智能网联汽车感知系统装调与故障诊断-教案 项目一 认识智能网联汽车

任务1.1智能网联汽车传感器的应用现状与发展前景-教师手册智能网联汽车传感器应用技术EISA(Guangzhou)IntelligentTechnologyCo.,Ltd.1、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.能掌握中国汽车传感器发展历程；2.能掌握MEMS传感器与智能传感器的联系与区别；3.能掌握智能网联汽车传感器的应用；4.能掌握智能汽车中搭载传感器的类型；5.能掌握智能网联汽车传感器行业的驱动因素和制约因素；6.能掌握智能网联汽车传感器发展趋势；7.能掌握智能网联汽车传感器行业产业链简介及其供应商。1.通过课程讲解了解传感器的定义；2.通过课程讲解了解传感器的结构；3.通过课程讲解了解智能传感器定义；4.通过课程讲解了解智能传感器的结构；5.通过课程讲解了解智能传感器的特点；6.通过课程讲解了解MEMS微电子系统的概述；7.通过课程讲解了解MEMS传感器的结构；8.通过课程讲解了解MEMS传感器的特点。1.专心听课认真记录笔记；2.积极参与讨论；3.个人积极回答问题；4.养成良好的课后复习习惯；5.课后翻阅相关资料加深对课程的了解。教学重点1.传感器的定义和结构；2.智能网联汽车中搭载传感器的类型；3.智能传感器的定义、结构、特点及应用；4.MEMS传感器的定义、结构、特点及应用；5.传统传感器在智能网联汽车上的应用。教学准备1.智能网联汽车传感器的应用现状与发展前景课件；2.智能网联汽车传感器的应用现状与发展前景学生手册；3.智能网联汽车传感器的应用现状与发展前景学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道传感器的定义和结构；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道智能网联汽车中搭载传感器的类型；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解智能传感器的定义、结构、特点及应用；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道MEMS传感器的定义、结构、特点及应用；5.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道传统传感器在智能网联汽车上的应用；6.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道汽车传感器行业产业链；7.通过多媒体课件中部分图片和课程讲解让学生们了解智能汽车传感器行业驱动因素、制约因素、发展趋势和传感器的主要供应商；8.通过完成工作页方式，让学生们加深对智能汽车传感器的应用现状和发展现状的了解。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：大家都知道哪一些传感器的例子和应用场景？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.掌握传感器的定义和结构；2..掌握智能网联汽车中搭载传感器的类型；3..掌握智能传感器的定义、结构、特点及应用；4..掌握MEMS传感器的定义、结构、特点及应用；5..掌握传统传感器在智能网联汽车上的应用；6.掌握汽车传感器行业产业链；7.掌握智能网联汽车传感器行业驱动因素、制约因素、发展趋势。讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备智能网联汽车传感器的应用现状与发展前景。讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.掌握传感器的定义和结构；2..掌握智能网联汽车中搭载传感器的类型；3..掌握智能传感器的定义、结构、特点及应用；4..掌握MEMS传感器的定义、结构、特点及应用；5..掌握传统传感器在智能网联汽车上的应用；6.汽车传感器行业产业链；7.智能网联汽车传感器行业驱动因素、制约因素、发展趋势。讲授多媒体课件讲解课前预习分组讨论75教学总结智能网联汽车传感器的应用现状和发展前景。提问启发引导多媒体课件讲解回答问题2.完成个别理论工作页5任务考核及答案3.1判断题3.1.1传感器是一种检测装置，能够感知和采集外界的信息和环境变化。（√）3.1.2在智能汽车中，传统传感器已全部被取代。（×）3.1.3集成惯性传感器，可用于侧倾稳定性控制和侧翻感应，为电子稳定程序控制系统ESP和高级车辆动力学控制功能提供支持。（√）3.1.4在安全气囊系统中，ECU处理MEMS加速度和角速度传感器的数据后，根据事故的分类和严重程度激活相应的约束系统。（√）3.1.5气动座椅可以利用压力传感器的信号，根据每一位驾驶者和前排乘客的体形控制座椅内部不同路径和不同大小的气囊来进行调整，从而提高乘坐舒适度。（√）3.1.6视觉传感器在智能网联汽车上的应用是以摄像头的方式出现，主要包括单目、双目、三目。（√）3.1.7在车上安装三目摄像头可实现360°全方位监控，用于汽车环绕全景图像停车辅助系统。（×）3.1.8短距离超声波安装在车辆两侧，远距离超声波安装在车辆的前后保险杆上。（×）3.1.9车载毫米波雷达的频率主要分为24GHz频段和77GHz频段。（√）3.1.10芯片是汽车传感器的核心部件。芯片在上游原材料中成本占比超过60%。（×）3.2不定项选择题3.2.1传感器通常由（ABC）组成。A.敏感元件B.转换元件C.转换电路D.以上都不对3.2.2MEMS传感器通常由（ABCD）组成。A.印刷电路板B.MEMS元件C.去耦单元D.键合线3.2.3汽车转弯时，为实现车辆平稳运行，汽车电子稳定控制系统(ESC)需要通过（ABCD）来实现控制功能。A.轮速传感器B.转向角传感器C.横摆角速度D.侧向加速度传感器3.2.4线控转向系统可通过（D）测量转向盘的转角。A.车速传感器B.转矩传感器C.位移传感器D.转向角传感器3.2.5MEMS传感器在智能汽车上的应用与动力总成相关的传感器有（B）。A.踏板行程传感器B.集成惯性传感器C.加速度传感器D.以上都不对3.2.6集成惯性传感器SMI700可以测量（AC）。A.横向加速度B.底盘侧翻速率C.纵向加速度D.以上都不对3.2.7在安全气囊系统中，（A）可以检测车辆的减速情况。A.MEMS加速度传感器B.MEMS压力传感器C.MEMS角速度传感器D.集成惯性传感器3.2.8低重力加速度传感器应用到悬架系统中，可以测量（ABCDE）。A.物体沿z轴的加速度B.静态加速度C.横滚运动D.动态加速度E.俯仰运动3.2.9对于自动驾驶车辆而言，前视摄像头一般会安装在（A）上，可检测前方路况，识别人、车、分道线、道路标识以及障碍物等。A.前挡风玻璃B.前保险杆C.后保险杆D.后视镜下方3.2.10内置摄像头在智能汽车中可实现的功能包括（AC）。A.身份识别B.语音交互C.健康状态监控D.声音识别3.2.11激光雷达具有高精度、高分辨率的特点，可进行（ABCD）。A.障碍物检测与分割B.可通行空间检测C.高精度电子地图制图与定位D.障碍物轨迹预测3.2.12汽车传感器的生产材料包括（ABCDEF）。A.外壳材料B.开关接头C.信号采集器D.电路板E.芯片F.以上都是3.3问答题3.3.1简述智能传感器的特点和优势。答：（1）测量的精度和准确性更高（2）系统的鲁棒性和稳定性更好（3）微处理器可以融合多个敏感元件的数据（4）数据输出形式种类和应用场景更多3.3.2简述MEMS微机电子系统的概述。答：MEMS的全称是微型电子机械系统（Micro-ElectroMechanicalSystem），微机电系统是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等集成于一块或多块芯片上的微型器件或系统。而MEMS传感器就是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。加工精度在微米级别。3.3.3简述MEMS传感器的特点和优势。答：（1）微型化：MEMS器件体积小，单个尺寸以毫米甚至微米作为计量单位，重量轻，耗能低。MEMS更高的表面体积比（表面积比体积）可以提高表面传感器的敏感程度。（2）批量生产：以单个1mm×1mm尺寸的MEMS传感器为例，用硅微加工工艺在一片8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约30000个MEMS芯片，批量生产可大大降低单个MEMS的生产成本。（3）集成化：一般来说，单颗MEMS往往在封装机械传感器的同时，还会集成ASIC芯片，控制MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。3.3.4应用在智能网联汽车的MEMS传感器有哪些？答：（1）与动力总成相关的传感器——集成惯性传感器（2）与安全相关的传感器——安全气囊系统中的MEMS加速度和角速度传感器、轮胎压力监测系统（TPMS）中的MEMS压力传感器（3）与底盘相关的传感器——悬架系统中的低重力加速度传感器（4）与智能座舱相关的传感器——气动座椅的压力传感器、抬头显示系统的激光扫描MEMS投影系统、车载语音交互系统的MEMS麦克风传感器3.3.5简述毫米波雷达在智能汽车中的应用。答：24GHz的车载毫米波雷达目前应用于汽车的盲区监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内，用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。77GHz雷达主要装配在车辆的前保险杠上，探测与前车的距离以及前车的速度，实现紧急制动、ACC自适应巡航等功能。3.3.6简述汽车传感器行业产业链。答：（1）上游——上游产业链是汽车传感器的生产材料，包括外壳材料、开关接头、信号采集器、电路板、芯片等。（2）中游——产业链中游主要是各类传感器的制造和封装等，由上游产业链提供原材料，在这里进行传感器的生产。企业为传感器开发适配的软件系统，做数据融合处理并对各种应用场景提供解决方案。（3）下游——汽车传感器的下游参与者是汽车主机厂。汽车传感器供应商提供的传感器是定制化的。汽车传感器安装的位置和数量是由汽车主机厂和汽车传感器的供应商共同商讨决定的。3.3.7智能汽车传感器行业的驱动因素有哪些？答：（1）汽车销量的增加促进了传感器行业的发展（2）单辆汽车所需的传感器数量逐渐增多（3）自动驾驶功能对传感器的要求变高（4）高精尖生产工艺和加工技术的发展（5）政策推动3.3.8中国汽车传感器行业的制约因素有哪些？答：（1）核心技术不足（2）研发投入资金来源有限（3）产业链结构难以打破（4）汽车市场短期需求低迷3.3.9简述智能汽车传感器发展趋势。答：（1）集成化，微型化（2）智能化，多功能化（3）多传感器融合（4）软件与算法将起到关键核心作用1、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.能掌握自动驾驶分级标准；2.能掌握自动驾驶的核心环节；3.能掌握主流的环境感知方案。1.通过课程讲解了解环境感知应用的传感器类型；2.通过课程讲解了解多传感器信息融合技术的类型；3.通过课程讲解了解特斯拉Model3传感器配置方案；4.通过课程讲解了解Waymo第五代车型传感器配置方案；5.通过课程讲解了解蔚来ES6/ES8传感器配置方案；6.通过课程讲解了解蔚来ET7传感器配置方案；7.通过课程讲解了解小鹏P7传感器配置方案；8.通过课程讲解了解小鹏P5传感器配置方案；9.通过课程讲解了解自动紧急制动功能的汽车传感器布置方案；10.通过课程讲解了解自适应巡航功能的汽车传感器布置方案；11.通过课程讲解了解停车辅助功能的汽车传感器布置方案；12.通过课程讲解了解车道保持辅助功能的汽车传感器布置方案。1.专心听课认真记录笔记；2.积极参与讨论；3.个人积极回答问题；4.养成良好的课后复习习惯；5.课后翻阅相关资料加深对课程的了解。教学重点1.自动驾驶的核心环节；2.主流的环境感知方案；3.环境感知应用的传感器类型；4.不同车企智能网联汽车传感器布置方案；5.不同ADAS功能的汽车传感器布置方案。教学准备1.认识智能网联汽车环境感知技术课件；2.认识智能网联汽车环境感知技术学生手册；3.认识智能网联汽车环境感知技术学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解自动驾驶分级标准；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解自动驾驶的核心环节；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道主流的环境感知方案；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道环境感知应用的传感器类型；5.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解不同车企智能网联汽车传感器布置方案；6.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解不同ADAS功能的汽车传感器布置方案；7.通过完成工作页方式，让学生们加深对智能网联汽车环境感知技术的了解。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：大家都知道有哪些车企研发了自动驾驶产品吗？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.了解自动驾驶分级标准；2.了解自动驾驶的核心环节；3.掌握主流的环境感知方案；4.掌握环境感知应用的传感器类型；5.了解不同车企智能网联汽车传感器布置方案；6.了解不同ADAS功能的汽车传感器布置方案。讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备认识智能网联汽车环境感知技术课件。讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.了解自动驾驶分级标准；2.了解自动驾驶的核心环节；3.掌握主流的环境感知方案；4.掌握环境感知应用的传感器类型；5.了解不同车企智能网联汽车传感器布置方案；6.了解不同ADAS功能的汽车传感器布置方案。讲授多媒体课件讲解课前预习分组讨论75教学总结智能网联汽车环境感知技术及主流的环境感知方案。提问启发引导多媒体课件讲解回答问题2.完成个别理论工作页5任务考核及答案3.1判断题3.1.1我国实行的《汽车驾驶自动化分级》是沿用了SAEL0-L5的分级方法。（√）3.1.2自动驾驶的三大核心环节包括感知、决策、执行。（√）3.1.3环境感知是实现自动驾驶的基础。（√）3.1.4多传感器信息融合（MSF）利用计算机技术，对多传感器或多源的信息和数据进行多层次、多空间的组合处理，最终做出判断和决策的过程。（√）3.1.5多传感器信息融合的方式分为前融合和后融合。（√）3.1.6特斯拉Model3配置的三目摄像头中的宽视野摄像头使用的是长焦距镜头。（×）3.1.7蔚来ES8的12个超声波雷达和4个环视摄像头用于完成低速的自主泊车功能。（√）3.1.8蔚来ES8车辆顶部中央部位搭载了一个来自Innovusion的等效300线MEMS固态激光雷达。（×）3.1.9AEB系统最佳传感器配置为“激光雷达+视觉传感器”组合。（×）3.1.10按照功能等级分类，ACC系统可分为典型ACC系统和全速ACC系统。（√）3.2不定项选择题3.2.1智能汽车环境感知使用的传感器主要包括（ABCD）。A.视觉传感器B.超声波雷达C.毫米波雷达D.激光雷达3.2.2前融合有（A）个感知算法。A.1B.2C.5D.63.2.3目前智能汽车主流的环境感知方案主要有（AD）。A.视觉主导方案B.毫米波雷达主导方案C.超声波雷达主导方案D.激光雷达主导方案3.2.4采用了激光雷达主导方案的车企有（D）测量转向盘的转角。A.Waymo捷豹I-PaceB.蔚来ET7C.小鹏P7D.特斯拉Model33.2.5特斯拉Model3安装了（B）个摄像头。A.5B.6C.8D.123.2.6Waymo的自动驾驶汽车用到的360度激光雷达刻意探测（C）外的物体。A.180mB.200mC.300mD.400m3.2.7蔚来ES8/ES6汽车配置的三目摄像头的视场角分别为（ABD）。A.28°B.52°C.53°D.150°3.2.8蔚来ET7配置的摄像头的像素为（C）。A.1.2MPB.5MPC.8MPD.15MP3.2.9小鹏P5选取的激光雷达为大疆Livox首款车规级（C）。A.机械激光雷达B.MEMS微振镜激光雷达C.棱镜激光雷达D.Flash激光雷达3.2.10自动紧急制动功能可分为（ABC）。A.城市专用AEB系统B.高速公路专用AEB系统C.行人保护专用AEB系统D.动物专用AEB系统3.2.11按照功能分类，停车辅助功能分为（ABCD）。A.APA系统B.RPA远程遥控泊车C.自主学习泊车D.AVP代客泊车3.2.12LKA系统最佳的搭配方案为（C）。A.视觉传感器B.超声波雷达C.毫米波雷达D.激光雷达3.3问答题3.3.1实现多传感器前融合的要求有哪些？答：（1）软件算法：各个传感器数据采集方式和周期相对独立，需要实现数据空间和时间同步，例如时间误差需要控制在1微秒以内；100米外的物体距离精度要在3厘米以内。这就需要各个传感器在算法端具备时间校准和空间标定的功能。（2）芯片算力：整车所有传