《智能网联汽车技术（第2版）》项目6

智能网联汽车技术（第2版）主讲教师：先进驾驶辅助系统和自动驾驶前瞻技术项目6

为了提升智能网联汽车的驾驶自动化性能，一些汽车企业将先进的自动驾驶技术应用到智能网联汽车上，实现了多种驾驶辅助功能，甚至在此基础上，还融合了计算机、通信等多个领域的前瞻技术。本项目将使读者建立对多个先进驾驶辅助系统和自动驾驶前瞻技术的基本认识，并熟悉这些技术在智能网联汽车中的应用。项目导读达成目标知识目标1．掌握常用先进驾驶辅助系统的组成、工作原理及应用。2．掌握自动驾驶前瞻技术的基本概念及应用。技能目标1．会分析特定车型汽车的先进驾驶辅助系统。2．对行业内前沿技术敏感，会系统整理相关资料。素质目标1．树立勇担时代使命、投身复兴伟业的奋斗意识。2．养成严谨负责、创新进取的职业素养。项目导航认识先进驾驶辅助系统分析自动驾驶前瞻技术任务6.2任务6.1

认识先进驾驶辅助系统任务6.1任务引入ADAS2021年4月，智能驾驶企业福瑞泰克智能系统有限公司（简称福瑞泰克）与边缘人工智能芯片全球领导者地平线人工智能技术有限公司（简称地平线），联合发布了搭载地平线征程2芯片的福瑞泰克新一代先进驾驶辅助系统（advanceddrivingassistancesystem，简称ADAS）。基于大数据的智能感知与类脑计算，新一代可量产的ADAS可提供硬件、软件、开放栈、开放工具包和强大的生态系统资源，包括福瑞泰克的雷达、视觉传感器等传感器和中央域控制器。该系统集成了福瑞泰克和地平线相关软件应用程序，可实现全车速自适应巡航、二轮车自动紧急制动、智能微避障及紧急车道保持等高级智能驾驶辅助功能。任务引入本任务要求学生掌握常用先进驾驶辅助系统的组成、工作原理和应用，知识与技能要求如下表所示。任务内容认识先进驾驶辅助系统学习程度识记理解应用学习任务常用先进驾驶辅助系统的组成●

常用先进驾驶辅助系统的工作原理●常用先进驾驶辅助系统的应用●

实训任务认识常用的先进驾驶辅助系统●自我勉励任务工单——认识常用的先进驾驶辅助系统任务描述收集先进驾驶辅助技术相关资料，熟悉常用先进驾驶辅助系统的组成和功能，分析其工作原理和应用特点。学生领取任务工单，并进行分组（详见教材）相关知识常用的先进驾驶辅助系统有哪些？前向碰撞预警系统、自适应巡航控制系统、车道偏离预警系统、车道保持辅助系统、车辆盲区监测系统、自适应前照灯系统、自动泊车辅助系统、抬头显示系统、智能座舱系统等。先进驾驶辅助系统是指利用安装在车辆上的传感、通信、决策及执行等装置，实时监测驾驶员、车辆及其行驶环境，并通过信息和（或）运动控制等方式辅助驾驶员执行驾驶任务或主动避免（减轻）碰撞危害的各类系统的总称。什么是先进驾驶辅助系统？前向碰撞预警（forwardcollisionwarning，简称FCW）系统是指通过视觉传感器、雷达等传感器实时监测前方车辆，判断自车与前方车辆的距离、方位角及相对速度，若存在潜在碰撞危险则对驾驶员进行警示的系统。前向碰撞预警系统通常不会对潜在碰撞危险采取措施，但有些汽车配置的前向碰撞预警系统可采取不同程度的制动响应。监测前方车辆相关知识6.1.1前向碰撞预警系统相关知识6.1.1前向碰撞预警系统信息采集单元电子控制单元显示单元声光报警单元等1．前向碰撞预警系统的组成相关知识6.1.1前向碰撞预警系统信息采集单元通常利用毫米波雷达采集前方车辆或障碍物的距离、方位角及相对速度等信息，利用视觉传感器采集前方车辆或障碍物的图像，利用车轮转速传感器（简称轮速传感器）采集自车的行驶状态信息。电子控制单元主要将前方车辆或障碍物的图像，以及前方车辆或障碍物与自车的距离、方位角及相对速度等信息进行融合，并结合自车行驶状态信息，采用一定的决策算法对潜在的碰撞风险进行评估，若存在碰撞风险，则向显示单元或者声光报警单元发出报警指令。显示单元和声光报警单元通过声、光等报警信号，提醒驾驶员做出应对措施。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统2．前向碰撞预警系统的工作原理识别前方车辆监测前方车距建立安全车距预警模型相关知识6.1.1前向碰撞预警系统1）识别前方车辆识别前方车辆是实现前向碰撞预警功能的前提。识别前方车辆时采用的传感器有单目视觉传感器、立体视觉传感器、毫米波雷达等，也可采用多传感器融合的方式。目前采用单目视觉传感器的单目视觉方案应用广泛，其计算的实时性强，但容易受到光照、阴影等外界环境因素的影响，可靠性不高。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统2）监测前方车距监测前方车距（见图）所用的传感器有超声波雷达、毫米波雷达、视觉传感器等。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统2）监测前方车距其测距精准性受室外温度影响大，衰减快，适用于短距离测距，通常用于倒车过程中的探测。采用两种频率的声波（波长都是毫米级），分别进行近距离探测和远距离探测。通常有单目视觉传感器和立体视觉传感器两种。单目视觉传感器利用摄像头的焦距和事先确定的参数可估算车距；立体视觉传感器利用视差的原理，对两幅图像进行分析和处理，可确定物体的三维坐标。超声波雷达毫米波雷达视觉传感器相关知识6.1.1前向碰撞预警系统3）建立安全车距预警模型马自达模型本田模型伯克利模型建立安全车距预警模型是前向碰撞预警系统的核心工作之一。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统在汽车正常跟车行驶中，系统不工作；当自车非常接近前车车尾时，系统发出追尾碰撞报警；如果在报警发出后，驾驶员没有及时采取合适的制动减速措施，系统便启动紧急制动装置。马自达模型马自达模型可有效减少驾驶员疏忽大意造成的事故，但由于其假定前车随时都有可能以8m/s2的加速度制动，计算出的报警距离较大，因此在行车过程中可能会出现报警频繁的情况，造成驾驶员紧张，久而久之，反而会使人产生麻痹思想。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统以试验数据为基础，设定报警距离和制动距离两种参数，并采用提示报警和制动报警两段式报警方式。本田模型本田模型对驾驶员的影响较小，但其准确度较低，不能避免绝大多数碰撞，有时只能降低碰撞的强度。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统该模型结合了马自达模型和本田模型的特点，扬长避短，设置的报警距离较长，而制动距离较短。伯克利模型当自车与前车距离小于报警距离时，系统发出报警信号，使驾驶员有足够的时间做出反应，但驾驶员需要自行判断碰撞风险的高低；而当自车与前车距离小于制动距离时，系统再次发出报警信号，但此时往往已无法完全规避碰撞了。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统3）建立安全车距预警模型以上3种模型都是建立在安全车距的基础上的，在实际应用中，还可以根据前、后车相关信息，计算两者可能发生碰撞的时间，并与安全时间阈值比较，判断是否应该发出预警信号。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统3．前向碰撞预警系统的应用1）本田碰撞缓解制动系统本田碰撞缓解制动系统装配在雅阁、思域、UR-V、CR-V等车型中，主要通过微波雷达和单目视觉传感器监测车辆和行人的位置和速度。当自车与监测对象可能发生碰撞危险时，系统通过声、光等报警信号提醒驾驶员采取规避措施；当自车与监测对象更加接近时，系统实施轻微制动，并轻微缩紧安全带，以体感形式再次提醒驾驶员采取规避措施；当自车与监测对象进一步接近时，系统实施强力制动，以辅助驾驶员规避碰撞及减轻伤害。相关知识6.1.1前向碰撞预警系统3．前向碰撞预警系统的应用2）吉利城市预碰撞安全系统吉利研发的城市预碰撞安全系统装配在帝豪GL、帝豪GS、博越、博瑞等车型中，主要通过前保险杠下方的中距离毫米波雷达扫描前方路面。当前方汽车突然制动或减速而自车的驾驶员未及时采取措施时，系统会主动提醒驾驶员制动或自动进行制动，以规避碰撞。在汽车的制动过程中，系统会监测制动力矩及其与前车距离的关系，在制动不足的情况下进行辅助制动，最大限度地规避碰撞。相关知识6.1.2自适应巡航控制系统扫一扫“自适应巡航控制系统”自适应巡航控制系统adaptivecruisecontrol，简称ACC是指通过安装在汽车前部的测距传感器持续采集车距信息，并结合轮速传感器采集的自车车速信息，对车速进行综合控制的系统。相关知识6.1.2自适应巡航控制系统自适应巡航控制系统的组成信息采集单元电子控制单元执行单元人机交互单元等相关知识6.1.2自适应巡航控制系统测距传感器轮速传感器转角传感器节气门位置传感器用于向电子控制单元提供自适应巡航控制所需要的各种信息（1）信息采集单元制动踏板位置传感器等测距传感器用于获取自车与前车之间的距离信号，一般使用激光雷达、毫米波雷达或视觉传感器；轮速传感器用于获取实时车速信息，一般使用霍尔式轮速传感器；转角传感器用于获取汽车的转向信息；节气门位置传感器用于获取节气门开度信息；制动踏板位置传感器用于获取踏板的位置信息。相关知识6.1.2自适应巡航控制系统可根据设置好的车速和安全车距，结合信息采集单元传输的各种信息，判断汽车的行驶状态，制订合适的控制策略，并输出节气门开度信号和制动力矩信号给执行单元。（2）电子控制单元相关知识6.1.2自适应巡航控制系统用于接收电子控制单元传输的信号，并调整汽车行驶的速度和加速度（3）执行单元挡位控制器可控制汽车变速器的挡位04转向控制器可控制汽车的行驶方向03制动控制器可控制制动力矩，也可完成在紧急情况下的制动02节气门控制器可调整节气门的开度，使汽车做加速、减速或定速行驶0101020304节气门控制器制动控制器转向控制器挡位控制器等相关知识6.1.2自适应巡航控制系统用于设定系统参数和显示系统运行状态。驾驶员设置的安全车距不可小于设定车速下交通法规所规定的安全车距。如果驾驶员没有设定安全车距，系统将根据车速自动设置为默认的安全车距。（4）人机交互单元相关知识6.1.2自适应巡航控制系统2．自适应巡航控制系统的工作原理1）传统燃油汽车驾驶员启动自适应巡航控制系统后，安装在汽车前部的测距传感器持续扫描汽车前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。同时，自适应巡航控制系统会通过人机交互单元向驾驶员展现一些参数，或者发出报警信号。当汽车前方没有车辆或者前车与自车距离较远且速度较快时，系统启动巡航控制模式，即根据当前汽车车速调整加速踏板，使汽车以设定的车速行驶；当前车与自车距离较近或速度较慢时，系统启动跟随控制模式，即结合设定的安全车距和当前汽车车速，计算出期望车距，并与实际车距比较，再通过调整制动力矩和节气门开度，确保汽车以安全的车距稳定地跟随前车行驶。相关知识6.1.2自适应巡航控制系统2．自适应巡航控制系统的工作原理2）新能源汽车新能源汽车自适应巡航控制系统的工作原理与传统燃油汽车类似不同的是传统燃油汽车的自适应巡航控制系统通过调整制动力矩和节气门开度来改变汽车的车速，而新能源汽车的自适应巡航控制系统主要通过调整驱动电机的转矩和转速来改变汽车的车速。相关知识6.1.2自适应巡航控制系统3．自适应巡航控制系统的应用以吉利汽车为例，其研发的自适应巡航控制系统装配在帝豪GL、帝豪GS、博越、博瑞等车型中，采用了单目视觉传感器和（或）毫米波雷达采集路况信息。在车速150km/h以下，自适应巡航控制系统可以实现智能跟走、跟停和跟转弯。当前方有车时，自适应巡航控制系统自动调整为定车距行驶。当前方无车时，自适应巡航控制系统可设定为定车速行驶；相关知识6.1.3车道偏离预警系统车道偏离预警系统lanedeparturewarning，简称LDW是指根据前方道路环境和自车的位置，判断汽车是否偏离车道及偏离的程度，并及时提醒驾驶员，以防止因汽车偏离车道而造成交通事故的系统。相关知识6.1.3车道偏离预警系统1．车道偏离预警系统的组成信息采集单元电子控制单元人机交互单元等相关知识6.1.3车道偏离预警系统（1）信息采集单元用于采集车道线信息和汽车自身行驶状态信息等。车道线信息的采集方式有高精度地图定位、磁传感器定位、视觉传感器定位等，其中视觉传感器定位应用最广泛汽车自身行驶状态信息包括车速、加速度、转向角等。在完成所有的信息采集工作后，信息采集单元还要将这些信息转化为软件可处理的数字信号，并将数字信号传输给电子控制单元。相关知识6.1.3车道偏离预警系统（2）电子控制单元（3）人机交互单元对系统所有数据进行集中处理，包括消除传感器的测量误差，对汽车是否非正常地偏离车道进行判断，以及在判定汽车发生非正常偏离时发出报警指令。通过座椅或转向盘振动、仪表板显示、语音提示等方式，向驾驶员展示系统当前的状态。当汽车发生非正常偏离时，人机交互单元将根据偏移量的大小发出不同程度的报警信号，提醒驾驶员及时修正行驶方向。相关知识6.1.3车道偏离预警系统2．车道偏离预警系统的工作原理车道偏离预警系统是基于视觉传感器获得的车道线信息，采用各种预警决策算法来实现其功能的，如汽车当前位置算法、跨道时间算法、预瞄偏移量差异算法、瞬时侧向位移算法、横向速度算法、边缘分布函数算法、预瞄轨迹偏离算法、路边振动带算法等。汽车当前位置算法、跨道时间算法、预瞄偏移量差异算法应用较广泛相关知识6.1.3车道偏离预警系统运行该算法时应设定合适的触发距离阈值若触发距离阈值设置得过大，会干扰驾驶员的正常行驶；若触发距离阈值设置得过小，则预留给驾驶员纠正驾驶行为的时间过短。该算法通过监测车道线并计算汽车外侧与车道线的距离信息，来判断是否向驾驶员发出预警信号。该算法在汽车中轴线与车道线不平行时，运行效果不理想，且需要引入摄像头标定、图像重建等技术，导致系统的运算量过大。1）汽车当前位置算法相关知识6.1.3车道偏离预警系统2）跨道时间算法跨道时间预瞄偏移量差异以汽车转向行驶为例，该算法在实际车道线处向外拓展一条虚拟车道线，而这个虚拟车道线的设计以驾驶员在自然转向时的偏离习惯为基础，若驾驶员没有偏离车道线的习惯，则虚拟车道线与实际车道线重合。3）预瞄偏移量差异算法该算法根据汽车当前状态，假设其车速和方向不变，计算汽车跨越车道线所需的时间，并将该时间与设定的时间阈值进行对比，判断汽车的偏离状态。该算法给驾驶员预留了较长的反应时间，但是该算法忽略了车速和航向角的变化，因此误报率较高。相关知识6.1.3车道偏离预警系统3．车道偏离预警系统的应用1）丰田丰田推出的智行安全系统中包含车道偏离预警系统，其装配在卡罗拉、凯美瑞等车型中。丰田的车道偏离预警系统主要通过位于驾驶室顶部的视觉传感器，对车道线的信息进行提取，当出现车道偏离现象时，系统通过显示屏、指示灯闪烁、蜂鸣器鸣响，提醒驾驶员及时纠正方向盘。相关知识6.1.3车道偏离预警系统3．车道偏离预警系统的应用2）福特福特开发的车道偏离预警系统应用于蒙迪欧等车型。该款车道偏离预警系统在汽车启动后自动开启，驾驶员可在行驶途中手动关闭和再次开启。在驾驶员未开启转向灯的情况下，若系统判定驾驶员对汽车即将跨越车道线的情况没有采取适当的纠正措施，系统将在仪表板中发出提醒。相关知识6.1.3车道偏离预警系统创新强国SmarterEyeSmarterEye是北京中科慧眼科技有限公司（简称中科慧眼）推出的首款小规模量产ADAS产品，由后视镜、双目视觉传感器、用于连接车载自诊断系统的连接线组成。SmarterEye采用了中科慧眼自主研发的立体视觉算法，能够识别行人、各类车辆（包括异型车、卡车、三轮车、电动车、自行车等）及各种障碍物，并且与初代ADAS产品——Mobileye具有复杂的安装流程不同，SmarterEye无须特殊标定就能使用。双目视觉传感器是SmarterEye的一个重要组成部分，其拍摄的实景图片可以用冷暖色调来处理，暖色表示离得近，冷色表示离得远，由此生成计算机能处理的图像，从而实现前向碰撞预警、车道偏离预警等驾驶辅助功能。……（详见教材）相关知识6.1.4车道保持辅助系统车道保持辅助系统lanekeepingassist，简称LKA是指主动监测汽车行驶时的横向偏移，并对转向系统和制动系统进行协调控制，使汽车稳定行驶在预定的轨道上（见图），以减轻驾驶员负担、减少交通事故的系统。相关知识6.1.4车道保持辅助系统1．车道保持辅助系统的组成2电子控制单元根据接收的各种信息，判断汽车是否偏离车道，制订相应的应对措施，并将控制信号传输给执行单元。1信息采集单元与车道偏离预警系统的信息采集单元类似，通过传感器采集车道线信息和汽车自身行驶状态信息，并将这些信息传输给电子控制单元。相关知识6.1.4车道保持辅助系统1．车道保持辅助系统的组成3执行单元包括报警模块、转向盘操纵模块和制动器操作模块3个部分。报警模块与车道偏离预警系统的人机交互单元类似，可以实现转向盘或座椅振动、仪表板显示、声音报警等形式的报警；转向盘操纵模块和制动器操作模块的主要功能是协同控制汽车的横向运动和纵向运动，保证汽车在系统运行期间稳定行驶。相关知识6.1.4车道保持辅助系统2．车道保持辅助系统的工作原理车道保持辅助系统可以在行车的全程或速度达到某一阈值后开启，并可以手动关闭。当汽车可能偏离车道线时，系统发出报警信息；当汽车距离侧车道线小于一定阈值或已经有车轮跨越车道线时，电子控制单元计算出方向回转角度和减速加速度，并控制转向系统和制动系统，使汽车稳定地回到正常轨道。若驾驶员打开转向灯进行正常变道行驶，则车道保持辅助系统不会做出任何提示。相关知识6.1.4车道保持辅助系统3．车道保持辅助系统的应用扫一扫“车道保持辅助系统”以吉利豪越汽车为例，其车道保持辅助系统在车辆行驶时借助视觉传感器或者雷达识别车道线。如果车辆接近车道线且可能脱离行驶车道，则车道保持辅助系统会通过声音或方向盘的振动来提醒驾驶员注意，并轻微转动方向盘以修正行驶方向，使车辆处于正确的车道上。如果车道保持辅助系统检测到长时间无人主动干预方向盘，则会发出报警信息，以提醒驾驶员。相关知识6.1.5车辆盲区监测系统车辆盲区监测系统blindspotdetection，简称BSD是指通过超声波雷达、视觉传感器、雷达等监测视野盲区内有无来车（见图），并提醒驾驶员，以消除视觉盲区的影响，保证行车安全的系统。驾驶员的视野盲区可分为前盲区、侧盲区（包括A柱盲区、B柱盲区和C柱盲区）、后盲区和后视镜盲区。相关知识6.1.5车辆盲区监测系统1．车辆盲区监测系统的组成信息采集单元电子控制单元报警显示单元利用传感器监测汽车盲区内是否有行人或其他正在行驶的汽车，并将采集到的信息传输给电子控制单元。A柱盲区的传感器一般采用视觉传感器，后视镜盲区的传感器一般采用毫米波雷达。接收信息采集单元传输的信息，并对信息进行分析、判断，再将控制信号传输给报警显示单元。接收电子控制单元的信号，按照危险等级发出对应的报警信息，并禁止汽车的变道行为。相关知识6.1.5车辆盲区监测系统2．车辆盲区监测系统的工作原理在驾驶员的视野盲区中，最容易引起交通事故的是A柱盲区和后视镜盲区。相关知识6.1.5车辆盲区监测系统A柱盲区是由车身结构引起的，为减轻或者消除A柱盲区的影响，有些车辆采用了通透式A柱或者采用了双A柱设计。通透式A柱是在A柱中嵌装一块透明玻璃，驾驶员可以透过通透的玻璃观察路况；双A柱是将原本较粗的一根A柱分成较细的两根，中间设计成透明的三角窗，以扩大驾驶员的视野。A柱盲区监测系统通过传感器和显示屏建立一个“透明A柱”，可以将盲区范围内的景象拍摄下来并通过显示屏显示，以监测可能影响安全行驶的目标。“透明A柱”还可以与云端进行信息交互，获取停车位、收费站、监控器等的信息，并展示给驾驶员。1）A柱盲区相关知识6.1.5车辆盲区监测系统2）后视镜盲区后视镜盲区是指在车身两侧或车内，通过后视镜观察不到的地方。常见的后视镜盲区监测系统有驾驶视觉盲区信息系统、侧面盲区监测系统、红外侧向监测系统等。相关知识6.1.5车辆盲区监测系统在车速超过10km/h时自动启动，可通过后视镜上的视觉传感器搜集车身周围的路况。该系统既可以识别汽车、摩托车等行驶的车辆，并根据这些车辆与自车的相对位置和速度差进行判定和预警，也可以识别静止的汽车、路障、路灯等物体，并做出相应的处理；但其受光线强度、雨雪天气影响较大。（1）驾驶视觉盲区信息系统相关知识6.1.5车辆盲区监测系统通过嵌装在车尾的雷达进行监测，当后视镜盲区范围内出现可能影响汽车安全行驶的物体时，后视镜的警示灯便会亮起，以提醒驾驶员。但如果雷达粘上了水或灰尘等，系统便无法良好地运行。（2）侧面盲区监测系统（3）红外侧向监测系统通过红外扫描技术获取后视镜盲区范围内的路况。该系统比侧面盲区监测系统造价低，但其运行效果受温度影响较大。相关知识6.1.5车辆盲区监测系统3．车辆盲区监测系统的应用以沃尔沃汽车为例其位于外后视镜根部的两个视觉传感器会对后视镜盲区进行持续扫描，如果具有一定速度或者与自车具有一定速度差的移动物体进入该盲区，系统将对比不同时刻扫描得到的图像，当确认移动物体在逐渐接近自车时，A柱上的警示灯就会亮起，提醒驾驶员，以防止出现事故。沃尔沃汽车的车辆盲区监测系统会将后方盲区的影像反馈到仪表板上，并在后视镜的支柱上设置提醒灯，提醒驾驶员注意该后视镜的盲区。相关知识6.1.6自适应前照灯系统自适应前照灯系统adaptivefrontlightingsystem，简称AFM是指根据天气情况、外部光线、道路状况及行驶信息等来自动控制前照灯角度（见图），为驾驶员提供更广阔的视野，并避免灯光直射迎面汽车的驾驶员，以保障行车安全的系统。相关知识6.1.6自适应前照灯系统1．自适应前照灯系统的组成组成包括信息采集单元执行单元等电子控制单元CAN总线传输单元相关知识6.1.6自适应前照灯系统（1）信息采集单元用于采集汽车自身的动态信息（如车速、汽车方位、转向角度等）和路况信息（如弯道角度、坡度、天气等），通常包括轮速传感器、转向盘转角传感器、环境光强传感器、车身高度传感器、位置传感器等。（2）CAN总线传输单元用于将各传感器采集的信息传输给电子控制单元。（3）电子控制单元用于对汽车行驶状态做出综合判断，并传输控制信号给执行单元。用于接收控制信号，通过电动机调整前照灯的照射距离和角度。（4）执行单元相关知识6.1.6自适应前照灯系统2．自适应前照灯系统的工作原理自适应前照灯系统的工作原理主要包括以下4个方面。是否需要转动(1)自适应前照灯系统可根据车速、转向盘转角、汽车方位等信息进行计算，判断前照灯是否需要转动，并确定转动的角度。自适应前照灯系统通过水平控制电动机和垂直控制电动机驱动机械传动机构，以实现前照灯转动，使照明光束始终适应路况的变化，确保驾驶员能全面掌握路况信息，并为驾驶员采取预防或紧急避险措施预留足够的时间。相关知识6.1.6自适应前照灯系统强度是否符合(2)自适应前照灯系统可通过前照灯开关信号和环境光照强度信号，判断当前的环境光照强度是否符合设定的光照阈值。若小于光照阈值，则延时打开前照灯；若大于光照阈值，则延时关闭前照灯。相关知识6.1.6自适应前照灯系统(4)自适应前照灯系统可将车速、转向盘转角、车灯转角等信息展示在仪表板上，方便驾驶员进行决策。直接展示(3)自适应前照灯系统可记录前照灯处于初始化位置时的位置信号，以此判断前照灯实际转动的角度与电子控制单元输出信号对应的角度是否存在偏差。如果两者存在较小偏差，可经过自适应前照灯系统内部调整来消除偏差；如果两者存在较大偏差，则说明前照灯出现了故障，自适应前照灯系统将发出报警信号，提醒驾驶员及时进行维修。是否存在偏差相关知识6.1.6自适应前照灯系统3．自适应前照灯系统的应用恶劣天气照明乡村道路照明弯道照明城市道路照明基础照明高速公路照明相关知识6.1.6自适应前照灯系统3．自适应前照灯系统的应用1）基础照明在基础照明模式下，自适应前照灯系统通常不用对前照灯在水平方向上的角度进行调整，但需要针对环境光照强度的变化判断应该开启还是关闭前照灯，以及针对路面坡度的变化判断如何调整前照灯在垂直方向上的角度。相关知识6.1.6自适应前照灯系统3．自适应前照灯系统的应用2）弯道照明汽车在夜间过弯道时，如果前照灯的照射光线依旧与车身前进方向平行，则弯道内侧的路面会出现暗区。自适应前照灯系统会根据弯道的角度，对前照灯进行水平方向上的调整。过左向弯道时，左侧前照灯向左偏转一定角度，右侧前照灯不转；过右向弯道时，右侧前照灯向右偏转一定角度，左侧前照灯不转。调整角度的原则是尽可能保证照明距离大于安全制动距离，且要遵守相关规定。例如，靠右侧道路行驶的国家通常规定右侧前照灯的变化角度最大为5°，左侧前照灯的变化角度最大为15°。相关知识6.1.6自适应前照灯系统3．自适应前照灯系统的应用3）城市道路照明城市道路的特点是车速较低，车流量和人流量都较大，照明条件良好，十字路口较多，发生随机性事故的可能性较大。汽车在城市道路上行驶对前照灯照明的要求是视野清晰、避免眩光。在城市道路照明模式下，自适应前照灯系统会减小前照灯的功率，同时使前照灯略向下转动。另外，为了在道路边缘和交叉路口也可以获得较好的照明，自适应前照灯系统会使用比较宽阔的光照角度。相关知识6.1.6自适应前照灯系统3．自适应前照灯系统的应用4）高速公路照明当自适应前照灯系统监测到车速超过70km/h，且结合定位信息，确定汽车为高速行驶模式时，自适应前照灯系统便会自动开启高速公路照明模式。在高速公路照明模式下，随着车速的增加，自适应前照灯系统会控制前照灯增加在垂直方向上的抬升量，以使光线能够照射到更远的路面，保证前方路况变化时驾驶员有足够的时间采取应对措施。相关知识6.1.6自适应前照灯系统3．自适应前照灯系统的应用5）乡村道路照明乡村道路的特点是外界照明条件差，岔路口多，路况复杂，路边障碍物不易被发现，道路狭窄，路面起伏较多。自适应前照灯系统通过环境光强传感器、轮速传感器、定位系统等收集的信息，判断是否进入乡村道路照明模式。在乡村道路照明模式下，自适应前照灯系统会增大前照灯的功率以补充环境照明的不足，并根据右侧道路行驶的原则，控制右侧的前照灯向右偏转适当的角度，拓宽照明范围，以便驾驶员更好地观察路况。相关知识6.1.6自适应前照灯系统3．自适应前照灯系统的应用6）恶劣天气照明自适应前照灯系统的恶劣天气照明模式主要针对阴雨天气。阴雨天气时，路面大量积水，会将前照灯投射在地面上的光线反射至迎面汽车的驾驶员眼睛中，使其眩目，这容易造成交通事故。自适应前照灯系统会根据路面湿度、轮胎滑移量、雨量等信息，判断是否进入恶劣天气照明模式。在恶劣天气照明模式下，自适应前照灯系统会控制前照灯在垂直方向上进行抬升，并调整前照灯的功率，避免前照灯在60m范围内对迎面汽车的驾驶员造成眩目。相关知识6.1.7自动泊车辅助系统自动泊车辅助系统autoparkingassist，简称APT是指利用传感器探测有效泊车空间，并辅助控制汽车完成泊车操作的系统，如图所示。相关知识6.1.7自动泊车辅助系统1．自动泊车辅助系统的组成电子控制单元执行单元信息采集单元通过视觉传感器或雷达，对路面环境和汽车位置进行监测，采集图像数据及周围物体距车身的距离数据，并传输给电子控制单元。用于分析处理信息采集单元传输的数据，得到汽车的当前位置、目标位置及周围环境参数等，再以此制订自动泊车策略，并向执行单元发送相应的控制信号。根据控制信号，精确控制转向盘的转角、节气门的开度及制动力矩的大小，完成泊车操作。相关知识6.1.7自动泊车辅助系统2．自动泊车辅助系统的工作原理路径跟踪路径规划车位检测激活系统汽车进入停车区域并开始缓慢行驶，驾驶员可人工启动自动泊车辅助系统，或者汽车根据车速等信息自行启动自动泊车辅助系统。自动泊车辅助系统的工作过程可分为4个阶段通过测距传感器、视觉传感器等获取环境信息，确定目标车位。根据汽车的自身信息和获取的环境信息，规划一条安全的泊车路径。协调控制转向盘、节气门和制动踏板，使汽车按照规划好的泊车路径泊入目标车位。相关知识6.1.7自动泊车辅助系统3．自动泊车辅助系统的应用1）奥迪自动泊车辅助系统奥迪自动泊车辅助系统允许通过智能手机的应用程序来完成自动泊车过程。驾驶员将汽车开到停车场的入口附近后即可下车，然后在手机上确认启动自动泊车辅助系统，但该系统需要依靠停车场中安装的激光扫描设备来协助定位。相关知识6.1.7自动泊车辅助系统3．自动泊车辅助系统的应用2）宝马自动泊车辅助系统宝马自动泊车辅助系统是建立在360°防碰撞系统基础上的。自动泊车辅助系统可以借助360°防碰撞系统的激光扫描仪进行定位，减少了对地面定位系统的依赖，使其使用范围从露天停车场，扩展到地下停车场及立体停车场。该系统可以让汽车独立完成楼内定位、环境监测、自动导航等，同时停车场不用配备辅助设施。相关知识6.1.7自动泊车辅助系统创新强国比亚迪汉升级视觉融合全自动泊车辅助系统2021年2月，比亚迪面向全国汉EV车主推出视觉融合全自动泊车辅助系统OTA升级服务。此次OTA升级服务适用车型为汉EV超长续航版尊贵型和汉EV四驱高性能版旗舰型。车主无须到店，即可在线完成OTA智能远程升级，充分享受智能网联带来的便利。视觉融合全自动泊车辅助系统是比亚迪DiPilot智能驾驶辅助系统的重要功能之一。车主如果能正确、安全地使用该系统，可以很好地解决停车的难题，并大大提升驾驶的舒适性和安全性。视觉融合全自动泊车辅助系统通过360°环视视觉传感器与超声波雷达的融合，实现标准停车位的识别搜索，并通过控制车辆的挡位系统、转向系统、制动系统、驱动系统，实现全自动泊车。同时，该系统还支持水平车位泊出、自选车位等功能。……（详见教材）相关知识6.1.8抬头显示系统抬头显示系统head-updisplay，简称HUD是指利用光学反射原理，将汽车驾驶辅助信息、导航信息、检查控制信息、警告信息等以投影的形式显示在前风窗玻璃上（见图）、约2m远的前方或发动机罩尖端的上方，从而减少驾驶员在行车过程中低头的次数，保证行车安全的系统。相关知识6.1.8抬头显示系统1．抬头显示系统的组成抬头显示系统组成（1）图像源通常为液晶显示屏，可输出视频信号。（2）光学系统用于投射视频信号，可调节图像的大小和投射位置。（3）图像合成器通常为前风窗玻璃，其功能是将前方路况和内部投射的视频信号进行融合。相关知识6.1.8抬头显示系统2．抬头显示系统的工作原理扫一扫观看“抬头显示系统”常见的抬头显示系统有风窗玻璃映像式抬头显示系统前置反射屏式抬头显示系统自由曲面式抬头显示系统菲涅尔透镜式抬头显示系统与仪表板相结合的抬头显示系统下面分别介绍其工作原理。相关知识6.1.8抬头显示系统风窗玻璃映像式抬头显示系统1）该系统使用最广泛，由图像源发出的视频信号经过透镜折射和前风窗玻璃反射，与外部的景象一同进入人眼，驾驶员在观察投影图像的同时，还可以在适当范围内移动头部，以观察前方路况。该类系统的缺点是投影图像小，亮度低，视场角小，硬件设施的质量和体积都较大。缺点相关知识6.1.8抬头显示系统前置反射屏式抬头显示系统2）在驾驶室内单独设置一块半反射半投射的反射屏，向驾驶员展示重要信息。该类系统避免了对前风窗玻璃的过多加工，其反射屏可根据需要灵活设置，不仅可以调整投射角度，还可以在闲置时将其放平。该类系统的缺点是反射屏占据一定的空间，且反射屏的视频画面会干扰驾驶员的视线。缺点相关知识6.1.8抬头显示系统自由曲面式抬头显示系统3）由一个折叠反射镜和包括前风窗玻璃在内的两个自由曲面组成。图像源发射的视频信号经过折叠反射镜和初级自由曲面反射，最终在前风窗玻璃上成像，并反射进入人眼。该类系统结构简单灵活，成像质量好，但制作成本高，且驾驶员透过曲面的前风窗玻璃查看的路况可能存在像差。优缺点相关知识6.1.8抬头显示系统菲涅尔透镜式抬头显示系统4）在抬头显示系统中，为了获得较大的观察图像范围，通常选择较大口径的光学透镜，但是透镜的体积、重量、加工难度也会相应增加，这就提高了生产成本。因此，在保证透镜口径满足需求的前提下，可选用较薄的菲涅尔透镜。菲涅尔透镜分成上下两块，视频信号透过下面一块透镜后，被上面一块透镜放大，再通过前风窗玻璃反射到人眼。该类系统可以消除前风窗玻璃产生的像差，但是系统的轴外视场像差较大。优缺点相关知识6.1.8抬头显示系统与仪表板相结合的抬头显示系统5）该系统包含一个图像源、一个分光镜、多个平面反射镜和一组光学系统。图像源发出的光经过分光镜分成投射部分和反射部分，投射部分的光经过平面反射镜，将投射图像反射到仪表板上作为显示信息，反射部分的光经过光学系统折射和风窗玻璃反射进入人眼。仪表板和抬头显示系统采用同一个图像源，实现了两者显示信息的实时性。该类系统的硬件体积较小，可以充分利用驾驶台的可用空间。优点相关知识6.1.8抬头显示系统3．抬头显示系统的应用以宝马汽车为例其抬头显示系统可显示导航信息、速度限制提醒、禁止超车提醒等驾驶信息，以及电台节目、音乐曲目、电话清单等娱乐信息。投影在风窗玻璃上的图像以极高的分辨率全彩色显示，可逼真再现交通符号。抬头显示系统具有夜间和白天两种工作模式，可根据外部光线条件自动调整图像亮度。驾驶员可以自行调整图像的内容和亮度。相关知识6.1.9智能座舱系统智能座舱系统是指从驾驶员的习惯、舒适度考虑，将车内改造成一个数字化平台（如加装显示屏），将操作方法从传统的按键操作改为触摸或语音操作，装备多种传感器和智能设备的系统。相关知识6.1.9智能座舱系统1．智能座舱系统的组成机械部分包括可变化车体和内饰机构电子器件部分包括芯片、显示屏、专用电器总成和传感器软件部分等包括操作系统和各种应用软件相关知识6.1.9智能座舱系统2．智能座舱系统的工作原理扫一扫观看“智能座舱系统”智能座舱系统通过结合基于人工智能思维的云端计算，实现了人机交互。智能座舱系统以中控屏、仪表板、后座娱乐屏等硬件为载体，实现人脸识别、多音区监测、视线追踪、疲劳分级、多模命令词等核心智能化功能。另外，该系统还衍生出音量自动调节、高速分心提醒、疲劳拯救等个性化附加功能。相关知识6.1.9智能座舱系统3．智能座舱系统的应用1)吉利智能驾驶情景交互系统以吉利帝豪S车型为例，其装配的智能驾驶情景交互系统共有4种模式，分别是悦动模式、抽烟模式、亲子模式、醒神模式，基本可以覆盖用户日常用车的大部分场景。以悦动模式和抽烟模式为例：当智能驾驶情景交互系统开启悦动模式时，汽车的动力性能提升，车窗关闭，播放动感音乐，氛围灯颜色调整为烈日红；当智能驾驶情景交互系统开启抽烟模式时，空调自动开启并以大风量输出，汽车外循环系统开启，车窗下降20%，实现车内快速换气，以保持车内空气质量。相关知识6.1.9智能座舱系统3．智能座舱系统的应用2）极狐智能座舱系统以极狐阿尔法S车型为例，其装配的智能座舱系统搭载了华为鸿蒙操作系统，可为用户提供便捷智能的用车体验。汽车的显示板支持主副驾分屏显示，用户可自定义显示板的界面小组件。智能座舱系统实现了汽车与其他设备间的顺畅连接，其他设备可以调用车内的扬声器、摄像头、麦克风等，并可将APP切换到汽车上，汽车也可以保证APP使用的流畅度和清晰度。相关知识6.1.9智能座舱系统行业资讯2020年，华为中国区春季新品发布会在线上举办。在发布会上，华为展示了其自主研发的智能座舱系统——HiCar车机系统的实机操作画面，演示了互联功能、车载语音操控、视频通话、前方防碰撞预警、手机车钥匙等功能。HiCar车机系统通过手机和汽车之间的通信连接，构建手机和汽车互助资源池，把手机的服务生态延伸到车内，为搭建“人-车-家”全场景无缝互联提供了解决方案。上汽、一汽、广汽、北汽、奇瑞、江淮、奥迪、沃尔沃等车企的超过120款车型，都有望搭载HiCar车机系统。（资料来源：/omn/20200409/20200409A0PX9400.html?pc，有改动）任务实训——认识常用的先进驾驶辅助系统1．实训说明以吉利新豪越汽车为例，分析其先进驾驶辅助系统，了解其具有的辅助驾驶功能及其实现方式。2．实训步骤实训步骤详见教材。根据分工填写“任务工单——认识常用的先进驾驶辅助系统”（详见教材）各小组成员根据自身表现情况配合指导教师完成“考核评价表”项目名称评价内容分值评价分数自评互评师评职业素养考核项目无迟到、无早退、无旷课8分仪容仪表符合规范要求8分具备良好的安全意识与责任意识10分具备良好的团队合作与交流能力8分具备较强的纪律执行能力8分保持良好的作业现场卫生8分专业能力考核项目积极参加教学活动，按时完成任务工单16分操作规范，符合作业规程16分操作熟练，工作效率高18分合计100分总评自评（20%）+互评（20%）+师评（60%）=

综合等级：

指导教师（签名）：

考核评价表任务实训——认识常用的先进驾驶辅助系统课堂小结（1）前向碰撞预警系统（2）自适应巡航控制系统（3）车道偏离预警系统（4）车道保持辅助系统（5）车辆盲区监测系统（6）自适应前照灯系统（7）自动泊车辅助系统（8）抬头显示系统（9）智能座舱系统分析自动驾驶前瞻技术任务6.2任务引入2020年5月9日，华为宣布，将携手一汽红旗、一汽解放、长安汽车、东风小康、上汽通用五菱、比亚迪、长城汽车、奇瑞控股等18家车企成立“5G汽车生态圈”，结合大数据、云计算等技术，加速5G技术在汽车产业的商用进程，共同打造5G智能网联汽车。任务引入任务内容分析自动驾驶前瞻技术学习程度识记理解应用学习任务人工智能技术的定义及应用

●深度学习技术的定义及应用●语义分割技术的定义及应用●大数据技术的定义及应用●云计算技术的定义及应用●多接入边缘计算技术的定义及应用●实训任务分析自动驾驶前瞻技术●自我勉励本任务要求学生了解自动驾驶前瞻技术及其应用，知识与技能要求如下表所示。任务工单——分析自动驾驶前瞻技术任务描述查阅资料，收集关于人工智能技术、深度学习技术、语义分割技术、大数据技术、云计算技术、多接入边缘计算技术等自动驾驶前瞻技术相关资料，分析这些自动驾驶前瞻技术的应用及发展前景。。学生领取任务工单，并进行分组（详见教材）相关知识040605010203应用于智能网联汽车的自动驾驶前瞻技术主要有人工智能技术深度学习技术语义分割技术大数据技术云计算技术多接入边缘计算技术等相关知识6.2.1人工智能技术定义人工智能技术artificialintelligence，简称AI是计算机科学的一个分支，主要是指在模拟、延伸和拓展人类智能的基础上，研究、开发相关的理论、方法、技术及应用系统，并生产出一个能以类似人类智能的方式对外界环境做出反应的智能机器的技术。相关知识6.2.1人工智能技术应用人工智能技术在智能网联汽车的环境感知层、决策规划层、控制执行层3个结构层次均有应用。相关知识6.2.1人工智能技术1）环境感知层在该层次，人工智能技术依托于视觉传感器、毫米波雷达、激光雷达等设备，以及V2X、5G等通信技术，可实现路面路缘监测、车道线监测、护栏监测、交通标志监测、交通信号灯监测、行人监测、车路监测等功能。在该层次，人工智能技术相当于驾驶员的耳朵和眼睛，且人工智能技术对环境感知的准确率比人体感知的准确率更高。相关知识6.2.1人工智能技术2）决策规划层应用了人工智能技术的智能网联汽车将决策规划的工作内容分为可学习与不可学习两部分。对于可学习部分，应通过强化学习来优化汽车行驶所需的高级策略；对于不可学习部分，应按照这些策略利用动态规划来实施具体的路径规划。在该层次，人工智能技术依托于芯片、算法等技术，相当于驾驶员的大脑，不仅能进行局部的路径规划，以保持安全车距和避免碰撞，而且能进行全局的路径规划，为行驶的汽车指引方向。相关知识6.2.1人工智能技术3）控制执行层在该层次，人工智能技术依托于神经网络控制技术和机器学习技术，降低数据提取和控制过程的复杂性，保证控制指令能顺利执行。在该层次，人工智能技术相当于驾驶员的手和脚，可实现对汽车车速的精准控制，以及对转向盘转角、轮胎受力等的协同调整。相关知识6.2.2深度学习技术定义深度学习技术深度学习技术属于机器学习研究领域，是利用深度神经网络进行特征表达的一种机器学习技术。深度学习技术模拟了人脑用于分析学习的神经网络，可以通过模仿人脑的机制来解释图像、声音、文本等数据。如果给具备深度学习能力的系统足够多的汽车驾驶相关的图像、声音、文本等数据，系统便能做到完全感知，并针对实际路况做出正确决策。相关知识6.2.2深度学习技术应用（1）对于道路边缘的路缘石没有特定颜色的情况，传统系统无法准确地判断出道路的边界，汽车就有撞击路缘石的危险。而应用了深度学习技术的图像识别系统，利用层数更多的神经网络，在极端条件下也可以准确地判断出道路和路缘石。（2）以人在没有车道线的路况下的驾驶数据作为基础，对应用了深度学习技术的驾驶辅助系统进行训练，就可以将训练好的系统应用在没有车道线的路况下。相关知识6.2.3语义分割技术定义语义分割技术语义分割技术是将标签或类别与图片的每个像素进行关联，并整理成特定像素集合的技术。语义分割技术允许目标对象在像素级别上跨越图像中的多个区域，能准确地监测形态不规则的对象。扫一扫观看“语义分割”相关知识6.2.3语义分割技术应用传统的目标监测技术通常要求监测对象必须位于有边界的方框内，语义分割技术则可以高效监测形态不规则的对象。因此，在汽车自动驾驶过程中，语义分割技术可以正确识别车辆、行人、交通信号灯、人行道、交通标志等各种物体，从而规划出一条合理的行驶路线。语义分割技术识别各种物体相关知识6.2.3语义分割技术1．行业资讯魔视智能在上交会推出自动驾驶视觉感知系统2018年4月20日，在中国（上海）国际技术进出口交易会（简称上交会）上，魔视智能科技（上海）有限公司推出了基于深度学习目标识别技术和语义分割技术的自动驾驶产品。该产品是利用深度学习算法，按照汽车工程标准和流程，通过使用单目或多目视觉传感器，实现高性能、低功耗的自动驾驶视觉感知系统。该系统可以在复杂的路况和交通条件下，完成多角度、多目标的识别任务，实现智能避障功能。（资料来源：/p/115386.html，有改动）相关知识6.2.4大数据技术定义大数据技术是指通过新的处理模式，以更强的流程优化能力，处理海量、高增长率和多样化的信息资产的技术。随着驾驶自动化程度的提高，汽车行驶所产生的数据既多又复杂，传统的数据处理方式无法在可容忍的时间下完成对这些数据的采集、存储、分析等工作，因此需要更强大的大数据技术来支持驾驶自动化。相关知识6.2.4大数据技术根据大数据的处理过程，大数据技术可分为大数据采集、大数据预处理、大数据存储及管理、大数据分析及挖掘等环节。（1）大数据采集是指对各种来源的结构化和非结构化海量数据进行采集。（2）大数据预处理可对采集的原始数据进行清洗、填补、平滑、合并、规范化、一致性检验等操作，旨在提高数据质量，为后期的分析工作奠定基础。（3）大数据存储及管理是利用存储器以数据库的形式存储采集到的数据，以便于数据的管理和调用。（4）大数据分析及挖掘主要从可视化分析、数据挖掘算法、预测性分析、语义引擎、数据质量管理等方面，对杂乱无章的数据进行萃取、提炼和分析，以找到潜在的有用信息和所研究对象的内在规律。小贴士相关知识6.2.4大数据技术应用下面以3个场景为例，介绍大数据技术在自动驾驶中的应用。（1）大数据技术依靠传感器和已有的大数据，将不同数据有效融合起来，建立一个基于大数据的感知系统，以获得可靠的数据流，形成高效的环境感知能力，保证自动驾驶模式下汽车的安全行驶。相关知识6.2.4大数据技术应用（2）大数据技术将采集到的车速、安全带使用习惯、制动习惯、加速习惯、用车习惯等信息进行共享，并用于机器学习，结合更精确的车辆定位信号和更准确的路况情况，来应对更复杂的行驶环境，形成智能的决策规划能力，提升智能网联汽车的安全性，降低事故发生率。（3）大数据技术将海量数据高效地传输到运营点和云集群中，并将全部海量数据成系统地组织在一起，以实现快速搜索、灵活使用的目的，可为各平台（如训练平台、防振平台、汽车标定平台等）提供数据支持。相关知识6.2.4大数据技术1．行业资讯中寰卫星揽获两项高工智能汽车金球奖2021年度高工智能汽车年会暨年度高工智能汽车金球奖评选颁奖典礼在上海举行。凭借在商用车车联网及大数据领域的能力，中寰卫星导航通信有限公司（简称中寰卫星）荣获“2021年度智能网联创新企业Top100”以及“年度商用车智能网联供应商Top50”两大奖项。中寰卫星是我国最早从事车联网开