的反射波后，也向测量逻辑遇障碍物反射回来的反射波后，也向测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。车与障碍物之间的距离。（一）超声波汽车防撞预警系统（一）超声波汽车防撞预警系统（二）雷达汽车防撞预警系统（二）雷达汽车防撞预警系统n雷达汽车防撞预警系统利用电磁波发

6、射雷达汽车防撞预警系统利用电磁波发射后遇到障碍物反射的回波对其不断检测后遇到障碍物反射的回波对其不断检测和计算与前方或后方障碍物的相对速度和计算与前方或后方障碍物的相对速度和距离，经过分析判断对构成危险的目和距离，经过分析判断对构成危险的目标按程度不同进行报警。该系统由收发标按程度不同进行报警。该系统由收发天线、定向耦合器、混频器、调频振荡天线、定向耦合器、混频器、调频振荡器和处理单元组成。器和处理单元组成。n目前在汽车上应用较广的激光测距系统目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成像式激光雷达和成像式激光可分为非成像式激光雷达和成像式激光雷达。非成像式激光雷达根据激光束传雷达。非成像式激

7、光雷达根据激光束传播时间确定距离。它的工作原理是：从播时间确定距离。它的工作原理是：从高功率窄脉冲激光器发出的激光脉冲经高功率窄脉冲激光器发出的激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后，用发射物镜聚焦成一定形状的光束后，用扫描镜左右扫描向空间发射，照射在前扫描镜左右扫描向空间发射，照射在前方车辆或其他目标上。利用扫描镜系统方车辆或其他目标上。利用扫描镜系统中的位置探测器测定反射镜的角度即可中的位置探测器测定反射镜的角度即可测出目标的方位。测出目标的方位。（三）激光汽车防撞预警系统（三）激光汽车防撞预警系统n机器视觉汽车防撞预警系统是由图像传感器、机器视觉汽车防撞预警系统是由图像传感器、图像采集

8、装置、图像分析处理装置以及报警装图像采集装置、图像分析处理装置以及报警装置组成。通过置组成。通过CCD摄像机模仿人眼的光电探测摄像机模仿人眼的光电探测汽车周围的图像，然后利用高速的数字信号处汽车周围的图像，然后利用高速的数字信号处理器（理器（DSP）来分析处理，由于汽车防撞预警）来分析处理，由于汽车防撞预警系统要求实时性能高，故要求数字信号处理器系统要求实时性能高，故要求数字信号处理器处理速度高。利用图像分析、图像识别、图像处理速度高。利用图像分析、图像识别、图像跟踪的方法，对危险物进行识别和跟踪，并及跟踪的方法，对危险物进行识别和跟踪，并及时计算出危险物与本车的距离、相对速度、相时计算出危险

9、物与本车的距离、相对速度、相对加速度等，利用专家系统的报警决策提前对加速度等，利用专家系统的报警决策提前45s对危险情况报警。对危险情况报警。（四）机器视觉汽车防撞预警系统（四）机器视觉汽车防撞预警系统使用摄像头探测与前车的距离使用摄像头探测与前车的距离n交互式智能化防撞预警系统交互式智能化防撞预警系统由一个基于由一个基于Internet的信息交换网络、的信息交换网络、MMDS宽带宽带数字通信子站、车距信息无线交互车后数字通信子站、车距信息无线交互车后单元、无线车载前机单元等单元、无线车载前机单元等组成。组成。n交互式智能化防撞预警系统交互式智能化防撞预警系统不受天气条不受天气条件等因素的制约

10、、精度高、测量准确、件等因素的制约、精度高、测量准确、信息化强、监控全面信息化强、监控全面。它的使用将对交。它的使用将对交通管理、交通安全具有全面信息化的作通管理、交通安全具有全面信息化的作用。用。（五）交互式智能化防撞预警系统（五）交互式智能化防撞预警系统智能交通系统与车联网智能交通系统与车联网智能交通系统就是利用现代计算机、信智能交通系统就是利用现代计算机、信息、通信、控制技术把息、通信、控制技术把车辆车辆、道路道路、使使用者用者紧密结合起来，以解决汽车交通事紧密结合起来，以解决汽车交通事故、堵塞、环境污染及能源消耗等问题故、堵塞、环境污染及能源消耗等问题为目的，基于智能化、信息化的汽车交

11、为目的，基于智能化、信息化的汽车交通系统。通系统。智能交通系统的目标就是建立智能交通系统的目标就是建立一个高效、便捷、安全、环保、舒适的一个高效、便捷、安全、环保、舒适的综合交通运输体系。综合交通运输体系。车联网，是指装载在车辆上的电子标签通过无车联网，是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。辆的运行状态进行有效的监管和提供

12、综合服务。车联网技术将缓解城市交通堵塞、减少车辆尾车联网技术将缓解城市交通堵塞、减少车辆尾气污染以及减小车辆安全隐患。气污染以及减小车辆安全隐患。智能汽车及其部分单项技术智能汽车及其部分单项技术激光测距仪激光测距仪汽车防撞系统设计框图（方案汽车防撞系统设计框图（方案1）电子控制单元电子控制单元ECU蜂鸣器蜂鸣器电源系统电源系统系统工作原理：系统工作原理：系统依靠激光测距仪感知车辆前方障碍物距离，依靠系统依靠激光测距仪感知车辆前方障碍物距离，依靠轮速传感器检测当前车速，轮速传感器检测当前车速，ECU通过计算障碍物距离和当前车速的状通过计算障碍物距离和当前车速的状态判断是否有碰撞危险，判断依据是当

13、前方障碍物距离小于当前车速态判断是否有碰撞危险，判断依据是当前方障碍物距离小于当前车速下设定的安全距离时判断为有危险，此时下设定的安全距离时判断为有危险，此时ECU控制蜂鸣器报警来提醒控制蜂鸣器报警来提醒驾驶员。驾驶员。当前方障碍物距离大于当前车速下设定的安全距离时，消除蜂鸣器报警。当前方障碍物距离大于当前车速下设定的安全距离时，消除蜂鸣器报警。该系统使用方法：该系统使用方法：驾驶安装了该系统的车辆时，听到警报声音后，减速行驶确保安全。驾驶安装了该系统的车辆时，听到警报声音后，减速行驶确保安全。轮速传感器轮速传感器方向方盘转方向方盘转角传感器角传感器电子转向助力系统框图（方案电子转向助力系统框图（方案1）电子控制单元电子控制单元ECU系统工作原理：系统工作原理：系统依靠方向方盘转角传感器感知驾驶员的转向输入，依靠轮速传系统依靠方向方盘转角传感器感知驾驶员的转向输入，依靠轮速传感器检测当前车速，感器检测当前车速，ECU通过计算当前转角和当前车速控制前轮助力伺服电机转动，伺通过计算当