《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)》（曾鑫）803-7參考答案

項目1參考答案任務(wù)工單1.1引導(dǎo)問題1：什么是智能汽車？什么是車聯(lián)網(wǎng)？什么是智能交通系統(tǒng)？（1）智能汽車是由交通運(yùn)輸工具逐步向智能移動空間轉(zhuǎn)變的新一代汽車，它具有先進(jìn)的傳感系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，集成了信息通信、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)。（2）車聯(lián)網(wǎng)是指利用物聯(lián)網(wǎng)、無線通信、導(dǎo)航定位、云計算、語音識別等技術(shù)，建立的一個全面覆蓋車輛、交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通參與者、交通管理者、交通服務(wù)商等的快速通信網(wǎng)絡(luò)，一般由車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車云網(wǎng)三部分組成。（3）智能交通系統(tǒng)是一種在大范圍內(nèi)全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含道路上的車輛和各種交通設(shè)施，將信息技術(shù)、計算機(jī)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)有效地集成并運(yùn)用于整個地面交通管理系統(tǒng)。引導(dǎo)問題2：簡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智能汽車、車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)之間的關(guān)系。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智能交通系統(tǒng)中智能汽車與車聯(lián)網(wǎng)交集的產(chǎn)物，如圖1-1所示。圖1-1智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)概念的關(guān)系引導(dǎo)問題3：簡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)分級。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)分級主要有SAE分級和中國分級兩種。（1）SAE分級。SAE分級在目前全球汽車行業(yè)中的應(yīng)用較多。該分級標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了從0在中國，智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)可以從網(wǎng)聯(lián)化與自動化兩個維度進(jìn)行分級，如圖1-3所示級（無駕駛自動化）到5級（完全駕駛自動化）六個級別的駕駛自動化。其中，0級至2級駕駛自動化均要求駕駛員時刻監(jiān)督支持，并根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向、制動或加速，以保證駕駛安全；3級至5級駕駛自動化則是由系統(tǒng)在駕駛車輛，且4級、5級駕駛自動化不會要求駕駛員接管駕駛，而3級駕駛自動化在系統(tǒng)提出功能請求時，必須由駕駛員駕駛車輛。（2）中國分級。在中國，智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)可以從網(wǎng)聯(lián)化與自動化兩個維度進(jìn)行分級，如圖1-2所示。從網(wǎng)聯(lián)化維度來看，智能網(wǎng)聯(lián)汽車可分為網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制3個級別；從自動化維度來看，智能網(wǎng)聯(lián)汽車可分為應(yīng)急輔助、部分駕駛輔助、組合駕駛輔助、有條件自動駕駛、高度自動駕駛、完全自動駕駛6個級別。圖1-2中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)分級引導(dǎo)問題4：簡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展背景和現(xiàn)狀。（1）發(fā)展背景。有關(guān)研究表明，先進(jìn)的駕駛輔助技術(shù)可以減少30%左右的交通事故，提高10%的交通效率，降低5%的燃油消耗和排放；而智能網(wǎng)聯(lián)汽車在完全自動駕駛狀態(tài)下，可將交通效率提高30%以上，并幾乎完全避免交通事故的發(fā)生。（2）發(fā)展現(xiàn)狀。2018年4月發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范（試行）》，批準(zhǔn)了全國20個智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)。截至2021年，我國已在北京、上海、無錫、重慶等地建立了16個智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)，開放3500多公里測試道路，發(fā)放700余張測試牌照，道路測試總里程超過700萬公里。任務(wù)工單1.2引導(dǎo)問題1：智能網(wǎng)聯(lián)汽車都有哪些結(jié)構(gòu)層次？智能網(wǎng)聯(lián)汽車包含環(huán)境感知層、決策規(guī)劃層、控制執(zhí)行層三個層次。（1）環(huán)境感知層相當(dāng)于駕駛員的眼睛和耳朵，其主要功能是通過車載環(huán)境感知技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、4G/5G及V2X無線通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對車輛自身屬性和車輛外在屬性（如道路、車輛、行人等）靜態(tài)、動態(tài)信息的提取和收集，以及向決策規(guī)劃層輸送信息。環(huán)境感知層主要由信息采集單元、信息處理單元和信息傳輸單元組成。（2）決策規(guī)劃層的主要功能是接收環(huán)境感知層的信息并對其進(jìn)行融合，對道路、車輛、行人、交通標(biāo)志、交通信號等進(jìn)行識別，分析和判斷車輛駕駛模式及將要執(zhí)行的操作，并向控制執(zhí)行層輸送指令。決策規(guī)劃層是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的重要組成部分，其工作主要包括信息融合、行為決策、路徑規(guī)劃三項內(nèi)容。（3）控制執(zhí)行層的主要功能是按照決策規(guī)劃層的指令，對車輛進(jìn)行操作和協(xié)同控制，并為車輛提供道路交通、安全、娛樂、救援等信息及商務(wù)辦公、網(wǎng)上消費(fèi)等服務(wù)，從而為安全、舒適駕駛提供保障?？刂茍?zhí)行層主要分為上層規(guī)劃決策和下層車輛管理兩個模塊。引導(dǎo)問題2：智能網(wǎng)聯(lián)汽車與一般汽車相比，主要增加了哪些系統(tǒng)？與普通汽車相比，智能網(wǎng)聯(lián)汽車增加了環(huán)境感知與定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、車載自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。（1）環(huán)境感知與定位系統(tǒng)的主要功能是通過各種傳感器和定位系統(tǒng)感知車輛本身狀況和車輛周圍狀況。（2）無線通信系統(tǒng)的主要功能是傳輸數(shù)據(jù)、信息，主要使用近距離無線通信技術(shù)和遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)。近距離無線通信技術(shù)可為車輛安全系統(tǒng)提供實(shí)時保障，并為基于位置信息的服務(wù)提供有效支持。（3）車載自組織網(wǎng)絡(luò)的主要功能是在一定通信范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)車與車（V2V）、車與基站（V2I）、車與人（V2P）之間的信息交換。通過近距離無線通信技術(shù)，車載自組織網(wǎng)絡(luò)可建立起一個移動網(wǎng)絡(luò)。（4）先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的主要功能是提前感知車輛及其周圍情況，發(fā)現(xiàn)危險及時預(yù)警，從而保證車輛行駛安全。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)采用了防止交通事故的新一代前沿技術(shù)，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的重要組成部分。引導(dǎo)問題3：簡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)為“三橫兩縱”式，如圖1-3所示。其中，“三橫”是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要涉及的車輛、信息交互、基礎(chǔ)支撐三大技術(shù)領(lǐng)域；“兩縱”是指支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的車載平臺和基礎(chǔ)設(shè)施，包括交通設(shè)施、通信網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)平臺、定位基站等，它們將逐步向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化方向推進(jìn)，以便更好地支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展。圖1-3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)架構(gòu)引導(dǎo)問題4：智能網(wǎng)聯(lián)汽車都有哪些關(guān)鍵技術(shù)？智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)主要包括環(huán)境感知技術(shù)、決策規(guī)劃技術(shù)和控制執(zhí)行技術(shù)。（1）環(huán)境感知技術(shù)是智能駕駛的基礎(chǔ)，它利用各類傳感器對環(huán)境進(jìn)行探測和識別。（2）決策規(guī)劃技術(shù)是智能駕駛的核心，該技術(shù)主要包含數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)三大關(guān)鍵技術(shù)。（3）智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)主要是指線控技術(shù)，它主要包括車輛驅(qū)動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)的縱向維度控制、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的橫向維度控制和懸架系統(tǒng)的垂直維度控制。項目2參考答案任務(wù)工單2.1引導(dǎo)問題1：什么是雷達(dá)？智能網(wǎng)聯(lián)汽車常用的雷達(dá)有哪些？雷達(dá)是指利用電磁波發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并獲取目標(biāo)位置等信息的裝置。它通過發(fā)射電磁波到目標(biāo)并接收其回波的方式，獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、徑向速度、方位、高度等信息。智能網(wǎng)聯(lián)汽車常用的雷達(dá)有超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。引導(dǎo)問題2：超聲波雷達(dá)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？它的工作原理是什么？優(yōu)點(diǎn)（1）信息處理簡單可靠，易于小型化與集成化，并且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制。（2）超聲波指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢，且其傳播速度僅為光波的百萬分之一。因此，超聲波雷達(dá)一般可直接用來探測距離小于10m的目標(biāo)。（3）超聲波不僅對色彩、光照度不敏感，還對外界光線和電磁場不敏感。因此，超聲波雷達(dá)不僅適用于對透明、半透明及漫反射差的物體的識別，還適用于黑暗、有灰塵、有煙霧、有毒、電磁干擾強(qiáng)等惡劣的環(huán)境。優(yōu)點(diǎn)（1）超聲波雷達(dá)僅適用于低速情況下的距離測量。超聲波的傳播速度較慢，當(dāng)車速較高時，超聲波雷達(dá)的反饋結(jié)果會存在一定的滯后，從而導(dǎo)致較大的測量誤差。（2）超聲波有一定的擴(kuò)散角，所以超聲波雷達(dá)無法準(zhǔn)確測量目標(biāo)的方位，若要對目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，必須由多個超聲波雷達(dá)配合使用，這無疑增加了成本。（3）超聲波雷達(dá)很難探測到低矮、圓錐、細(xì)長的障礙物或溝坎。（4）超聲波雷達(dá)存在探測盲區(qū)。超聲波的回波信號極易被其發(fā)射信號或余振信號覆蓋或干擾，當(dāng)與目標(biāo)的距離低于某一閾值時，超聲波雷達(dá)就會喪失探測功能，因此超聲波雷達(dá)須與視覺傳感器配合使用。工作原理超聲波雷達(dá)通常由控制器、發(fā)射器、接收器等組成，其中發(fā)射器和接收器在同一平面上。在發(fā)射器發(fā)射超聲波的同時，控制器內(nèi)部的計時器開始計時，并在接收器接收到返回的超聲波后停止計時，如圖2-1所示。圖2-1超聲波雷達(dá)的測距原理控制器根據(jù)超聲波的往返時間t及其在介質(zhì)中的傳播速度v，即可計算出目標(biāo)與超聲波雷達(dá)之間的距離。引導(dǎo)問題3：毫米波雷達(dá)有哪些類型？（1）根據(jù)工作原理的不同，毫米波雷達(dá)可分為脈沖式毫米波雷達(dá)與調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達(dá)兩類。其中，脈沖式毫米波雷達(dá)通過測量發(fā)射脈沖信號與接收脈沖信號之間的時間差的方式，得到毫米波雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對距離；調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達(dá)利用多普勒效應(yīng)，測量雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對距離和相對速度。（2）根據(jù)測量距離的不同，毫米波雷達(dá)可分為短程毫米波雷達(dá)、中程毫米波雷達(dá)和遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)。其中，短程毫米波雷達(dá)測量距離一般小于60m；中程毫米波雷達(dá)測量距離一般在100m左右；遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)測量距離一般大于200m。（3）根據(jù)毫米波頻段的不同，毫米波雷達(dá)可分為24GHz毫米波雷達(dá)、60GHz毫米波雷達(dá)、77GHz毫米波雷達(dá)和79GHz毫米波雷達(dá)。目前使用較多的為24GHz和77GHz毫米波雷達(dá)，其中24GHz毫米波雷達(dá)適用于近距離探測，77GHz毫米波雷達(dá)適用于遠(yuǎn)距離探測。引導(dǎo)問題4：簡述激光雷達(dá)的工作原理。目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車用激光雷達(dá)的測量方法有脈沖測距法、干涉測距法和相位測距法。（1）脈沖測距法。脈沖測距法的原理如圖2-2所示。在激光雷達(dá)發(fā)射激光脈沖的同時，其內(nèi)部的計時器開始計時，并在接收器接收到返回的激光脈沖時停止計時。計時器所記錄的時間就是激光脈沖從發(fā)射到接收所用的時間。光速是一個固定值，所以只要得到從發(fā)射到接收所用的時間就可以算出所要測量的距離。圖2-2脈沖測距法的原理（2）干涉測距法。干涉測距法利用光波的干涉特性對距離進(jìn)行測量，其原理如圖2-3所示。激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射出一束激光，通過分光鏡分為兩束相互干涉的光波和，兩束光波各自經(jīng)過反射鏡和反射回來，在分光鏡處匯合到一起。由于兩束光波的行程不同，因此會形成不同的明暗條紋，激光雷達(dá)將干涉條紋轉(zhuǎn)換為電信號之后，便可實(shí)現(xiàn)距離測量。圖2-3干涉測距法的原理（3）相位測距法。相位測距法通過測量發(fā)射波和返回波之間的相位差來實(shí)現(xiàn)距離測量，其原理如圖2-4所示。首先，激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一個經(jīng)過調(diào)制的正弦波光束；然后，通過光電接收系統(tǒng)接收目標(biāo)反射回來的激光。只要求出這兩束光波之間的相位差，便可計算出待測距離。圖2-4相位測距法的原理任務(wù)工單2.2引導(dǎo)問題1：什么是視覺傳感器？它的成像原理是什么？視覺傳感器又稱成像裝置或攝像裝置，是指通過對攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行處理，對目標(biāo)進(jìn)行檢測，并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的智能傳感器。視覺傳感器的成像主要通過圖像傳感器來完成。圖像傳感器內(nèi)設(shè)有許多排列整齊的光電二極管，這些光電二極管可以將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)外部采樣，最終將光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為電信號。圖像傳感器主要有CCD和CMOS兩種類型。（1）CCD成像原理CCD采用的光電二極管是硅半導(dǎo)體光敏元件，它可以捕獲光子并產(chǎn)生光生電子，使光生電子聚集在CCD下的絕緣層中，在電路導(dǎo)通時形成光電流；控制電路對光電流進(jìn)行放大、濾波后串行輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；再通過成像電路（如DSP）進(jìn)行色彩校正、白平衡等后期處理，最終將圖像信息編碼為特定數(shù)據(jù)格式的圖像文件。（2）CMOS成像原理CMOS采用的光電二極管是硅和鍺兩種半導(dǎo)體光敏元件，它同樣可以捕獲光子并產(chǎn)生光生電子，并通過處理芯片將所產(chǎn)生的光電流記錄和解讀成影像。引導(dǎo)問題2：視覺傳感器有哪些類型？根據(jù)鏡頭和布置方式的不同，視覺傳感器可分為單目、雙目、三目、環(huán)視和紅外夜視等類型。（1）單目視覺傳感器通過圖像匹配對圖像進(jìn)行識別，再根據(jù)圖像的大小和高度進(jìn)一步估算目標(biāo)距離，其測距精度遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)，一般用于探測車輛前方環(huán)境，識別道路、車輛、行人等。（2）雙目視覺傳感器首先通過兩個攝像頭的視差，來測量目標(biāo)的距離，然后再使用與單目視覺傳感器相同的特征提取和機(jī)器學(xué)習(xí)算法來進(jìn)一步識別目標(biāo)。（3）三目視覺傳感器是三個不同焦距單目攝像頭的組合。三個攝像頭分別為：窄視野攝像頭，最遠(yuǎn)測量距離為250m，視場角為28°；主視野攝像頭，最遠(yuǎn)測量距離為150m，視場角為52°；寬視野攝像頭，最遠(yuǎn)測量距離為60m，視場角為150°。（4）環(huán)視視覺傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)360°環(huán)境感知，一般至少包含4個魚眼攝像頭，魚眼攝像頭安裝位置朝向地面。（5）紅外夜視視覺傳感器利用紅外成像原理，將視場內(nèi)物體的紅外線聚焦到紅外探測器上，紅外探測器再將強(qiáng)弱不等的輻射信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，然后經(jīng)過放大和視頻處理，形成可供人眼觀察的紅外圖像。引導(dǎo)問題3：什么是傳感器融合？傳感器融合的方案有哪些？智能傳感器的融合是指將來自多個智能傳感器的信息或數(shù)據(jù)，按照一定的規(guī)則進(jìn)行分析和綜合，從而完成所需要的決策，由此所進(jìn)行的信息處理過程。目前，使用較多的智能傳感器融合方案有激光雷達(dá)與視覺傳感器融合、激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)融合、視覺傳感器與毫米波雷達(dá)融合等。（1）激光雷達(dá)與視覺傳感器融合。激光雷達(dá)與視覺傳感器融合是智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用最普遍的一個方案。視覺傳感器價格便宜、獲取信息量大，但易受環(huán)境影響，可靠性相對較低；而激光雷達(dá)雖然價格較高，但其測量距離遠(yuǎn)，對物體運(yùn)動判斷精準(zhǔn)，可靠性高。（2）激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)融合。毫米波雷達(dá)體積小、質(zhì)量小、空間分辨率高，但受制于波長，其測量距離有限，且無法對周邊所有障礙物進(jìn)行精準(zhǔn)建模，而這恰恰是激光雷達(dá)的強(qiáng)項。激光雷達(dá)的測量距離遠(yuǎn)，距離、速度的測量精度和角度分辨率較高，且不受外界光照條件或目標(biāo)本身輻射特性的影響，但因其價格昂貴而無法在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上大量使用。（3）視覺傳感器與毫米波雷達(dá)融合。視覺傳感器與毫米波雷達(dá)的融合有圖像級融合、目標(biāo)級融合和信號級融合三個層次。①圖像級融合：以視覺傳感器為主體，將毫米波雷達(dá)探測到的信息進(jìn)行圖像特征轉(zhuǎn)化，并與視覺傳感器的輸出圖像進(jìn)行融合。②目標(biāo)級融合：將視覺傳感器和毫米波雷達(dá)的輸出信息進(jìn)行綜合可信度加權(quán)，并與標(biāo)定信息進(jìn)行匹配后輸出。③信號級融合：將視覺傳感器和毫米波雷達(dá)的輸出數(shù)據(jù)源進(jìn)行融合。信號級融合的數(shù)據(jù)損失最小，可靠性最高，但運(yùn)算量大。引導(dǎo)問題4：列舉2～3個智能網(wǎng)聯(lián)汽車的智能傳感器配置實(shí)例。（1）奧迪A8轎車的智能傳感器配置如圖2-5所示。奧迪A8在技術(shù)上已達(dá)到SEA分級標(biāo)準(zhǔn)中的有條件自動駕駛級別，它配置了4線束激光雷達(dá)、前視攝像頭、魚眼攝像頭、遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)、中程毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)。圖2-5奧迪A8的智能傳感器配置沃爾沃XC90自動駕駛汽車的智能傳感器配置如圖2-6所示。該車配置了前視攝像頭、側(cè)視攝像頭、后視攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。圖2-6沃爾沃XC90自動駕駛汽車的智能傳感器配置特斯拉ModelS純電動汽車的智能傳感器配置如圖2-7所示。特斯拉ModelS純電動汽車在技術(shù)上已達(dá)到SEA分級標(biāo)準(zhǔn)中的有條件自動駕駛級別，它配置了三目攝像頭、側(cè)前視攝像頭、側(cè)后視攝像頭、后視攝像頭、毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)。其中，側(cè)前視攝像頭和側(cè)后視攝像頭的覆蓋范圍相互重疊，消除了監(jiān)測盲區(qū)。圖2-7特斯拉ModelS純電動汽車的智能傳感器配置項目3參考答案任務(wù)工單3.1引導(dǎo)問題1：車載網(wǎng)絡(luò)可分為哪幾類？根據(jù)信息傳輸速率的不同，車載網(wǎng)絡(luò)一般可分為A類低速網(wǎng)絡(luò)、B類中速網(wǎng)絡(luò)、C類高速網(wǎng)絡(luò)、D類多媒體網(wǎng)絡(luò)和E類安全網(wǎng)絡(luò)五部分。（1）A類低速網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率一般小于10Kbps。此類網(wǎng)絡(luò)多采用LIN總線，具有成本低廉、配置靈活、適用面較廣等特點(diǎn)，主要用于中控門鎖、電動座椅、電動門窗、車燈等ECU之間的通信。（2）B類中速網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率一般為10～125Kbps。此類網(wǎng)絡(luò)對實(shí)時性要求不高，多采用低速CAN總線，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立模塊之間的數(shù)據(jù)共享，主要用于儀表顯示、故障診斷、燃油噴射等ECU及信息中心之間的通信。（3）C類高速網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率一般為125～1000Kbps。此類網(wǎng)絡(luò)對實(shí)時性的要求較高，多采用高速CAN總線、FlexRay總線等，可實(shí)現(xiàn)高速、實(shí)時閉環(huán)控制的多路傳輸，主要用于發(fā)動機(jī)、懸架、安全氣囊、ABS、ASR等ECU之間的通信。（4）D類多媒體網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率一般為250Kbps～100Mbps。此類網(wǎng)絡(luò)主要采用MOST總線、以太網(wǎng)、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)等，主要用于對傳輸效率要求較高的多媒體系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等的通信。（5）E類安全網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率一般為10Mbps，主要用于汽車安全系統(tǒng)。引導(dǎo)問題2：簡述CAN總線技術(shù)的特點(diǎn)。CAN總線主要由若干個節(jié)點(diǎn)（控制模塊）、兩條數(shù)據(jù)傳輸線（CAN-H、CAN-L）和終端電阻組成，如圖3-1所示。受驅(qū)動能力限制，CAN總線最多可連接110個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)均可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換和測控。圖3-1CAN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸線有CAN-H和CAN-L兩條，它們同時傳遞相同的信號，但信號數(shù)值相反。CAN-H的高電平約為3.5V，低電平約為2.5V；CAN-L的高電平約為2.5V，低電平約為1.5V。沒有信息傳遞時，CAN總線呈隱性狀態(tài)，此時CAN-H和CAN-L上的電壓均約為2.5V；有信息傳遞時，CAN總線呈顯性狀態(tài)，此時CAN-H上的電壓約為3.5V，CAN-L上的電壓約為1.5V。終端電阻的阻值為120Ω，一般并聯(lián)在CAN-H和CAN-L的兩端。引導(dǎo)問題3：什么是車載自組織網(wǎng)絡(luò)？車載自組織網(wǎng)絡(luò)是一種自組織、結(jié)構(gòu)開放的車間通信網(wǎng)絡(luò)，能夠提供V2V、V2I、V2P等無線通信。車載自組織網(wǎng)絡(luò)以近距離無線通信為基礎(chǔ)，為高速移動的車輛提供高速率的數(shù)據(jù)接入服務(wù)，使車輛具有行駛環(huán)境感知、危險辨識、智能控制等功能。車載自組織網(wǎng)絡(luò)是智能交通系統(tǒng)發(fā)展的通信基礎(chǔ)，也是智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全行駛的保障。引導(dǎo)問題4：簡述車載移動互聯(lián)網(wǎng)的三要素。車載移動互聯(lián)網(wǎng)包括移動終端、移動網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)三個要素。其中，移動終端是車載移動互聯(lián)網(wǎng)的前提，主要有手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)終端、便攜計算機(jī)等；移動網(wǎng)絡(luò)是車載移動互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，主要有4G/5G網(wǎng)絡(luò)等；應(yīng)用服務(wù)是車載移動互聯(lián)網(wǎng)的核心，主要有web、WAP等形式的各種應(yīng)用產(chǎn)品。任務(wù)工單3.2引導(dǎo)問題1：常用的車用無線通信技術(shù)有哪些？常用的車用無線通信技術(shù)有V2V、V2I、V2P、V2N等。其中，V2V可以幫助車輛與車輛實(shí)時交換文字、圖片、視頻等信息，常用于避免或減少交通事故以及車輛監(jiān)控管理。V2I可以幫助車輛獲取附近區(qū)域的信息，常用于實(shí)時信息服務(wù)、車輛監(jiān)控管理等。V2P可以幫助車輛與弱勢交通參與者（包括行人、騎行者等）進(jìn)行通信，從而避免或減少交通事故。V2N技術(shù)可以幫助車輛與云平臺之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，常用于車輛導(dǎo)航、車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息娛樂服務(wù)等。引導(dǎo)問題2：什么是射頻識別技術(shù)？射頻識別技術(shù)可通過無線電信號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)近距離無線通信的非接觸式自動識別技術(shù)。引導(dǎo)問題3：簡述LTE-V技術(shù)的特點(diǎn)。LTE-V是面向智能交通和車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、基于4GLTE系統(tǒng)的演進(jìn)技術(shù)，可支持1級到3級駕駛自動化功能，可應(yīng)用于紅綠燈車速引導(dǎo)、交通事故提醒、遠(yuǎn)程診斷、緊急制動提醒等場景。LTE-V包括LTE-V-Cell和LTE-V-Direct兩種工作模式。通常，LTE-V-Cell要借助已有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可支持大帶寬、大覆蓋范圍的通信，滿足遠(yuǎn)程通信應(yīng)用需求；LTE-V-Direct可以獨(dú)立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車輛與周邊環(huán)境節(jié)點(diǎn)低時延、高可靠的直接通信，滿足行車安全需求。LTE-V-Direct模式能夠?qū)④囕v感知距離擴(kuò)展到數(shù)百米，這與目前已有的其他車輛感知系統(tǒng)（如雷達(dá)、視覺傳感器等）的探測距離相比有很大優(yōu)勢。引導(dǎo)問題4：簡述移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程。隨著科技的進(jìn)步，移動通信技術(shù)現(xiàn)如今已經(jīng)發(fā)展到了第五代。（1）第一代移動通信技術(shù)（1G）是指20世紀(jì)80年代的模擬通信、僅限語音通話的蜂窩電話通信技術(shù)。受到傳輸帶寬的限制，第一代移動通信技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)長途漫游，只能在區(qū)域內(nèi)提供通信服務(wù)，且通信質(zhì)量較低。（2）第二代移動通信技術(shù)（2G）是指以數(shù)字技術(shù)為主體的移動通信技術(shù)。與第一代移動通信技術(shù)相比，第二代移動通信技術(shù)的通信區(qū)域更廣、通信質(zhì)量更高，但仍無法實(shí)現(xiàn)圖像、音樂、視頻流等多種媒體信息的傳輸。（3）第三代移動通信技術(shù)（3G）能夠同時傳輸聲音及數(shù)據(jù)信息。與第一代、第二代移動通信技術(shù)相比，第三代移動通信技術(shù)不僅能為用戶提供語音通話、短信收發(fā)、WAP上網(wǎng)等基本服務(wù)，還可以提供全球漫游服務(wù)，使用戶在任何時間、地點(diǎn)都能與其他用戶進(jìn)行通信。同時，第三代移動通信技術(shù)還具有更大的帶寬，可以實(shí)現(xiàn)圖像傳輸，提供可視電話服務(wù)。（4）隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，能夠以100Mbps以上速度傳輸信息的第四代移動通信技術(shù)（4G）應(yīng)運(yùn)而生，它是第三代移動通信技術(shù)與WLAN技術(shù)結(jié)合的成果，能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、音頻、視頻和圖像等信息。（5）第五代移動通信技術(shù)（5G）是第四代移動通信技術(shù)的延伸，是現(xiàn)有無線接入技術(shù)的演進(jìn)技術(shù)和新增的補(bǔ)充性無線接入技術(shù)在集成后的總稱，其發(fā)展方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化和智能化任務(wù)工單3.3引導(dǎo)問題1：什么是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)？它的工作原理是什么？轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變或保持汽車行駛方向的裝置。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過傳感器檢測轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角信息，并使用計算機(jī)控制轉(zhuǎn)向電動機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制，轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之間沒有剛性連接，具有良好的操縱穩(wěn)定性和較高的轉(zhuǎn)向效率。工作原理：如圖3-21所示，當(dāng)駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作時，轉(zhuǎn)向盤模塊收到車輛轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角等信息，并以電信號的形式將其傳遞給轉(zhuǎn)向控制模塊；轉(zhuǎn)向控制模塊根據(jù)轉(zhuǎn)向盤模塊傳遞的信息，計算出傳動比及前輪轉(zhuǎn)角，然后控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊，使轉(zhuǎn)向電動機(jī)帶動前輪轉(zhuǎn)到目標(biāo)轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向意圖，并將前輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信息反饋至轉(zhuǎn)向控制模塊，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時，轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊還會將收到的路面信息傳遞給轉(zhuǎn)向控制模塊，轉(zhuǎn)向控制模塊通過路感模擬決策，向轉(zhuǎn)向盤模塊的轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)發(fā)出控制信號，使轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，從而為駕駛員提供路感信息。圖3-2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理引導(dǎo)問題2：簡述EHB系統(tǒng)和EMB系統(tǒng)的異同。（1）相同點(diǎn)。EHB系統(tǒng)和EMB系統(tǒng)均為線控制動系統(tǒng)，具有精確的制動調(diào)節(jié)能力，可滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車對自適應(yīng)巡航、自動緊急制動、自動泊車等控制功能的需求。（2）不同點(diǎn)。EHB系統(tǒng)以液壓為動力源，其內(nèi)設(shè)有冗余系統(tǒng)，包含復(fù)雜的制動液傳輸管路，是線控制動技術(shù)的早期產(chǎn)品。由于冗余系統(tǒng)的存在，EHB系統(tǒng)即使在線控制動系統(tǒng)失效的情況下仍可進(jìn)行制動，具有較高的安全性。EMB系統(tǒng)取消了液壓制動模塊，不再以液壓為動力源，可以更好地與其他電控系統(tǒng)整合。因此，目前較多的線控制動系統(tǒng)為EMB系統(tǒng)。引導(dǎo)問題3：簡述線控制動系統(tǒng)的工作原理。（1）EHB系統(tǒng)的工作原理。正常工作時，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開。制動踏板配有踏板感覺模擬器和制動踏板位置傳感器，ECU通過制動踏板位置傳感器信號判斷駕駛員的制動意圖，并通過電動機(jī)驅(qū)動液壓泵提供制動器所需的制動壓力。當(dāng)電控系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用閥打開，EHB系統(tǒng)變?yōu)閭鹘y(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)。（2）EMB系統(tǒng)的工作原理。EMB系統(tǒng)的ECU通過制動踏板位置傳感器獲取制動信號，并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)輸出所需的制動力矩。引導(dǎo)問題4：簡述線控節(jié)氣門系統(tǒng)的工作原理。線控節(jié)氣門系統(tǒng)用線束（或?qū)Ь€）替代拉桿或拉索，并在節(jié)氣門處安裝電動機(jī)，以控制節(jié)氣門開度。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時，加速踏板位置傳感器將加速踏板改變的位置轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸送給發(fā)動機(jī)ECU，發(fā)動機(jī)ECU對其進(jìn)行運(yùn)算處理，并將對應(yīng)的控制指令發(fā)送給伺服電動機(jī)。伺服電動機(jī)在收到控制指令后，驅(qū)動節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變節(jié)氣門開度。項目4參考答案任務(wù)工單4.1引導(dǎo)問題1：全球定位系統(tǒng)是由哪些部分組成的？GPS主要由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成。（1）空間部分由分布在6個地球橢圓軌道平面上的24顆衛(wèi)星組成，其中包括21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星。（2）地面監(jiān)控部分由1個主控站、5個監(jiān)測站和3個注入站組成，從而實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)航衛(wèi)星的控制。（3）用戶設(shè)備部分主要由GPS接收機(jī)、GPS數(shù)據(jù)處理軟件和相應(yīng)的用戶設(shè)備（如計算機(jī)）組成。引導(dǎo)問題2：全球定位系統(tǒng)的定位原理是什么？GPS衛(wèi)星在空中連續(xù)發(fā)送帶有時間和位置信息的無線電信號，用戶設(shè)備接收這些信息后，經(jīng)過計算可求出GPS接收機(jī)的三維位置、三維方向、運(yùn)動速度和時間信息。GPS采用三角定位原理，以GPS接收機(jī)測量無線電信號的傳輸時間來測量距離。GPS由每顆衛(wèi)星的所在位置，測量GPS接收機(jī)到每顆衛(wèi)星的距離，便可以算出GPS接收機(jī)所在位置的三維空間坐標(biāo)值。只要利用GPS接收機(jī)接收三顆衛(wèi)星的信號，就可以確定用戶設(shè)備所在的位置。三角定位的具體工作原理如下。（1）首先測量GPS接收機(jī)到第一顆衛(wèi)星的距離，把當(dāng)前可能的位置范圍限定在距離第一顆衛(wèi)星的地球表面。（2）然后測量GPS接收機(jī)到第二顆衛(wèi)星的距離，進(jìn)一步把當(dāng)前位置范圍限定在距離第一顆衛(wèi)星和距離第二顆衛(wèi)星的交叉區(qū)域內(nèi)。（3）最后測量GPS接收機(jī)到第三顆衛(wèi)星的距離，確定距離第一顆衛(wèi)星、距離第二顆衛(wèi)星、距離第三顆衛(wèi)星的三個區(qū)域的交匯點(diǎn)，通過交匯點(diǎn)定位出當(dāng)前的位置。引導(dǎo)問題3：BDS是由哪些部分組成的？BDS由空間段、地面段和用戶段三部分組成，如圖4-5所示。（1）空間段由若干地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星組成。（2）地面段包括主控站、時間同步/注入站、監(jiān)測站等若干個地面站，以及星間鏈路運(yùn)行管理設(shè)施。（3）用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，以及終端產(chǎn)品、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)等。引導(dǎo)問題4：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是由哪些部分組成的？慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常由陀螺儀、加速度計、計算機(jī)、顯示器等組成。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來形成一個導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計的測量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中，并給出航向和姿態(tài)角；加速度計用來測量運(yùn)動載體的加速度，經(jīng)過對時間的一次積分可得到運(yùn)動載體的速度，再經(jīng)過對時間的一次積分即可得到運(yùn)動載體的行駛距離。任務(wù)工單4.2引導(dǎo)問題1：什么是高精度地圖？它包含哪些信息？高精度地圖是指相較于普通導(dǎo)航電子地圖而言，精度更高、數(shù)據(jù)維度更多的電子地圖。精度更高體現(xiàn)在精度達(dá)到厘米級別，數(shù)據(jù)維度更多體現(xiàn)在其除包括道路信息之外，還包括與交通相關(guān)的周圍靜態(tài)信息。高精度地圖將大量的行車輔助信息存儲為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些信息可以分為道路數(shù)據(jù)和車道周邊的固定對象兩類。其中，道路數(shù)據(jù)包括車道線的位置、類型、寬度、坡度、曲率等車道信息；車道周邊的固定對象包括交通標(biāo)志、交通信號燈等信息，車道限高、下水道口、障礙物及其他道路細(xì)節(jié)，高架物體、防護(hù)欄、道路邊緣類型、路邊地標(biāo)等基礎(chǔ)設(shè)施信息。引導(dǎo)問題2：簡述高精度地圖與普通導(dǎo)航電子地圖的區(qū)別。高精度地圖與普通導(dǎo)航電子地圖的不同之處具體體現(xiàn)在以下五個方面。（1）精度。普通導(dǎo)航電子地圖的精度為米級。例如，商用GPS的精度為5m。高精度地圖的精度為厘米級，目前高精度地圖的精度一般為10～20cm。（2）數(shù)據(jù)維度。普通導(dǎo)航電子地圖只記錄道路級別數(shù)據(jù)，如道路形狀、坡度、曲率、鋪設(shè)程度、方向等。高精度地圖不僅增加了車道屬性相關(guān)數(shù)據(jù)，還包括高架物體、防護(hù)欄、樹、道路邊緣類型及路邊地標(biāo)等大量目標(biāo)數(shù)據(jù)。此外，高精度地圖能夠明確區(qū)分車道線類型和路邊地標(biāo)等細(xì)節(jié)。（3）作用與功能。普通導(dǎo)航電子地圖主要用于行駛導(dǎo)航和地理信息查詢。高精度地圖通過“高精度+高動態(tài)+多維度”的數(shù)據(jù)，具有為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供自變量和目標(biāo)函數(shù)的功能。（4）使用對象。普通導(dǎo)航電子地圖的使用者是駕駛員，有顯示。高精度地圖的使用者是自動駕駛系統(tǒng)，無顯示。（5）數(shù)據(jù)的實(shí)時性。高精度地圖對數(shù)據(jù)的實(shí)時性要求更高。根據(jù)更新頻率的不同，局部動態(tài)地圖數(shù)據(jù)可分為4類：永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（更新頻率約為1個月）、半永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（更新頻率為1h）、半動態(tài)數(shù)據(jù)（更新頻率為1min）、動態(tài)數(shù)據(jù)（更新頻率為1s）。普通導(dǎo)航電子地圖可能只需要永久靜態(tài)數(shù)據(jù)和半永久靜態(tài)數(shù)據(jù)；而高精度地圖為了應(yīng)對各類突發(fā)狀況，保證自動駕駛的安全，需要更多的半動態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，這將大大提升其對數(shù)據(jù)實(shí)時性的要求。引導(dǎo)問題3：高精度地圖有什么作用？在智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用領(lǐng)域，高精度地圖在高精度定位、輔助環(huán)境感知、規(guī)劃和決策等環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要作用。（1）高精度定位。高精度定位是高精度地圖有效應(yīng)用的重要方向，也是自動駕駛系統(tǒng)自主導(dǎo)航、自動駕駛的重要前提。高精度地圖可以提供道路中特征物（如標(biāo)志牌、龍門架等）的形狀、尺寸、高精度位置等語義信息。車載傳感器在檢測到相應(yīng)特征物時，就可根據(jù)檢測到的特征物信息去匹配上述語義信息，由車輛與特征物間的相對位置推算出當(dāng)前車輛的高精度絕對位置信息。（2）輔助環(huán)境感知。高精度地圖可對車載傳感器無法探測的部分進(jìn)行補(bǔ)充，也可進(jìn)行實(shí)時狀況的監(jiān)測及外部信息的反饋，以輔助車輛對環(huán)境進(jìn)行感知。這一點(diǎn)對自動駕駛非常重要。例如，當(dāng)受惡劣天氣影響時，可以使用高精度地圖來獲取當(dāng)前位置精準(zhǔn)的交通狀況。（3）規(guī)劃與決策?？梢詫⒏呔鹊貓D看作一種超視距傳感器，它主要用于全局路徑規(guī)劃，并對局部路徑規(guī)劃做出有效輔助。對于提前規(guī)劃好的最優(yōu)路徑，由于實(shí)時更新的交通信息，最優(yōu)路徑也會隨時發(fā)生變化。此時高精度地圖在云計算機(jī)的輔助下，能有效提供最新的路況，幫助自動駕駛系統(tǒng)重新規(guī)劃最優(yōu)路徑。引導(dǎo)問題4：高精度地圖是如何制作的？高精度地圖的制作流程主要包括實(shí)地采集、加工、后續(xù)更新三個步驟。（1）實(shí)地采集。實(shí)地采集是制作高精度地圖的第一步，主要通過采集車的現(xiàn)場采集來完成。采集車的核心設(shè)備是激光雷達(dá)、高精度差分-慣性導(dǎo)航-衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它通過激光反射形成點(diǎn)云，完成對環(huán)境中各種物體的采集，并通過高精度定位系統(tǒng)記錄行駛軌跡和環(huán)境中物體的高精度位置信息。（2）加工。加工是指對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，提取高精度地圖所需要表達(dá)的信息，包括道路網(wǎng)絡(luò)信息、道路屬性信息、道路幾何信息和道路上主要標(biāo)志的抽象信息，并形成高精度地圖的數(shù)據(jù)庫。加工的過程包括人工處理、深度學(xué)習(xí)、感知算法處理等。（3）后續(xù)更新。隨著時間的推移，道路通常會由于破損、翻修、規(guī)劃等種種原因發(fā)生變化。為了保證高精度地圖中信息的可靠性和有效性，需要對地圖進(jìn)行周期性更新或者由一定原因觸發(fā)的更新。高精度地圖更新有眾包、與政府交通部門合作等方式。項目5參考答案任務(wù)工單5.1引導(dǎo)問題1：什么是環(huán)境感知技術(shù)？環(huán)境感知技術(shù)是指通過安裝在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的傳感器或車載自組織網(wǎng)絡(luò)，對道路、車輛、行人、交通標(biāo)志、交通信號燈等目標(biāo)進(jìn)行檢測和識別的技術(shù)。引導(dǎo)問題2：環(huán)境感知的對象是什么？智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知的對象主要有道路、周邊物體、駕駛狀態(tài)、駕駛環(huán)境等。（1）道路。道路分為結(jié)構(gòu)化道路和非結(jié)構(gòu)化道路。結(jié)構(gòu)化道路具有明顯的車道線或邊界，幾何特征明顯，車道寬度基本上保持不變，如城市道路、高速公路等，如圖5-2所示。非結(jié)構(gòu)化道路一般是指城市非主干道、鄉(xiāng)村街道等道路，這類道路一般沒有車道線和清晰的道路邊界，如圖5-3所示。（2）周邊物體。周邊物體主要包括車輛、行人、交通標(biāo)志、交通信號燈，以及地面上可能影響車輛通過和安全行駛的其他物體。（3）駕駛狀態(tài)。駕駛狀態(tài)主要包括駕駛員自身狀態(tài)、車輛自身行駛狀態(tài)和周邊車輛行駛狀態(tài)。（4）駕駛環(huán)境。駕駛環(huán)境主要包括路面情況、道路交通擁堵情況、天氣狀況等。引導(dǎo)問題3：常用的環(huán)境感知傳感器有哪些？目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車常用的環(huán)境感知傳感器主要有慣性元件、超聲波傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、視覺傳感器等。（1）慣性元件主要是指汽車上的車輪轉(zhuǎn)速傳感器、加速度計、陀螺儀、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等，通過它們可感知汽車自身的行駛狀態(tài)。（2）超聲波傳感器主要用于短距離探測物體，該過程不受光照影響，但超聲波傳感器的測量精度受測量物體表面形狀、材質(zhì)等影響較大。（3）激光雷達(dá)能夠直接獲取物體三維距離信息，測量精度高，對光照強(qiáng)度的變化不敏感，但它無法感知無距離差異平面內(nèi)的目標(biāo)信息，且體積較大、價格較高、不便于集成。（4）毫米波雷達(dá)體積小、抗干擾能力強(qiáng)、探測性能好，受天氣和夜間影響較小，且傳播損失比激光雷達(dá)少，但它無法感知行人。（5）視覺傳感器獲取的圖像信息量大，且其實(shí)時性好、體積小、能耗低、價格低，但易受光照環(huán)境影響，對三維信息的測量精度較低。引導(dǎo)問題4：基于環(huán)境感知的目標(biāo)識別包括哪些內(nèi)容？基于環(huán)境感知的目標(biāo)識別包括道路識別、車輛識別、行人識別、交通標(biāo)志識別和交通信號燈識別。（1）道路識別。道路識別是把真實(shí)的道路通過激光雷達(dá)轉(zhuǎn)換成汽車所認(rèn)識的道路，供智能網(wǎng)聯(lián)汽車行駛；或通過視覺傳感器識別出車道線，提供車輛在當(dāng)前車道的位置，幫助智能網(wǎng)聯(lián)汽車提高行駛的安全性。（2）車輛識別。對前方運(yùn)動的車輛進(jìn)行識別是判斷安全車距的前提，車輛識別的準(zhǔn)確性不僅能夠決定測距的準(zhǔn)確性，還能夠及時發(fā)現(xiàn)一些交通安全隱患。目前車輛識別的方法主要有基于特征的車輛識別、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的車輛識別、基于光流場的車輛識別、基于模型的車輛識別等。（3）行人識別。行人識別是利用安裝在車輛前方的視覺傳感器采集前方場景的圖像信息，通過一系列復(fù)雜的算法分析處理這些圖像信息，實(shí)現(xiàn)對行人的識別。（4）交通標(biāo)志識別。交通標(biāo)志作為重要的道路交通安全附屬設(shè)施，可向駕駛員提供各種引導(dǎo)和約束信息。駕駛員實(shí)時、正確地獲取交通標(biāo)志信息，方可保證行車安全。智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，交通標(biāo)志的識別是通過圖像識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的：首先使用車載攝像頭獲取目標(biāo)圖像，然后進(jìn)行目標(biāo)分割和特征提取，最后通過與交通標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)特征庫比較進(jìn)行交通標(biāo)志識別。（5）交通信號燈識別。交通信號燈識別包括檢測和識別兩個基本環(huán)節(jié)：首先是檢測交通信號燈，即通過視覺傳感器，從復(fù)雜的城市道路交通環(huán)境中獲取圖像，根據(jù)交通信號燈的顏色、幾何特征等信息，準(zhǔn)確檢測其位置，獲取候選區(qū)域；然后是識別交通信號燈，即對交通信號燈的候選區(qū)域進(jìn)行分析和特征提取，運(yùn)用分類算法，實(shí)現(xiàn)對其分類識別。任務(wù)工單5.2引導(dǎo)問題1：什么是路徑規(guī)劃？什么是行為決策？智能網(wǎng)聯(lián)汽車的路徑規(guī)劃是指在一定環(huán)境模型基礎(chǔ)上，通過給定起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)后，按照性能指標(biāo)規(guī)劃出一條無碰撞、能安全到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的有效路徑。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的行為決策是指通過環(huán)境感知傳感器得到交通環(huán)境信息，分析周邊環(huán)境、動態(tài)與靜態(tài)障礙物、車輛匯入及讓行規(guī)則等，并與智能駕駛庫中的經(jīng)驗(yàn)知識等進(jìn)行匹配，進(jìn)而選擇適合當(dāng)前交通環(huán)境的駕駛策略。引導(dǎo)問題2：路徑規(guī)劃的步驟有哪些？路徑規(guī)劃主要包括環(huán)境建模、路徑搜索、路徑處理三個步驟：首先建立環(huán)境模型，即將現(xiàn)實(shí)的環(huán)境進(jìn)行抽象后建立相關(guān)模型；然后根據(jù)算法進(jìn)行路徑搜索，尋找符合條件的最優(yōu)路徑；最后對最優(yōu)路徑做進(jìn)一步處理，使其成為一條實(shí)際可行的平滑路徑。引導(dǎo)問題3：建立環(huán)境模型的方法有哪些？環(huán)境建模的方法主要有可視圖法、柵格法、自由空間法和拓?fù)浞ㄋ姆N。（1）可視圖法。在位姿空間中，將運(yùn)動物體視為一點(diǎn)，用直線段將物體運(yùn)動的起點(diǎn)與所有位姿空間障礙物的頂點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)連接，并保證這些直線段不與空間中的障礙物相交，這樣就形成一張圖，稱為可視圖。由于任意兩直線段的頂點(diǎn)是可見的，所以從起點(diǎn)沿著直線段到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的所有路徑均是運(yùn)動物體的無碰撞路徑。因此，搜索最優(yōu)路徑的問題就轉(zhuǎn)化為由起點(diǎn)經(jīng)過這些可視直線段到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)所用最短距離的問題。（2）柵格法。柵格法是用柵格單元表示整個工作環(huán)境，將車輛的連續(xù)工作環(huán)境分解成一系列柵格。柵格的大小與車輛的尺寸相同。柵格可分為自由柵格和障礙物柵格兩種。自由柵格是指某一柵格范圍內(nèi)不含有任何障礙物；障礙物柵格是指某個柵格范圍內(nèi)存在障礙物。（3）自由空間法。自由空間法是采用預(yù)先定義的基本形狀（如廣義錐形和凸多邊形等）構(gòu)造自由空間，并將自由空間表示為連通圖，然后通過搜索連通圖來進(jìn)行路徑規(guī)劃。（4）拓?fù)浞?。拓?fù)浞ㄊ菍⒁?guī)劃空間分割成具有拓?fù)涮卣鞯淖涌臻g，根據(jù)彼此的連通性建立拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)上尋找起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的拓?fù)渎窂剑罱K由拓?fù)渎窂角蟪鰩缀温窂?。引?dǎo)問題4：路徑規(guī)劃的算法有哪些？常用的路徑規(guī)劃算法有概率路線圖算法、Dijkstra算法、A*算法。（1）概率路線圖算法。概率路線圖算法將路徑規(guī)劃分為兩個階段，即學(xué)習(xí)階段和查詢階段。在學(xué)習(xí)階段，先通過采樣和碰撞檢測建立完整的無向圖，以得到構(gòu)型空間的完整連接屬性；在查詢階段，利用搜索算法在路線圖上尋找路徑。（2）Dijkstra算法。Dijkstra算法是最經(jīng)典的路徑搜索算法，其計算結(jié)果的質(zhì)量穩(wěn)定、計算速度快。（3）A*算法。A*算法是目前比較常用的最短路徑啟發(fā)式搜索算法。它充分運(yùn)用問題域狀態(tài)空間的啟發(fā)信息，對問題求解選取比較適宜的估價函數(shù)，再利用估價函數(shù)的反饋結(jié)果對它的搜索戰(zhàn)略進(jìn)行動態(tài)的調(diào)節(jié)，最終得到問題的最優(yōu)解。引導(dǎo)問題5：行為決策的方法有哪些？行為決策方法包括基于規(guī)則的行為決策方法和基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的行為決策方法。（1）基于規(guī)則的行為決策方法?；谝?guī)則的行為決策方法將智能網(wǎng)聯(lián)汽車的運(yùn)動行為進(jìn)行劃分，根據(jù)當(dāng)前任務(wù)路線、交通環(huán)境、交通法規(guī)、駕駛規(guī)則等建立行為規(guī)則庫，對不同的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行行為決策邏輯推理，輸出駕駛行為控制指令，同時根據(jù)執(zhí)行端對當(dāng)前行為執(zhí)行情況的反饋，進(jìn)行實(shí)時動態(tài)調(diào)整。（2）基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的行為決策方法?；趶?qiáng)化學(xué)習(xí)的行為決策方法主要是利用智能網(wǎng)聯(lián)汽車配備的各種環(huán)境感知傳感器，來感知周邊的環(huán)境信息，并將環(huán)境信息傳遞給強(qiáng)化學(xué)習(xí)決策系統(tǒng)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)決策系統(tǒng)利用各種學(xué)習(xí)算法，對各類信息進(jìn)行分析和處理，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)做出行為決策。項目6參考答案任務(wù)工單6.1引導(dǎo)問題1：智能網(wǎng)聯(lián)汽車常用的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)有哪些？智能網(wǎng)聯(lián)汽車常用的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)有前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)、車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)、自動泊車輔助系統(tǒng)、抬頭顯示系統(tǒng)、智能座艙系統(tǒng)等。引導(dǎo)問題2：簡述前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的組成和工作原理。（1）前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的組成。前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)主要由信息采集單元、電子控制單元、顯示單元、聲光報警單元等組成。①信息采集單元通常利用毫米波雷達(dá)采集前方車輛或障礙物的距離、方位角及相對速度等信息，利用視覺傳感器采集前方車輛或障礙物的圖像，利用車輪轉(zhuǎn)速傳感器（簡稱輪速傳感器）采集自車的行駛狀態(tài)信息。②電子控制單元主要將前方車輛或障礙物的圖像，以及前方車輛或障礙物與自車的距離、方位角及相對速度等信息進(jìn)行融合，并結(jié)合自車行駛狀態(tài)信息，采用一定的決策算法對潛在的碰撞風(fēng)險進(jìn)行評估，若存在碰撞風(fēng)險，則向顯示單元或者聲光報警單元發(fā)出報警指令。③顯示單元和聲光報警單元通過聲、光等報警信號，提醒駕駛員做出應(yīng)對措施。（2）前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的工作原理。前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的工作過程可分為識別前方車輛、監(jiān)測前方車距和建立安全車距預(yù)警模型3個階段。①識別前方車輛。識別前方車輛是實(shí)現(xiàn)前向碰撞預(yù)警功能的前提。識別前方車輛時采用的傳感器有單目視覺傳感器、立體視覺傳感器、毫米波雷達(dá)等，也可采用多傳感器融合的方式。②監(jiān)測前方車距。監(jiān)測前方車距所用的傳感器有超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、視覺傳感器等。③建立安全車距預(yù)警模型。建立安全車距預(yù)警模型是前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的核心工作之一。常見的預(yù)警模型有馬自達(dá)模型、本田模型和伯克利模型。引導(dǎo)問題3：簡述自動泊車輔助系統(tǒng)的組成和工作原理。（1）自動泊車輔助系統(tǒng)的組成。自動泊車輔助系統(tǒng)主要由信息采集單元、電子控制單元、執(zhí)行單元等組成。①信息采集單元通過視覺傳感器或雷達(dá)，對路面環(huán)境和汽車位置進(jìn)行監(jiān)測，采集圖像數(shù)據(jù)及周圍物體距車身的距離數(shù)據(jù)，并傳輸給電子控制單元。②電子控制單元用于分析處理信息采集單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，得到汽車的當(dāng)前位置、目標(biāo)位置及周圍環(huán)境參數(shù)等，再以此制訂自動泊車策略，并向執(zhí)行單元發(fā)送相應(yīng)的控制信號。③執(zhí)行單元根據(jù)控制信號，精確控制轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門的開度及制動力矩的大小，完成泊車操作。（2）自動泊車輔助系統(tǒng)的工作原理。自動泊車輔助系統(tǒng)的工作過程可分為激活系統(tǒng)、車位檢測、路徑規(guī)劃、路徑跟蹤4個階段。①激活系統(tǒng)：汽車進(jìn)入停車區(qū)域并開始緩慢行駛，駕駛員可人工啟動自動泊車輔助系統(tǒng)，或者汽車根據(jù)車速等信息自行啟動自動泊車輔助系統(tǒng)。②車位檢測：通過測距傳感器、視覺傳感器等獲取環(huán)境信息，確定目標(biāo)車位。③路徑規(guī)劃：根據(jù)汽車的自身信息和獲取的環(huán)境信息，規(guī)劃一條安全的