《智能网联汽车智能传感器测试与装调》电子教案

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案模板课题智能网联汽车传感器介绍授课对象专业：智能网联年级：班级：授课方式讲授法、讨论法、举例课时1授课地点多媒体教室教材《智能网联汽车智能传感器测试与装调》教材、PPT教具显示器教学目标知识目标：（1）理解并掌握什么是智能传感器。（2）能够正确认知不同类型智能传感器。（3）能够正确认知不同类型智能传感器的特点及应用场景。技能目标：素养目标：（1）能够遵纪守法、诚实守信，传承中华民族的传统美德；（2）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系。教学重点（1）智能传感器的定义；（2）智能传感器的种类；（3）不同种类智能传感器的特性；（4）智能传感器的应用。教学难点（1）不同种类智能传感器的特性；（2）智能传感器的应用。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学10分钟自我介绍、课程介绍、考核方案、课前考勤、了解学生情况。课堂导入5分钟高工程师在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，向企业介绍智能网联汽车搭载的传感器，并阐述智能传感器的特点和用途。假如你是高工程师，能否经过下面的学习，胜任这份工作。课堂讨论理论课第一部分5分钟1.智能传感器简述智能网联汽车定义智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（人、车、路、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。智能网联汽车的智能传感器主要有：摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、组合导航和V2X（即车与车、外界的信息交换）等智能传感器带有微处理器，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理器相结合的产物。智能传感器有自计算和信息处理功能；能够自补偿和自校准；能够自学习和自适应；拥有信息存储和记忆功能；能够自诊断；可以实现双向通信等功能。课堂讲授课堂讨论举例证明理论课第二部分15分钟2.智能网联汽车智能传感器都有哪些种类？（1）超声波雷达超声波雷达是利用超声波的特性研制而成的传感器。（2）毫米波雷达采用毫米波作为探测基质的雷达。毫米波是位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点，它的频率在30～300GHz之间，波长为1～10mm。最早应用到汽车的ACC功能（自适应巡航）。国家允许在汽车上使用的毫米波雷达的频率有所不同，有24GHz、60GHz、77GHz和79GHz，常见的车载毫米波雷达频率有24GHz和77GHz。（3）激光雷达以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。（4）组合导航包含全球定位系统和惯性导航全球定位导航有四大运营商中国的北斗卫星导航系统（BDS）、美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）和欧盟的伽利略卫星导航系统（GALILEO）惯性导航不需要任何外来信息也不向外辐射任何信息，可在任何介质和任何环境条件下实现导航，且能输出车辆的位置、速度、方位和姿态等多种导航参数。导航精度随时间而发散，即长期稳定性差。组合导航的优势各种导航系统单独使用时是很难满足导航性能要求，采用组合导航技术，用两种或两种以上的非相似导航系统对同一导航信息作测量、解算以形成量测量，从这些量测量中计算出各导航系统的误差并校正。视觉传感器利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器，通常用图像分辨率来描述视觉传感器的性能。课堂讲授课堂讨论理论课第三部分5分钟1.智能传感器的应用？自动泊车辅助、盲点监测、开门预警、自适应巡航、前碰撞预警、后碰撞预警、自动紧急制动、交通标志识别、车道偏离预警、车道保持等功能。课堂讲授课堂讨论举例说明课程回顾5分钟1.智能网联汽车智能传感器都有哪些？2.智能传感器都有哪些特点？3.超声雷达有哪些特点？4.毫米波雷达有哪些特点？5.激光雷达的特点有哪些？6.组合导航的组成及各部分的特点是什么？7.视觉传感器有哪些特点？8.智能传感器在智能网联汽车上都有哪些应用？课堂讨论作业1.智能网联汽车的定义。2.智能传感器都有哪些种类，它们各自的特点是什么？下次上课检查课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案模板课题智能网联汽车智能传感器产业的发展现状和趋势授课对象专业：智能网联年级：班级：授课方式讲授法、讨论法、举例、提问课时1授课地点教室教材《智能网联汽车智能传感器测试与装调》教材、PPT教具显示器教学目标知识目标：（1）能够正确解读智能传感器相关政策；（2）能够正确认知智能传感器发展趋势。技能目标：素质目标：（1）能够遵纪守法、诚实守信，传承中华民族的传统美德。（2）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系。教学重点（1）我国智能传感器中长期的发展趋势；（2）智能传感器行业就业显示。教学难点（1）分析我国智能传感器中长期的发展趋势。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟上节课程内容回顾、本节课程内容介绍、课前考勤。课堂导入5分钟小杨是一名智能网联汽车技术相关专业的学生，想今后在智能网联汽车智能传感器方面进行创业，但对整个行业和就业市场比较模糊，小杨应该如何明确今后的发展方向呢。假如你是小杨，能否经过下面的学习，能够认清智能传感器行业发展趋势以及未来相关的就业形势。课堂提问理论课第一部分25分钟1.国家是如何支持智能网联专业的？（1）为什么国家要重视发展智能传感器？传感器是信息系统的核心组成部分，是国家工业基础能力的重要保障，在推动产业数字化升级方面发挥着关键的支撑性的作用。近年来，随着物联网、人工智能、智能制造、大数据等技术不断突破，产业大升级、行业大融合的态势持续凸显，加快智能传感器产业的发展，对于推进信息技术产业基础高级化、产业链现代化，乃至实现国民经济高质量发展，具有重要意义。（2）国家为发展智能传感器都制定了哪些政策？1）国家四部委于2013年发布了《加快推进传感器及智能仪器仪表产业发展行动计划》2）2017年，⼯信部制定了《智能传感器产业三年⾏动计划（2017-2019年）》3）工业和信息化部等部门先后印发了《实施智能传感器三年行动指南》、《基础电子元器件产业发展行动计划》、《物联网新型基础设施建设三年行动计划》等一系列文件，加快提升高端传感器的创新能力和产业发展水平。2.我国智能传感器行业中长期发展趋势（1）智能传感器在我国发展的基础。随着测控系统自动化、智能化的发展，传统的传感器已无法满足自动化和智能化系统的要求，更多的需要传感器本身具有更高的准确度、更高的可靠性能以及较强的系统稳定性，并配备简单的数据处理功能，对传感器本身进行检查、校对和修正。 此外，自动化和智能化系统对传感器探测精度等一系列指标有了较高要求，工艺要求也越来越高。（2）中国汽车传感器产业链的三大部分是：1）产业链上游：包括新材料、新工艺、新设备。材料分为半导体、陶瓷、金属和有机材料①陶瓷材料供应商：风华高科、国瓷材料、万丰电子②半导体材料供应商：江丰电子、阿石创、有研新材、沪硅产业③金属材料供应商：宝钢股份、江西铜业、紫金矿业、铜陵有色2）产业链中游：传感器制造领域：宝隆科技、奥力威、日盈电子、华工科技、腾龙汽车、晶晟科技3）产业链下游汽车主机厂：比亚迪汽车、东风雪铁龙、中国一汽、广汽集团、长城汽车、蔚来汽车（3）中国智能传感器的发展趋势2015年106亿美元、2019年137亿美元、2020年148亿美元、2021年160亿美元1）伴随着汽车销量的上升，汽车智能传感器的需求量随之上升。2）智能传感器在众多新兴领域的应用越来越多，如智能家居、物联网、车联网和智慧城市。3）在汽车行业中，电动化、智能化功能将持续迭代，我国自动驾驶相关政策体系也在不断的迈上新一级台阶，车载传感器作为实现自动驾驶功能的核心部件有望获取更大的受益。3.智能传感器行业就业形势（1）智能传感器行业发展特点：1）产业集群形态发展；2）应用领域集中于消费电子、汽车电子；3）优势智能传感器产品主要为声学、惯性、压力传感器。（2）国内代表性的智能传感器企业有哪些？软通动力信息技术股份有限公司、中科创达软件股份有限公司、北醒（北京）光子科技有限公司、中联天通、镭神智能、百度Apollo。（3）智能传感器企业岗位要求：对智能传感器进行安装和测试工作、对智能传感器进行数据采集及标定工作。岗位名称岗位工作内容ADAS测试工程师1、熟悉地图、导航基础知识；2、参与实车传感器（摄像头、超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达等）相关的感知性能实车测试工作；3、感知设备实车测试及标定；4、了解常用传感器的特性，摄像头、雷达、激光雷达等；5、负责实车传感器（摄像头、超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达等）相关的感知测试工作，完成测试工程师安排的道路数采任务，统计误检、漏检等问题频次；传感器测试工程师1、自动驾驶相关传感器的工作原理；2、传感器测试与标定；3、负责毫米波雷达的静态、动态性能测试；4、整理雷达测试数据，填写测试记录；5、负责组合导航产品实车路测，根据需求对系统进行标定和调试；6、负责根据系统或产品的功能需求完成测试计划的制定，测试方案的编写，测试用例的设计；7、熟悉地图、导航基础知识；8、参与实车传感器（摄像头、超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达等）相关的感知性能实车测试工作；9、了解常用传感器的特性，摄像头、雷达、激光雷达等；传感器应用工程师1、针对现有的路侧和车载感知摄像头、毫米波雷达、激光雷达等产品进行应用、性能测试和评估2、开发整理传感器应用相关工具链，进行测试分析工具开发3、参与路侧感知方案的数据采集、测试和评估标定工程师1、视觉标定，点云提取、相机内参、其他外参标定、标定工具使用2、负责多款车型的camera、lidar、radar、IMU、RTK等传感器标定交付任务3、负责产线标定和售后标定等多种算法测试4、负责标定设备的管理和采购以及标定间布置惯导测试工程师1.负责惯导产品标定、补偿测试及性能测试；2.用matlab软件进行实验数据分析，编写测试试验报告；3.制作实验中的测试条件需要的工装、测试电缆、测试电路等。课堂讲授课堂讨论举例证明课程回顾（10分钟）1.我国智能传感器3大产业链都有哪些，他们都可以细分成哪些内容？2.智能传感器领域都有哪些重要的岗位？课堂讨论作业1.我国智能传感器的长期发展趋势。2.智能传感器的行业就业趋势如何。下次上课检查课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案模板课题毫米波雷达的拆装授课对象专业：智能网联年级：班级：授课方式讲授法、讨论法、提问法、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时3授课地点教室、实训场地教材《智能网联汽车智能传感器测试与装调》教材、PPT、实训工单、动画、视频教具多媒体、智能网联教学车、智能传感器装配调试台架工具/材料开口扳手套装、螺丝刀套装、内六角扳手套装、棘轮工具套装、倾角仪。教学目标知识目标：（1）了解毫米波雷达的功能和分类；（2）掌握毫米波雷达的结构和工作原理；（3）熟悉毫米波雷达的特点；（4）掌握毫米波雷达的应用。技能目标：（1）能够熟练完成毫米波雷达的拆装工作；（2）能够独自完成毫米波雷达的安装标定工作。素质目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）毫米波雷达的功能和分类；（2）毫米波雷达的结构和工作原理；（3）毫米波雷达的特性；（4）毫米波雷达在汽车上的应用；（5）毫米波雷达的位置标定。教学难点（1）毫米波雷达的结构和工作原理；（2）毫米波雷达的特性；（3）毫米波雷达在汽车上如何应用；（4）毫米波雷达的位置标定。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟上节课程内容回顾、本节课程内容介绍、课前考勤。课堂导入5分钟张技师在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，将一个新型毫米波雷达，安装到某一型号的智能汽车上，并完成传感器的装车测试工作，形成测试报告，反馈给研发人员。假如你是小杨，能否经过下面的学习，胜任这份工作？课堂提问理论课第一部分30分钟1.毫米波雷达的功能和分类（1）毫米波雷达的功能检测目标物体的距离、方位角度和相对速度。用于目标的跟踪和识别，能够实现自适应巡航控制、前后方防撞报警、盲点监测、辅助停车、辅助变道、自主巡航等先进的巡航控制功能。（2）毫米波雷达的分类1）分类方式根据频段、探测距离、工作方式，三种方式进行分类。2）按频段分类国家24GHz60GHz76～81GHz77GHz79GHz中国允许允许允许--美国允许--允许允许欧盟允许--允许允许有些国家允许允许允许允许①不同频段毫米波雷达特点及应用场景：24GHz毫米波雷达的波长是12.5mm；60GHz毫米波雷达的波长是5mm；77GHz毫米波雷达的波长是3.9mm②毫米波雷达频段对性能的影响根据电磁波的传导特性，频率越高波长越短，分辨率、测量精度就越高。从24GHz过渡到77GHz，雷达物体分辨准确度提高了2～4倍，距离测量和速度测量的精确度提高了3～5倍。3）按探测距离分类分为：近程雷达（SRR）、中程雷达（MRR）、远程雷达（LRR）。近程毫米波雷达探测距离一般小于60m；中程毫米波雷达探测距离一般在100m左右；远程毫米波雷达探测距离一般大于200m。中短距离以24GHz频段为主；长距离以77GHz频段为主。4）按工作方式分类分为：脉冲式毫米波雷达和连续波式毫米波雷达。①脉冲式毫米波雷达周期性的发射脉冲波进行探测。通过发射波与接收波之间的时间差来计算目标距离。适用于长距离目标探测，测量原理简单，测量精度较高。②连续波式毫米波雷达工作方式连续波式毫米波雷达恒频连续波频移键控调频连续波相移键控特点1.通过来自目标的多普勒频移信息测速。2.不能测量距离。1.可测量目标距离和速度。2.难以测量多个目标。1.利用随机二相码或四相码调制载频测量距离和速度。2.要求分辨率较高时，对信号处理要求很高，目前技术难实现。1.可对多个目标测量距离、速度信息；分辨率高，信息处理复杂度低、成本低、技术成熟。2.好的线性跳频度容易获得，影响距离分辨率。车载毫米波雷达，广泛应用调频连续波雷达。调频连续波雷达既可以测距又可以测速，在近距离测量方面有很大的优势。可测量距离、速度和方位角。a调频连续波雷达种类三角波、锯齿波、编码调频或者噪声调频。车载毫米波雷达为三角波调频。b特点：调频连续波雷达可测量多个目标，且雷达发射功率随时间基本不变，因此所需器件较少，电路结构简单，信号处理复杂度低，有利于向低成本化、小型化发展。但好的线性调频不易获得，影响距离分辨率。2.毫米波雷达的结构和工作原理（1）车载毫米波雷达结构单片微波集成电路（MMIC）芯片、数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）、天线印制电路板（PCB）、毫米波雷达外壳。1）MMIC芯片包含了多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、压控振荡器（VCO），移相器。特点：电路损耗小，噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强。2）PCB电路板通常带微阵列，即将高频PCB集成在普通的PCB基板上实现天线的功能。内部包含TX（发送）天线和RX（接收）天线，TX天线负责将射频集成电路输送来的高频信号，向规定方向发射出去。RX天线负责接收反射回来的回波，然后输送到射频集成电路。3）数字信号处理器（DSP）通过内部的数字/模拟转换器（DAC），将数字信号转换为模拟信号输送给压控振荡器，并负责从射频集成电路获取中频信号，经其内部的模拟/数字转换器（DAC），将模拟信号转换为数字信号，并用快速傅里叶变换、非相干积累、CFAR检测、角度估计等处理方法，计算得到目标物体的距离、方位角以及速度信息。4）微控制器（MCU）负责控制数字信号处理器的工作，并接收数字信号处理器算出的目标物体的距离、方位角以及速度信息，同时结合接受到的汽车其他动态信息如汽车当前的车速、档位、横摆角速度等，进行数据融合及处理，并通过通信总线发送给计算平台及其他需要这些信息的控制单元。（2）车载毫米波雷达的工作原理利用多普勒效应计算出目标的距离和速度。毫米波雷达发出毫米波信号，信号遇到目标物后产生回波信号，发射信号与回波信号相比形状相同，时间有差值。当目标与毫米波雷达之间有相对运动时，发射信号与回波信号之间除了时间差外，还会产生多普勒频率。毫米波雷达通过分析发射信号和回波信号，计算出目标物与雷达之间的距离、速度和方位角等信息。1）距离测量毫米波雷达通过探测发射毫米波和回波的往返时间来得到目标物距离。公式：td＝2R/c解析：c为光速，td为时间差，2R为往返距离。2）速度测量速度的测量利用多普勒效应计算，当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率；反之当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射信号频率。3）方位角测量通过多个并列的接收天线收到同一目标物体反射回来的毫米波的相位差d，计算得到目标的方位角Ø，对目标角度信息的解析需要至少两个RX天线，采用比相法来实现测角功能，单发单收天线无法进行角度估计。3.毫米波雷达的特点毫米波是指频率在30～300GHz，波长为1～10mm的电磁波。毫米波的波长位于微波与远红外波互相交叠的范围，具有这两种波长的特点。（1）优点毫米波对于金属敏感，对金属制成的汽车探测性好。毫米波的高带宽能够提供更高的距离分辨率。毫米波的波束窄，抗干扰能力强，分辨率高。毫米波穿透能力强，不受雨、雪、雾、灰尘的影响，不受温度、样色的影响。毫米波雷达的探测距离远。（2）缺点毫米波为电磁波，不能准确识别物体的大小，不能识别颜色。对非金属物体的反射弱。毫米波雷达的探测区域为扇形区域，有盲区。4.毫米波雷达的应用自适应巡航（ACC）、前碰撞报警（FCW）、自动紧急制动（AEB）、盲点监测（BSD）、变道辅助（LCA）、后碰撞预警（RCW）。（1）24GHz毫米波雷达应用场景变道辅助盲点监测（2）77GHz毫米波雷达应用场景自适应巡航前碰撞预警自动紧急制动后碰撞预警课堂讲授课堂讨论课堂回顾5分钟1.我国的汽车规定，车载毫米波雷达都可以使用哪种频率？2.车载毫米波雷达都有哪些部件组成？3.调频连续波毫米波雷达如何测量距离？4.调频连续波毫米波雷达如何检测相对速度？5.调频连续波毫米波雷达如何检测方位角？6.24GHz毫米波雷达都有哪些应用场景？7.77GHz毫米波雷达都有哪些应用场景？课堂讨论实训导入5分钟小林是一个实习生，他在对一辆智能网联汽车的毫米波雷达进行拆装后，使用调试电脑检测时，总是误显示前方有障碍物。车辆也无法进行毫米波雷达相关的自动驾驶测试。其实答案就在下方的实训中，各位同学能否通过下方的学习，帮助小林解决以上问题呢？课堂讲授课堂讨论实训讲解15分钟1.实训内容智能网联教学车毫米波雷达的拆装2.操作规范讲解（1）实训规则（2）实训注意事项3.实训流程讲解通过分组操作的形式完成智能网联教学车毫米波雷达的拆装任务。按照老师制定的流程，进行实训任务的操作。课堂讲授、课堂演示、动画播放实训准备5分钟1.任务准备：车辆准备：智能网联教学车。工具/材料准备：开口扳手套装、螺丝刀套装、内六角扳手套装、棘轮工具套装、倾角仪。2.人员分工：组长一名、记录人员2名，检验员2名，操作人员若干，以上角色可通过选举、抽签或老师指定等方式担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任不同角色，以提升学生的综合素质。课堂指导示范操作10分钟由熟练操作人员，现场展示毫米波雷达拆装的规范操作流程。课堂指导实训练习50分钟1.实训任务分配根据分组，老师分配任务，各组同学轮换操作。最终，确保所有同学都完成毫米波雷达拆装的任务。巡回指导实训现场清理5分钟1.实训设备整理、归位。2.实训工具、实训材料清理归位。3.实训场地卫生清理。课堂监督作业1.我国对汽车开放的毫米波雷达频段，都有哪几种？2.车载毫米波雷达能够检测目标物的哪些要素？3.24GHz毫米波雷达通常被应用到哪些驾驶场景，77GHz毫米波雷达通常被应用到哪些驾驶场景？下次上课检查课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案课题毫米波雷达的调试与标定授课对象学科：智能网联年级：班级：授课方式讲授、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时4授课地点实训教室教材智能网联汽车智能传感器测试与装调教材、任务工单、PPT、视频教具智能网联教学车、智能传感器装配调试台架工具/材料角反射器、卷尺、彩色胶带、角度尺教学目标知识目标：（1）了解CAN总线的基础知识；（2）毫米波雷达所在CAN总线的通信协议参数；（3）能够解释毫米波雷达标定的原因；（4）掌握毫米波雷达的数据发送方法；（5）能够简单分析毫米波雷达的数据含义。技能目标：（1）能够完成毫米波雷达的通信调试；（2）能够独立完成毫米波雷达的标定；（3）能够独立完成毫米波雷达的碰撞区域测试。素质目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）CAN总线通信协议参数构成及解析；（2）毫米波雷达的标定方法；（3）毫米波雷达碰撞区域如何设定。教学难点毫米波雷达的CAN数据解析。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟课前考勤，本节课程内容介绍。课堂提问课程导入5分钟马工程师在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，将一个新型毫米波雷达，安装到某一型号的智能汽车上，并完成传感器的装车调试及标定工作，形成调试与标定报告，反馈给研发人员。假如你是小杨，能否经过下面的学习，胜任这份工作。课堂讲授第一部分25分钟1.毫米波雷达通信方式介绍（1）毫米波雷达通信方式介绍采用高速CAN网络进行通信。1）CAN通信概述德国BOSCH公司开发国际标准工业控制和汽车电子领域国际上应用最广泛的现场总线之一一种串行通信协议使用双绞线作为传输介质（2）CAN通信的特点1）多主结构以挂载多个通讯节点，节点之间的信号进过总线传输，实现节点间通讯各节点之间没有主从关系2）CAN通信机制CAN-H电压：2.5-3.5V；CAN-L电压：1.5-2.5V;差分电压=0V，表示逻辑“1”，为隐性；差分电压=2V，表示逻辑“0”，为显性。3）CAN总线波特率波特率（bandrate），指的是串口通信的速率，也就是串口通信时每秒钟可以传输多少个二进制位。CAN总线的波特率有，125kbps、250kbps、500kbps、1000kbps（1mbps）汽车高速CAN波特率：500kbps；汽车低速CAN波特率：250kbps2.CAN总线数据帧四种类型：数据帧、远程帧、错误帧、超载帧。（1）数据帧包含：标准帧、扩展帧标准和扩展帧主要区别就是在ID的位数上，标准帧是11位ID，扩展顿是29位ID。1）数据帧的结构帧起始：1bit，显性信号，表示数据帧（或远程帧）的开始。仲裁段：包括标识符位（ID）和远程发送请求位（RTR）。标识符位，是一个功能性的地址，CAN接收器通过标识符来过滤数据帧；远程发送请求位，用于区分该帧是数据帧还是远程帧。显性为数据帧，隐性为远程帧。控制段：包括扩展标识符位（IDE）、保留位（r）、数据长度编码位（DLC）。扩展标识符位，用来表示该帧是标准格式还是扩展格式。保留位，保留，以后使用。数据长度编码位，表示该帧实际发送的数据的长度。数据段：发送数据的内容，最多8个字节。循环校验段（CRC段）：包括循环校验序列（CRC）和界定符（DEL）。循环校验序列，用于校验传输是否正确；界定符，表示循环校验序列的结束。确定段（ACK段）：包括确认位（ACK）和界定符（DEL），表示确认是否正常接收。确认位，节点收到正确的CRC序列时，发送端的ACK位被置位；界定符，隐性信号。帧结束：表示帧的结束。7位隐性信号。3.CAN数据帧的收发智能网联教学车毫米波雷达CAN通信配置参数：①设备接口：节点用于设置连接至毫米波雷达的CAN分析仪型号。②设备索引：表示第几个串口设备。③通道：通常1个CAN分析仪可支持两路CAN通道，0和1。④波特率：每秒钟传输的数据位数，单位为bps。⑤模式：正常模式是指可接收来自总线的消息也可以向总线发送消息，只听模式是指只接收来自总线的消息，不向总线发送任何消息。4.毫米波雷达的标定通过标定确认毫米波雷达的安装精度是否符合标准。分为距离标定、角度标定和碰撞区域测试。距离标定：检测雷达的正前方探测精度。角度标定：检测雷达的角度探测精度碰撞区域测试：指定某片区域为碰撞区域课堂讲授课堂提问课堂回顾10分钟CAN总线采用哪种通信机制？CAN总线由那个企业研发？CAN总线的最高传输速率是多少？CAN总线的数据帧和远程帧采用哪个结构甄别数据帧还是远程帧？汽车网络中的高速CAN的波特率通常是多少？智能网联教学车的毫米波雷达，CAN通信的波特率是多少？智能网联教学车毫米波雷达的标定内容有哪些？智能网联教学车毫米波雷达标定的目的是什么？实训课导入5分钟小段在一个智能网联汽车研发企业做环境感知工程师的助理。一天它在试验车上安装了毫米波雷达之后，就直接去进行自动紧急制动功能的测试。各位同学，你们觉得小段会不会测试成功呢？课堂讲授实训讲解25分钟1.实训内容毫米波雷达通信调试、毫米波雷达距离及角度标定、毫米波雷达碰撞区域测试2.操作规范讲解（1）实训规则（2）实训注意事项3.实训流程讲解通过分组操作的形式完成智能网联教学车毫米波雷达通信调试、毫米波列大距离及角度标定和毫米波雷达碰撞区域测试任务。按照老师制定的流程，进行实训任务的操作。课堂讲授动画播放视频播放实训准备15分钟1.设备准备智能网联教学车、智能传感器装配调试台架。2.工具准备（1）任务1毫米波雷达调试任务工具准备：抹布、手套。（2）任务2毫米波雷达标定任务工具准备：卷尺、胶带、角反、角度尺。（3）任务3毫米波雷达碰撞区域测试任务工具准备：卷尺、角反、胶带。3.人员分工组长一名、记录人员2名，检验员2名，操作人员若干，以上角色可通过选举、抽签或老师指定等方式担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任不同角色，以提升学生的综合素质。课堂指导示范操作15分钟老师组织熟练操作人员进行标准流程操作演示实操过程课堂指导实训练习70分钟1.实训任务分配根据分组，老师分配任务，各组同学轮换操作。最终，确保所有同学都完成毫米波雷达通信调试、毫米波雷达距离标定及毫米波雷达碰撞区域设置三个任务。巡回指导实训现场清理5分钟1.实训设备整理、归位。2.实训工具、实训材料清理归位。3.实训场地卫生清理。课堂监督作业1.毫米波雷达通信调试的参数都有哪些？2.毫米波雷达的标定都包含哪些内容？3.CAN数据帧的结构组成。课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案课题毫米波雷达的故障检修授课对象学科：智能网联年级：班级：授课方式讲授、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时3授课地点实训教室教材智能网联汽车智能传感器测试与装调教材、任务工单、PPT、视频教具智能网联教学车、智能传感器装配调试台架工具/材料万用表、探针、跨接线、示波器、角反射器。教学目标知识目标：（1）能够识读毫米波雷达的电路；（2）了解毫米波雷达电路插接器针脚功能；（3）熟悉毫米波雷达故障诊断的方法；（4）熟练使用故障诊断的标准流程。技能目标：（1）能够独立完成毫米波雷达不能通信故障的诊断。素质目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）毫米波雷达电路的识读；（2）毫米波雷达电路故障诊断。教学难点毫米波雷达电路故障诊断的方法及流程。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟课前考勤，本节课程内容介绍。课程导入5分钟在黑板上画出毫米波雷达的电路图，让电路图存在错误，让学生讨论电路图的错误。或者：小杨在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，对出现故障的毫米波雷达检测和维修，形成调试与标定报告，反馈给研发人员。假如你是小杨，能够经过下面的学习，胜任这份工作。第一部分15分钟1.毫米波雷达电路识读毫米波雷达通过CAN网络与计算平台通信，它的工作过程为：打开自动驾驶系统的电源开关，毫米波雷达通电唤醒，当计算平台发送请求信号，毫米波雷达开始工作，将雷达状态数据和目标物检测数据发送给计算平台。2.毫米波雷达插接器T8和计算平台拆解器BD25课堂讲授、课堂提问实训讲解15分钟任务名称：毫米波雷达通信故障检修实训讲解：1.操作规范讲解。2.实训流程讲解。课堂讲授、动画播放、视频播放实训准备5分钟1.设备准备智能网联教学车、智能传感器装配调试台架。2.工具准备万用表、探针、跨接线、示波器、角反射器。3.人员分工组长一名、记录人员2名，检验员2名，操作人员若干，以上角色可通过选举、抽签或老师指定等方式担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任不同角色，以提升学生的综合素质。4.故障设置使用故障设置工具，设置故障。课堂指导示范操作15分钟故障检测前防护故障再现故障初步检查故障检测故障维修维修后检查课堂指导实训练习70分钟故障检测前防护故障再现故障初步检查故障检测故障维修维修后检查巡回指导实训现场清理5分钟1.实训设备整理、归位。2.实训工具、实训材料清理归位。3.实训场地卫生清理。课堂监督作业1.毫米波雷达电路如何工作？2.毫米波雷达电路故障的诊断流程？课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案课题超声雷达的拆装授课对象专业：智能网联年级：班级：授课方式讲授法、讨论法、提问法、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时3授课地点教室、实训场地教材《智能网联汽车智能传感器测试与装调》教材、PPT、实训工单、动画、视频教具多媒体、智能网联教学车工具/材料螺丝刀套装、棘轮工具套装。教学目标知识目标：（1）了解超声波雷达的功能和分类；（2）掌握超声波雷达的结构和工作原理；（3）熟悉超声波雷达的特点；（4）能够熟练判读超声波雷达的应用场景。技能目标：（1）能够熟练完成超声波雷达的拆装工作。素质目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）超声波雷达的功能和分类；（2）超声波雷达的结构和工作原理；（3）超声波雷达的特性；（4）超声波雷达在汽车上的应用；（5）超声波雷达的位置标定。教学难点（1）超声波雷达的结构和工作原理；（2）超声波雷达的特性；（3）超声波雷达在汽车上如何应用；（4）超声波雷达的位置标定。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟上节课程内容回顾、本节课程内容介绍、课前考勤。课堂导入5分钟小杨在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，将一个新型超声波雷达，安装到某一型号的智能汽车上，并完成传感器的装车测试工作，形成测试报告，反馈给研发人员。假如你是小杨，能够经过下面的学习，胜任这份工作。课堂提问理论课第一部分30分钟1.超声波雷达的功能和分类（1）超声波雷达的功能采用超声波进行测距的雷达。蝙蝠测距原理。短程超声波雷达SRU：辅助泊车系统UPA，安装在车辆前后方；长程超声波雷达LRU：自动泊车系统APA，安装在车辆前后侧的雷达。（2）超声波雷达的分类短距离超声波雷达（SRU）和长距离超声波雷达（LRU）两大类2.毫米波雷达的结构和工作原理（1）超声波雷达的结构超声波雷达探头、超声波雷达控制器。1）超声波雷达探头①结构金属或塑料外壳，其顶部有屏蔽栅，内部有压电晶片和共振盘。a）结构一b)结构二②工作原理超声波雷达探头内部的两个压电晶片和一个共振板，当对压电晶片两极施加电压脉冲，且脉冲信号的频率与压电晶片的振荡频率相等时，压电晶片将产生共振并驱动谐振器板振动，压电超声发生器产生超声波，此时压电超声发生器就成为超声波发生器；如果两个电极之间没有施加电压，当共振板接收到超声波时，压电晶片振动，机械能被转换成电信号，此时压电超声发生器就成为超声波接收器。③测距原理超声波发射装置向外发射超声波（注意，这种超声波是机械波不是电磁波）；发生超声波后，系统再利用接收器接收返回来的时间差来测算距离。④超声波雷达探头的发射频率一般有40kHz,48kHz和58kHz三种，一般采用的是40kHz的探头2）超声波雷达控制器控制超声波雷达探头的工作；与其他模块通信；故障存储和上报。3）报警器接收控制器传输的距离数据或报警信息。（2）车载超声波雷达的工作原理3.毫米波雷达的特点采用声波测距，340m/s。（1）优点频率都相对固定，40kHz、48kHz和58kHz等，频率不同，探测的范围也不同。结构简单，体积小，成本低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。灵敏度较高。抗环境干扰能力强，对天气变化不敏感。可在室内或黑暗环境工作。（2）缺点测量距离较短。在速度很高情况下测量距离有一定的局限性。毫米波雷达的探测区域为扇形区域，有盲区。4.毫米波雷达的应用倒车辅助、盲区监测、自动泊车辅助、自动紧急制动、跟车功能。（1）倒车辅助（2）盲区监测（3）自动泊车（4）自动紧急制动课堂讲授课堂讨论课堂回顾5分钟1.我国的汽车规定，超声波雷达都有哪种频率？常用超声波雷达的频率是？2.车载超声波雷达都有哪些部件组成？3.超声波波雷达如何测量距离？4.超声波雷达能否测量车速？5.超声波雷达都有哪些应用场景？6.超声波雷达探头如何工作？课堂讨论实训讲解15分钟1.实训内容智能网联教学车超声波雷达系统的拆装2.操作规范讲解（1）实训规则（2）实训注意事项3.实训流程讲解通过分组操作的形式完成智能网联教学车超声波雷达的拆装任务。按照老师制定的流程，进行实训任务的操作。课堂讲授、课堂演示、动画播放实训准备5分钟1.任务准备：车辆准备：智能网联教学车。工具/材料准备：螺丝刀套装、棘轮工具套装。2.人员分工：组长一名、记录人员2名，检验员2名，操作人员若干，以上角色可通过选举、抽签或老师指定等方式担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任不同角色，以提升学生的综合素质。课堂指导示范操作10分钟由熟练操作人员，现场展示超声波雷达探头及控制器拆装的规范操作流程。课堂指导实训练习55分钟1.实训任务分配根据分组，老师分配任务，各组同学轮换操作。最终，确保所有同学都完成超声波雷达拆装的任务。巡回指导实训现场清理5分钟1.实训设备整理、归位。2.实训工具、实训材料清理归位。3.实训场地卫生清理。课堂监督作业1.超声波雷达的频段，都有哪几种？2.超声波雷达用于检测目标物的哪些要素？3.超声波雷达的频段与其检测距离有什么关系？4.超声波雷达在汽车上主要有哪些应用？下次上课检查课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案课题超声波雷达的调试与标定授课对象学科：智能网联年级：班级：授课方式讲授、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时3授课地点实训教室教材智能网联汽车智能传感器测试与装调教材、任务工单、PPT、视频教具智能网联教学车、智能传感器装配调试台架工具/材料角反射器、卷尺、彩色胶带教学目标知识目标：（1）掌握超声波雷达所在CAN总线的通信协议参数；（2）掌握超声波雷达的数据接受和发送方法；（3）能够简单分析超声波雷达的数据含义；（4）能够解释超声波雷达标定的原因。技能目标：（1）能够独立完成超声波雷达的通信调试；（2）能够独立完成超声波雷达的标定。素质目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）超声波雷达CAN总线通信协议参数构成及解析；（2）超声波雷达的标定方法。教学难点超声波雷达的CAN数据解析。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟课前考勤，本节课程内容介绍。回顾CAN通信的相关内容课堂提问课程导入5分钟小杨在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，将一个新型超声波雷达，安装到某一型号的智能汽车上，并完成传感器的装车调试及标定工作，形成调试与标定报告，反馈给研发人员。假如你是小杨，能否经过下面的学习，胜任这份工作。课堂讲授第一部分25分钟1.超声波雷达调试（1）超声波雷达通信配置智能网联教学车超声波雷达CAN通信配置参数：①设备接口：节点用于设置连接至毫米波雷达的CAN分析仪型号。②设备索引：表示第几个串口设备。③通道：通常1个CAN分析仪可支持两路CAN通道，0和1。④波特率：每秒钟传输的数据位数，单位为bps。⑤模式：正常模式是指可接收来自总线的消息也可以向总线发送消息，只听模式是指只接收来自总线的消息，不向总线发送任何消息。2.超声波雷达数据接收（1）超声波雷达数据的接收超声波雷达与上位机能够通信后，即可进行雷达数据的接收。第一步：完成超声波雷达通信配置。第二步：启动超声波雷达。第三步：点选“数据记录”，勾选“雷达状态输出”。（2）超声波雷达数据解析超声波雷达ID识别：0x501、0x502ID为0x501的数据帧，包含1-4号探头的数据；ID为0x502的数据帧，包含5-8号探头的数据。每路探头的数据由2位BCD码（十进制编码），读数时，先读高字节，后读低字节，单位是mm2.超声波雷达数据发送（1）超声波雷达数据的发送发送的帧：帧类型为“标准帧”；帧格式为“数据帧”；帧ID为“0x601”。（2）超声波雷达指令数据解析IDDLC（数据长度编码）Byte0Byte1Byte20x6010x03（数据由3个字节组成）0xb1~0xba0x100xff解析表一帧格式意义简称内容Byte0（数据区第一字节）0xb1表示远距离（建议＞2米）索要测量长度数据，不间断返回距离数据，盲区290mm；最远显示距离5000mm0xb2表示最远距离（建议＞2米）索要测量长度数据，返回一次距离数据，盲区290mm；最远显示距离5000mm0xb3表示较远距离（建议＜2米）索要测量长度数据，不间断返回距离数据，盲区250mm；最远显示距离5000mm0xb4表示较远距离（建议＜2米）索要测量长度数据,返回一次距离数据，盲区250mm；最远显示距离5000mm0xb5表示稍远距离（建议＜1.5米）索要测量长度数据，不间断返回距离数据，盲区205mm；最远显示距离5000mm0xb6表示稍远距离（建议＜1.5米）索要测量长度数据,返回一次距离数据，盲区205mm；最远显示距离5000mm0xb7表示近距离（建议＜1米）索要测量长度数据，不间断返回距离数据，盲区200mm最远显示距离5000mm0xb8表示近距离（建议＜1米）索要测量长度数据,返回一次距离数据，盲区200mm最远显示距离5000mm0xb9表示近距离（建议＜0.2米）索要测量长度数据，不间断返回距离数据，盲区为130mm（此指令抗干扰性能比较差，对电源要求较高，若探头插上后，输出一直是130mm可微调对应接口的中周<中频变压器>），最远显示距离5000mm0xba表示近距离（建议＜0.2米）索要测量长度数据,返回一次距离数据，盲区为130mm（此指令抗干扰性能比较差，对电源要求较高，若探头插130mm可微调对应接口的中周<中频变压器>），最远显示距离5000mm0xbb表示雨天工作模式（建议雨天时使用该指令）索要测量长度数据，不间断返回距离数据，盲区为290mm，最远探测距离2500mm左右，最远显示距离5000mm0xbc表示雨天工作模式（建议雨天时使用该指令）索要测量长度数据,返回一次距离数据，盲区为290mm，最远探测距离2500mm左右，最远显示距离5000mmByte2、Byte3数据区第2-3字节工作探头选择2字节定义如下：2位16进制，先高字节，后低字节组成的16位来确定索要哪几个探头数据及机号，其中低12位（0~11）确定索要数据的探头号，高4位（12~15）确定机号。低12位中第n位为1，则第n+1号探头需要输出距离数据。例如：0x100x35，则表示机号为01的模块返回1、3、5、6号探头的数据；又如：0x100x00则停止索要探头输出数据。出厂默认机号为01号例如：此时需要1~8号探头数据，可发b310ff,约定8路探头数据全部需要，此时探头选择的2个字节必须是10ff；若需要探头停止工作，此时探头选择的2个字节是1000可发送b31000（不需要距离数据时让探头停止工作，工作一段时间让探头停止工作几秒，都能提高探头使用寿命）注意：本产品功能只能全部输出8路探头的数据，不能选择哪几个探头工作，因此索要测距数据时该2个字节必须是10ff需要探头停止工作时该2个字节必须是10003.超声波雷达的标定检测雷达的正前方探测精度距离标定距离设定为1m、3m或5m操作方法是，在车辆前方测量标准距离，在标准距离上放置目标物，用雷达测量，以检查出雷达的测距精度。课堂讲授课堂提问课堂回顾10分钟智能网联教学车的超声波雷达，CAN通信的波特率是多少？智能网联教学车超声波雷达检测数据的ID有哪些？超声波雷达指令数据的ID是什么？智能网联教学车超声波雷达的标定内容有哪些？智能网联教学车超声波雷达标定的目的是什么？实训课导入5分钟小段在一个智能网联汽车研发企业做环境感知工程师的助理。一天它在试验车上安装了毫米波雷达之后，就直接去进行自动紧急制动功能的测试。各位同学，你们觉得小段会不会测试成功呢？课堂讲授实训讲解15分钟1.实训内容超声波雷达通信调试、超声波雷达距离标定2.操作规范讲解（1）实训规则（2）实训注意事项3.实训流程讲解通过分组操作的形式完成智能网联教学车超声波雷达调试与标定任务。按照老师制定的流程，进行实训任务的操作。课堂讲授动画播放视频播放实训准备5分钟1.设备准备智能网联教学车、智能传感器装配调试台架。2.工具准备（1）任务1超声波雷达通信调试任务工具准备：（2）任务2超声波雷达距离标定工具准备：卷尺、角反、角度尺。3.人员分工组长一名、记录人员2名，检验员2名，操作人员若干，以上角色可通过选举、抽签或老师指定等方式担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任不同角色，以提升学生的综合素质。课堂指导示范操作10分钟老师组织熟练操作人员进行标准流程操作演示实操过程课堂指导实训练习50分钟1.实训任务分配根据分组，老师分配任务，各组同学轮换操作。最终，确保所有同学都完成超声波雷达通信调试及超声波雷达距离标定两个任务的实训。巡回指导实训现场清理5分钟1.实训设备整理、归位。2.实训工具、实训材料清理归位。3.实训场地卫生清理。课堂监督作业1.超声波雷达通信调试的参数都有哪些？2.超声波雷达的距离标定都包含哪些内容？3.根据数据表解析帧ID为502的数据：2500150035005000课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案模板课题超声波雷达的故障检修授课对象学科：智能网联年级：班级：授课方式讲授、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时3授课地点实训教室教材智能网联汽车智能传感器测试与装调教材、任务工单、PPT、视频教具智能网联教学车、智能传感器装配调试台架工具/材料万用表、探针、跨接线、角反射器。教学目标知识目标：（1）能够识读超声波雷达的电路；（2）了解超声波雷达电路插接器针脚功能；（3）熟悉超声波雷达故障诊断的方法；（4）熟练使用故障诊断的标准流程。技能目标：（1）能够独立完成超声波雷达不能工作故障的诊断。素养目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）超声波雷达电路的识读；（2）超声波雷达电路故障诊断。教学难点超声波雷达电路故障诊断的方法及流程。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟课前考勤，本节课程内容介绍。课程导入5分钟在黑板上画出超声波雷达的电路图，让电路图存在错误，让学生讨论电路图的错误。或者：小杨在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，客户反映“高级驾驶辅助系统ADAS存在故障”，其中盲点检测（BSM）、自动泊车（APA）功能受限不可使用。他的工作是，对出现故障的超声波雷达检测和维修，形成调试与标定报告，反馈给研发人员。第一部分15分钟1.超声波雷达电路识读超声波雷达探头通过专用插接器与超声波雷达控制器连接，由超声波雷达控制器控制工作。超声波雷达控制器由常电电源“10A保险丝FL3”经T7插接器的T7/1针脚供电；由T7/5针脚与车身搭铁连接提供负极回路；由针脚T7/7和T7/6连接至计算平台的CAN-H和CAN-L接口进行通信。它的工作过程为：打开自动驾驶开关到on挡，超声波雷达控制器通电工作，控制超声波雷达探头，测量车辆前后方障碍物的距离；并将这些数据通过CAN网络传输给计算平台。超声波雷达插接器T7和计算平台拆解器BD25课堂讲授、课堂提问实训讲解15分钟任务名称：超声波雷达电源故障检修实训讲解：1.操作规范讲解。2.实训流程讲解。课堂讲授、动画播放、视频播放实训准备5分钟1.设备准备智能网联教学车、智能传感器装配调试台架。2.工具准备万用表、探针、跨接线。3.人员分工组长一名、记录人员2名，检验员2名，操作人员若干，以上角色可通过选举、抽签或老师指定等方式担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任不同角色，以提升学生的综合素质。4.故障设置使用故障设置工具，设置故障。课堂指导示范操作15分钟故障检测前防护故障再现故障初步检查故障检测故障维修维修后检查课堂指导实训练习70分钟故障检测前防护故障再现故障初步检查故障检测故障维修维修后检查巡回指导实训现场清理5分钟1.实训设备整理、归位。2.实训工具、实训材料清理归位。3.实训场地卫生清理。课堂监督作业1.超声波雷达电路如何工作？2.超声波雷达电路故障的诊断流程？课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案课题组合导航系统的拆装授课对象专业：智能网联年级：班级：授课方式讲授法、讨论法、提问法、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时3授课地点教室、实训场地教材《智能网联汽车智能传感器测试与装调》教材、PPT、实训工单、动画、视频教具多媒体、智能网联教学车工具/材料螺丝刀套装、棘轮工具套装。教学目标知识目标：（1）了解组合导航的功能和分类；（2）掌握组合导航的结构和工作原理；（3）熟悉组合导航的特点；（4）能够判断组合导航的应用。技能目标：（1）能够熟练完成组合导航系统各部件的拆装工作。素质目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）组合导航系统的功能和分类；（2）组合导航系统的结构和工作原理；（3）惯性导航的特性；（4）卫星导航的定位特性；（5）组合导航在汽车上的应用。教学难点（1）GPS导航的工作原理；（2）惯性导航的工作原理；（3）差分定位原理；（4）组合导航控制器的安装要求。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟上节课程内容回顾、本节课程内容介绍、课前考勤。课堂导入5分钟小杨在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，在某型智能网联汽车组合导航的装配、调试、故障检修等工作，形成调试与标定报告，反馈给研发人员。假如你是小杨，能否经过下面的学习，胜任这份工作。课堂提问理论课第一部分25分钟1.组合导航概述（1）组合导航定义组合导航是指将两种或两种以上的导航技术组合后的系统。（2）组合导航的功能组合导航克服了单一导航的局限性，充分发挥了各自导航的独特性，能够利用多种信息源，构成一种有冗余度和准确度更高的多功能导航系统。卫星导航系统，它容易受到环境的影响。惯性导航，定位精度会随时间的流逝变差，过一段时间，就需要进行定位精度的补偿。常见组合导航的组合方式：1）GPS/MM组合2）GPS/DR组合3）GPS/DR/MM组合4）GPS/IMU组合智能网联汽车或无人驾驶汽车的导航定位，通常采用GPS导航系统或北斗卫星导航系统+惯性导航。2.组合导航系统的结构组合导航卫星导航系统、IMU惯性导航系统、数据传输系统DTU组成。（1）卫星导航系统1)定义全称全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。2）种类①北斗导航系统所属国家：中国特点：由55颗卫星组成，定位精度达到米级，能够军民两用。②格洛纳斯导航系统所属国家：俄罗斯特点：由24颗卫星（其中3颗备用）组成，定位精度比GPS低，军民两用精度约为10m；高纬度地区的定位精度高于GPS。③伽利略卫星导航系统所属国家：欧盟特点：由30颗卫星(其中6颗备用)组成，专门用于民用。离地面高度24126km。④GPS全球卫星定位系统所属国家：美国特点：31颗卫星(24颗工作，其它备用)组成，采用4星定位，军民两用，分布在6条交点互隔60°的轨道面上，距离地面约20000km。3）卫星导航系统的组成以GPS系统的结构为例，介绍卫星导航系统的组成。由空间部分，地面控制部分，用户设备部分组成。其他的全球卫星导航系统的组成与GPS基本一样。1）空间部分GPS的空间部分是由31颗卫星组成，其中24颗卫星处于工作状态，其他卫星为备用卫星，这些卫星位于距地表20200km的上空，分布在6条角度互隔60°的轨道上，运行周期约为12h。2）地面控制系统地面控制系统由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。3）GPS接收机GPS接收机由接收天线、数据处理软件及相应的用户设备（计算机、手机、气象仪器）等组成。它接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。（3）卫星定位原理4大卫星定位系统，都是采用3星定位原理。以GPS卫星定位系统为例，介绍卫星导航的定位原理。工作原理在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X，Y，Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和海拔。差分定位技术为提高定位精度，卫星导航系统采用差分GPS(DGPS)技术，即建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出修正数据，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分定位，GPS定位精度可提高到2厘米。2.惯性定位系统（1）定义一种利用陀螺仪或加速度计等惯性传感器测量载体的加速度和角速度信息，并结合给定的初始条件，利用牛顿运动定律自动推算速度、位置、姿态等参数而实现自主式导航的技术。（2）组成测量装置、计算机、显示器（3）惯性导航系统的原理惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。（4）惯性导航系统的特点1）优点不受外界干扰全天候导航系统可在空中、地表以及水下工作提供位置、速度、航向和姿态角数据数据更新率较高、短期精度和稳定性较好2）缺点定位误差会随着时间增大，长期精度也会变差；使用之前需要用较长的时间来进行初始对准时间；设备的价格相比较之下会昂贵；不能给出时间信息。（5）惯性导航系统的应用1）与卫星导航系统配合定位在GPS信号丢失或很弱的情况下，暂时填补GPS留下的空缺。如：山洞隧道、高架桥下、地下停车场、茂密树荫下等场景。2）配合激光雷达GPS+IMU为激光雷达的空间位置和脉冲发射姿态提供高精度定位，建立激光雷达云点的三维坐标系。导航数据和激光雷达信号融合方式为，通过IMU惯性导航系统和GPS等，得到一个预测的全局位置，当激光雷达实时扫描单次的点云数据后，位置信息结合单次的点云数据进行匹配，进行特征提取。这些特征包括路沿、车道线、高度等周围点线面的特征。3.DTU及其天线1）定义数据传输单元DTU(DataTransferunit)是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。2）功能把远端设备的数据通过有线/无线的方式传送回后台中心。3）组成DTU、客户设备、移动网络、后台中心。在前端，DTU和客户的设备通过232或者485接口相连。只有DTU是不能完成数据的无线传输的，还需要有后台软件的配合一起使用。在建立连接后，前端的设备和后台的中心就可以通DTU进行无线数据传输了，而且是双向的传输。在组合导航系统中，组合导航控制就是DTU的客户设备（前端），它通过串口与DTU相连，实现双向传输。DTU的移动网络就是4G网络，GPS卫星基站就是后台中心，DTU通过4G网络与基站连接，传输差分定位数据，实现组合导航系统的差分定位。4）DTU的应用广泛应用于电力、环保、LED信息发布、物流、水文、气象等行业领域。4.组合导航的特点（1）优点1）精度更高。2）足够的量测冗余度。可在导航子系统工作模式间进行自动切换，从而进一步提高系统工作可靠性。3）可实现对各导航子系统及其元器件误差的校准，从而放宽了对导航子系统技术指标的要求。课堂讲授课堂讨论课堂回顾10分钟1.组合导航的定义？2.卫星导航的特点？3.惯性导航的特点？4.卫星导航的种类及所属国家？5.卫星导航的结构及工作原理？6.惯性导航的结构及工作原理？课堂讨论实训讲解15分钟1.实训内容智能网联教学组合导航系统的拆装2.操作规范讲解（1）实训规则（2）实训注意事项3.实训流程讲解通过分组操作的形式完成智能网联教学车组合导航系统的拆装任务。按照老师制定的流程，进行实训任务的操作。课堂讲授、课堂演示、动画播放实训准备5分钟1.任务准备：车辆准备：智能网联教学车。工具/材料准备：螺丝刀套装、棘轮工具套装。2.人员分工：组长一名、记录人员2名，检验员2名，操作人员若干，以上角色可通过选举、抽签或老师指定等方式担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任不同角色，以提升学生的综合素质。课堂指导示范操作10分钟由熟练操作人员，现场展示组合导航天线、控制器及DTU拆装的规范操作流程。课堂指导实训练习55分钟1.实训任务分配根据分组，老师分配任务，各组同学轮换操作。最终，确保所有同学都完成组合导航系统拆装任务的实训。巡回指导实训现场清理5分钟1.实训设备整理、归位。2.实训工具、实训材料清理归位。3.实训场地卫生清理。课堂监督作业1.组合导航的优点有哪些？2.卫星导航的工作原理？3.差分定位是如何实现的？4.详细描述惯性导航的优缺点？下次上课检查课后反思

《智能网联汽车智能传感器测试与装调》课程授课教案模板课题组合导航的调试与标定授课对象学科：智能网联年级：班级：授课方式讲授、播放视频、布置要求、学生实训操作、巡回指导课时4授课地点实训教室教材智能网联汽车智能传感器测试与装调教材、任务工单、PPT、视频教具智能网联教学车、智能传感器装配调试台架工具/材料卷尺、激光测距仪教学目标知识目标：（1）了解组合导航的通信方式；（2）掌握组合导航通信配置参数；（3）了解组合导航定位数据的结构及解析方式；（4）掌握组合导航串口设置命令；（5）理解组合导航串口设置命令的解析内容。技能目标：（1）能够独立完成组合导航的通信调试；（2）能够根据组合导航数据解析表，解析组合导航数据；（3）能够使用组合导航测试软件正确发送命令数据，根据解析表解析反馈数据；（4）能够独立完成组合导航系统的杆臂标定。素质目标：（1）能够严于律己、宽以待人，和同学及老师建立良好的关系；（2）实践过程中，培养集体意识和团队合作精神，养成规范操作的职业素养；（3）培养工匠精神，提升质量意识、安全意识、节能环保意识等职业素养；（4）培养个人荣誉感和集体荣誉感，培养劳模精神。教学重点（1）超声波雷达CAN总线通信协议参数构成及解析；（2）超声波雷达的标定方法。教学难点超声波雷达的CAN数据解析。教学过程及时间分配教学内容方法及手段组织教学5分钟课前考勤，本节课程内容介绍。课堂提问课程导入5分钟小杨在一家智能网联汽车研发企业工作，负责智能传感器的装调与测试工作。今天，他的工作是，将一个新型组合导航，安装到某一型号的智能汽车上，并完成传感器的装车调试及标定工作，形成调试与标定报告，反馈给研发人员。假如你是小杨，能否经过下面的学习，胜任这份工作。课堂讲授第一部分25分钟1.组合导航系统通讯方式介绍通常采用串口通信方式。（1）RS232串口协议介绍RS-232接口以9个引脚

(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现。一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。2.组合导航系统调试（1）组合导航通信参数配置1）端口工控机上连接组合导航的串口名称。2）波特率每秒钟传输的数据位数，单位为bps。智能网联教学车组合导航要求波特率设为115200。3）数据位通信中实际数据的位数。智能网联教学车组合导航要求数据位设为8。4）校验位串口通信有四种检错方式：偶、奇、高和低。智能网联教学车组合导航要求校验位设置为None。5）停止位用于表示单个包的最后一位。典型的值为1、1.5和2。组合导航要求停止位设置为1。6）流控当数据缓冲区满时，通过设置流控可不再接收新发来的数据。此软件设为NoFlowControl，即无流控。（2）组合导航数据接收1）组合导航数据接收当组合导航通信参数设置正确时，启动组合导航，在日志窗口，即开始接收组合导航数据。2）组合导航定位数据解析组合导航的定位数据有GPFPD协议和GPIMU协议。1）GPFPD协议共15个元素，每个元素以逗号隔开，格式为：$GPFPD,GPSWeek,GPSTime,Heading,Pitch,Roll,Latitude,Longitude,Altitude,Ve,Vn,Vu,Baseline,NSV1,NSV2,StatusCs<CR><LF>，GPFPD协议解析表字段号名称说明格式举例1HeaderFPD协议头$GPFPD$GPFPD2GPSWeek自1980-1-6至当前的星期数（格林尼治时间）wwww14513GPSTime字本周日0:00:00至当前的秒数（格林尼治时间）ssssss.sss368123.3004Heading偏航角（0~359.99°）hhh.hh102.405Pitch俯仰角（-90°~90°）+/-pp.pp1.016Roll横滚角（-180°~180°）+/-rrr.rr-0.807Latitude纬度（-90°~90°）+/-ll.lllllll34.19660048Longitude经度（-180°~180°）+/-lll.lllllll108.85519249Altitude高度，单位（米）+/-aaaaa.aa80.6010Ve东向速度，单位（米/秒）+/-eee.eee4.71711Vn北向速度，单位（米/秒）+/-nnn.nnn10.20612Vu天向速度，单位（米/秒）+/-uuu.uuu-0.02013Baseline基线长度，单位（米）bb.bbb13.89814NSV1天线1卫星数nn1115NSV2天线2卫星数nn1216Status系统状态（低半字节ASCII码）：ss2F17Cs校验*hh*5818<CR><LF>固定包尾<CR><LF>2）GTIMU协议共9个元素，每个元素以逗号隔开，格式为：$GTIMU,GPSWeek,GPSTime,GyroX,GyroY,GyroZ,AccX,AccY,AccZ,Tpr*cs<CR><LF>，字段号名称说明格式举例1$GTIMUIMU协议头$GTIMU$GTIMU2GPSWeek自1980-1-6至当前的星期数（接收机时间）wwww15503GPSTime星期内的秒数（GPS接收机时间）ssssss.sss298625.0004GyroX陀螺仪X轴角速率，单位（米/秒）±ggg.gggg0.01405GyroY陀螺仪Y轴角速率，单位（米/秒）±ggg.gggg0.001216GyroZ陀螺仪Z轴角速率，单位（米/秒）±ggg.gggg0.00327AccX加速度计X轴角加速度，单位为（g）±aaa.aaaa0.00018AccY加速度计Y轴角加速度，单位为（g）±aaa.aaaa0.00019AccZ加速度计Z轴角加速度，单位为（g）±aaa.aaaa1.000110Tpr温度，单位为摄氏度±tt.t-35.711Cs校验*hh*5612<CR><LF>固定包尾<CR><LF>3.组合导航命令发送与解析（1）命令发送上位机发送符合协议格式的命令可以设置组合导航：“输出格式、GPS协议透传、串口、GNSS杆臂参数、NAVMODE模式、坐标轴”；获取串口设置、GNSS杆臂参数、NAVMODE模式和SYSMODE模式。命令发送方式：日志窗口的数据框中输入正确命令。点击“发送”按钮，发送命令。正确发送命令后，日志窗口，刷新命令反馈数据。1）获取串口设置的命令格式为：$cmd,get,com*ff2）反馈命令的格式为：$cmd,get,com0,115200,none,8,1,rs232,log*ff$cmd,get,com1,115200,none,8,1,rs232,log*ff$cmd,get,com3,115200,none,8