智能汽车测控技术 课件 第二章-第1讲 智能汽车总体架构

智能汽车测控技术

第一讲

智能汽车总体架构1.特点下面为不同种类智能汽车实物图。第一讲

智能汽车总体架构1.特点智能汽车特点：从外形来看，智能汽车和传统汽车大致相同，只是为安装传感器对外形进行稍许调整。智能汽车在各行各业应用非常广泛。有的用于开发验证平台，有的用于开放道路测试，有的用于特定行业。智能汽车随着功能和性能的增加，所需部件也会增多，但这些部件通常都隐藏在汽车内部，且其组成和工作原理基本相同。第一讲

智能汽车总体架构1.特点智能汽车的部件构成第一讲

智能汽车总体架构2.构成采用端到控制方式的智能汽车构成第一讲

智能汽车总体架构2.构成基于驾驶脑的自动驾驶流程图—了解人脑在驾驶行为中的作用第一讲

智能汽车总体架构2.构成各部分功能：第一讲

智能汽车总体架构2.构成驾驶脑以传感器为感知渠道。雷达、摄像头等传感器采集到的数据信息（如摄像头图像、雷达检测到的点云信号）属于驾驶脑实时产生的短暂的感觉记忆，一旦新数据进入后，感觉记忆的缓存数据即被覆盖。感觉记忆第一讲

智能汽车总体架构2.构成图像、点云等感知数据经过特征提取和融合处理，能够通过以车辆为中心的不同驾驶态势CT图形式化地表达出来，分别表示障碍物、信号灯、交通标线等驾驶脑认知、决策所需的特征属性。多个CT图整合形成图簇，构建成以本车为中心的三维全景驾驶认知视图，从而使汽车对周边情况有了整体的认知，构成工作记忆。工作记忆第一讲

智能汽车总体架构2.构成使用实时定位与建图技术（SimultaneousLocalizationandMapping，SLAM）。借助图像数据和点云数据，汽车使用SLAM技术采集定位信息和其他与驾驶有关信息，完成驾驶所需比电子导航地图更精细的3D增量式地图绘制，并储存在本地或上传至云端。所谓增量式地图是指新增数据只需以更新方式补充原有地图，而不必重新构建。长期记忆长期记忆形成之后，车主通过人机交互，设定目的地等指标，使驾驶脑形成动机，自动驾驶汽车进而依据驾驶地图完成“一次路径规划”。该规划一次性给出起点到终点的规划轨迹，且不与传感器信息直接挂钩。第一讲

智能汽车总体架构2.构成动机在动机的引导下，驾驶脑需要提取出长期记忆和工作记忆进行协同，对当前的驾驶态势进行补充确认，使道路信息和汽车的实时位置更加完整，进而使决策模块形成更为精细的路径规划，即“二次路径规划”。第一讲

智能汽车总体架构2.构成学习和思维记忆认知：脑认知的核心。交互认知：包括与外部世界、其他车辆、人类的互动过程，能够理解他者的动机意图。计算认知：包括抽象、演绎等等的大脑分析思考过程。第一讲

智能汽车总体架构2.构成李德毅院士强调驾驶脑的三大认知：智能汽车工作原理—分为感知、认知、决策、控制、执行五部分。第一讲

智能汽车总体架构3.工作原理感知层：感知层通过多种传感器实现车辆对周边交通主体的感知，它为智能汽车获取道路、车辆、障碍物等外在环境的详细数据，因此感知层是智能汽车正常驾驶与精准控制的基础。第一讲

智能汽车总体架构3.工作原理认知层：认知阶段是依据感知信息完成处理融合的过程，形成全局整体的理解，据此通过算法得出决策结果，传递给控制系统生成执行指令，完成驾驶动作。决策层：决策层分为交通识别和路径规划，是以芯片作为载体搭载决策算法技术来实现的。控制层：作为智能汽车的组成核心，控制系统能够实现通过算法的决策对执行系统发送控制指令，在确保安全驾驶的前提下，实现对车辆行驶速度与方向的操控。第一讲

智能汽车总体架构3.工作原理执行层：智能汽车控制的高精准度与高重复性优势依赖于其执行系统。智能汽车的执行系统主要包括对测试车辆的离合、自动、油门三个重要踏板的操纵，同样执行系统也对方向盘、换挡杆、点火等进行相应操纵。借助执行系统能够保证智能汽车与经验丰富的驾驶员保证控制一致。第一讲

智能汽车总体架构3.工作原理智能汽车控制系统工作原理示意图第一讲

智能汽车总体架构3.工作原理思考：从图上可以看出什么？可以看出：感知层和认知层在各主要环节都会使用。智能汽车控制可看作一个三闭环控制系统。整个系统都是多变量输入和多变量输出，控制系统非常复杂。智能汽车控制系统工作原理有利于了解智能汽车的整个运行过程，有利于抓住智能汽车这个“整条鱼”，其三环结构有利于对其控制原理的理解。第一讲

智能汽车总体架构3.工作原理

第一讲

智能汽车总体架构3.工作原理具体工作原理智能汽车技术逻辑结构第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构智能汽车的技术架构——“三横两纵”结构。第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构智能汽车“三横”技术体系详细介绍。第一层第二层第三层车辆/设施关键技术环境感知技术雷达探测技术机器视觉技术车辆状态感知技术乘员状态感知技术协同感知技术信息融合技术智能决策技术行为预测技术态势分析技术任务决策技术轨迹规划技术行为决策技术控制执行技术关键执行机构（驱动/制动/转向/悬架）车辆纵向/横向/垂向运动控制技术车间协同控制技术车路协同控制技术智能电子电气架构信息交互关键技术V2X通信技术车辆专用短程通信技术车载无线射频通信技术LTE-V通信技术移动自组织网络技术面向智能交通的5G通信技术大数据技术非关系型数据库技术数据高效储存和检索技术车辆数据关联分析和挖掘技术驾驶员行为数据分析和应用技术平台技术信息服务平台安全/节能决策平台信息安全技术车载终端信息安全技术手持终端信息安全技术路侧终端信息安全技术网络信息安全技术数据平台信息安全技术第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构基础支撑技术高精度地图三维动态高精度地图高精度定位卫星定位技术惯性导航与轨迹推算技术通信基站定位技术协作定位技术基础设施路侧设施与交通信息网络建设车载硬件平台通用处理平台/专用处理芯片车载软件平台交互终端操作系统车辆控制器操作系统/共用软件基础平台人机工程人机交互技术人机共驾技术整车安全架构整车网络安全架构整车安全功能架构标准法规标准体系与关键标准测试评价测试场地规划与建设测试评价方法示例应用实例应用与推广（续表）第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构（1）环境感知技术：第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构环境感知能力是指对于环境的场景理解能力，比如：车辆本身状态感知道路感知行人感知交通信号感知交通标识感知交通状况感知周围车辆感知（2）智能决策技术第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构目标是使车辆输出安全、合理的驾驶行为。它需要融合多传感信息，根据驾驶需求进行任务决策，在避开可能存在的障碍物前提下，通过一些特定的约束条件，规划出两点间多条可选安全路径，并在这些路径中选取一条最优的路径作为车辆行驶轨迹。（3）控制执行技术：第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构包括：面向驱动/制动的纵向运动控制；面向转向的横向运动控制；基于驱动/制动/转向/悬架的底盘一体化控制；融合车联网通信及车载传感器的多车队列协同；车路协同控制等。（4）V2X通信技术：第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构包括：车辆专用通信系统；实现车间信息共享与协同控制的通信保障机制；移动自组织网络技术；多模式通信融合技术等。通过车内网、车际网、车云网三网（车联网的组成部分）融合，可以实现V2X之间通信的无缝衔接，提高通信效率，减少通信盲区。第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构（5）云平台与大数据技术：第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构包括：智能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；深度挖掘技术等。（6）信息安全技术：第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构包括：汽车信息安全建模技术；数据存储；传输与应用三维度安全体系；汽车信息安全测试方法；信息安全漏洞应急响应机制等。（7）高精度地图和高精度定位技术：第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构包括：高精度地图数据模型与采集式样；交换格式和物理存储的标准化技术；基于北斗地基增强的高精度定位技术；多源辅助定位技术等。（8）标准法规与测试评价：第一讲

智能汽车总体架构4.体系结构包括：智能汽车整体标准体系；涉及汽车、交通、通信等各领域的关键技术标准；智能汽车测试评价方法测试环境建设等。5.智能汽车产业链智能汽车产业链形态分布按系统结构划分第一讲

智能汽车总体架构智能汽车产业链形态分布按产品物理结构结构分第一讲

智能汽车总体架构5.智能汽车产业链第一讲

智能汽车总体架构5.智能汽车产业链智能汽车产业链形态分布按各配套体系划分智能汽车产业链主要特征：第一讲

智能汽车总体架构5.智能汽车产业链产业链附加值变动引发企业商业模式改革，企业业务向产业链高价值部分延伸。产业链从链状向网状转变。信息技术对产业创新和发展的作用越来越大。全社会的信息化和互联网化，使相关企业第一次有机会在全社会范围内，依托大数据、云平台，以非常低的成本和较高的效率，来了解和分析消费者需求，整合产业资源，构建新的产业生态，具有强大资源整合能力的企业将成为行业的领导者。