第一章-智能网联汽车技术综述

授课教师：机械工业出版社智能网联汽车技术概述◣第一章智能网联车技术综述XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX学校/学院学习目标1能够了解智能网联汽车的定义2能够知道智能网联汽车技术的组成3能够熟悉智能网联汽车行业背景4能够知道国外智能网联汽车的发展现状5能够知道国内智能网联汽车的发展现状6能够知道智能网联行业的发展潜力•智能网联汽车的发展背景01智能网联汽车定义•请观看视频，并说说未来的出行会是什么样？智能网联汽车定义•请说说：什么是智能网联汽车？•根据《国家车联网产业标准体系建设指南》对智能网联汽车定义：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。智能网联汽车定义•那么，什么是车联网？•车联网产业是依托信息通信技术，通过车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位连接和数据交互，提供综合信息服务，形成汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合的新型产业形态。智能网联汽车定义•根据我国《智能网联汽车技术路线图》的解释，智能网联汽车具有两个层面：一是智能化，二是网联化。请说说在智能化与网联化层面分别定义了哪些内容？•在智能化层面，汽车配备了多种传感器（摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达），实现对周围环境的自主感知，通过一系列传感器信息识别和决策操作，汽车按照预定控制算法的速度与预设定交通路线规划的寻径轨迹行驶。•在网联化层面，车辆采用新一代移动通信技术（LTE-V、5G等），实现车辆位置信息、车速信息、外部信息等车辆信息之间的交互，并由控制器进行计算，通过决策模块计算后控制车辆按照预先设定的指令行驶，进一步增强车辆的智能化程度和自动驾驶能力。智能网联汽车定义•我国在智能化的定义中分为哪五个层次？智能化等级等级名称等级定义控制监视失效应对典型工况人监控驾驶环境1（DA）驾驶辅助通过环境信息对方向和加减速中的一项操作提供支援，其他驾驶操作都由人操作。人与系统人人车道内正常行驶，高速公路无车道干涉路段，泊车工况。2（PA）部分自动驾驶通过环境信息对方向和加减速中的多项操作提供支援，其他驾驶操作都由人操作人与系统人人高速公路及市区无车道干涉路段，换道、环岛绕行、拥堵跟车等工况。自动驾驶系统（“系统”）监控驾驶环境3（CA）有条件自动驾驶由无人驾驶系统完成所有驾驶操作，根据系统请求，驾驶员需要提供适当的干预。系统系统人高速公路正常行驶工况，市区无车道干涉路段。4（HA）高度自动驾驶由无人驾驶系统完成所有驾驶操作，特定环境下系统会向驾驶员提出响应请求，驾驶员可以对系统请求不进行响应。系统系统系统高速公路全部工况及市区有车道干涉路段。5（FA）完全自动驾驶无人驾驶系统可以完成驾驶员能够完成的所有道路环境下的驾驶操作。系统系统系统所有形式工况智能网联汽车定义•我国在网联化方面等级是如何划分的？网联化等级等级名称等级定义控制典型信息传输需求1网联辅助信息交互基于车-路、车-后台通信，实现导航等辅助信息的获取以及车辆行驶与驾驶员操作等数据的上传。人地图、交通流量、交通标志、油耗、里程等信息。传输实时性、可靠性要求较低。2网联协同感知基于车-车、车-路、车-人、车-后台通信，实时获取车辆周边交通环境信息，与车载传感器的感知信息融合，作为车辆自动驾驶决策与控制系统的输入。人与系统周边车辆/行人/非机动车位置、信号灯相位、道路预警等信息。传输实时性、可靠性要求较高。3网联协同决策与控制基于车-车、车-路、车-人、车-后台通信，实时并可靠获取车辆周边交通环境信息及车辆决策信息，车-车、车-路等各交通参与者之间信息进行交互融合，形成车-车、车-路等各交通参与者之间的协同决策与控制。人与系统车-车、车-路间的协同控制信息。传输实时性、可靠性要求最高。智能网联汽车定义•请参考下图说说智能网联汽车相关概念关系？智能网联汽车定义•智能网联汽车关键技术请补充以下说明：•环境感知技术包括哪些内容？•智能决策技术包括哪些内容？•控制执行技术包括哪些内容？•V2X通信技术包括哪些内容？•云平台和大数据技术包括哪些内容？•信息安全技术包括哪些内容？•高精度地图和高精度定位技术包括哪些内容？•标准与法规包括哪些内容？•试验评价包括哪些内容？感知系统决策系统执行系统汽车传感器技术信息通信交通运输智能网联汽车定义•智能网联汽车将具备如下五大功能请补充如下说明：•空中升级包括哪些内容？•安全提醒包括哪些内容？•车辆维修包括哪些内容？•紧急救援包括哪些内容？•个性化定制包括哪些内容？空中升级安全提醒车辆维修紧急救援个性化定制智能网联汽车的组成•智能网联汽车智能驾驶的核心技术由环境感知层、智能决策层以及控制和执行层组成。•1.环境感知层•环境感知层的主要功能是通过车载环境感知技术、卫星定位技术、4G/5G及V2X无线通信技术等，实现对车辆自身属性和车辆外在属性（如道路、车辆和行人等）静、动态信息的提取和收集，并向智能决策层输送信息。智能网联汽车的组成•2.智能决策层•智能决策层的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融合，对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别，决策分析和判断车辆驾驶模式和将要执行的操作，并向控制和执行层输送指令。智能网联汽车的组成•3.控制和执行层•控制执行层的主要功能是根据功能决策层的指令对车辆进行操作和协调，为联网车辆提供道路交通信息、安全信息、娱乐信息、救援信息、商务办公、在线消费等，以保护汽车安全、舒适驾驶。比较传统车辆，智能网联汽车在功能上主要增加了环境感知和定位系统、无线通信系统、车辆自组织网络系统和先进的驾驶辅助系统。智能网联行业背景分析•1.世界自动驾驶汽车技术的发展历程智能网联行业背景分析智能网联行业背景分析•2.中国自动驾驶汽车技术的发展历程•20世纪90年代初由北京理工大学、南京理工大学、国防科技大学、清华大学和浙江大学联合研制的ATB-1，之后研究ATB-2，与第一代相比，速度增加了3-4倍•2003年，国防科技大学与一汽合作的红旗CA7460实现了高速公路自动驾驶示范，最高时速170Km/小时，可以实现自动超车。•2011年7月，国防科技大学自主研发的红旗HQ3无人驾驶汽车首次完成了长沙至武汉286Km的高速全程无人驾驶试验，•2015年12月，百度和宝马的无人驾驶汽车在G7“五环高速-奥林匹克森林公园”路线上来回行驶，吸引了无数眼球。智能网联行业背景分析•在时代发展背景下，国家对智能网联汽车产业战略发展的迫切要求•目前，美国、欧洲、日本等发达国家和地区也已将智能网联汽车作为汽车产业未来发展的重要方向，加快产业布局。跨国汽车企业已经实现了一些L2级自动驾驶汽车的批量生产。一些高端品牌率先推出L3级自动驾驶汽车，以谷歌为代表的新技术力量也在积极进行全自动驾驶技术L4级、L5级的开发和测试。智能网联行业背景分析•自动驾驶车辆道路测试•北京市于2017年12月发布《北京市自动驾驶车辆道路测试管理实施细则（试行）》及相关文件，确定33条、共计105公里开放测试道路，已发放首批试验用临时号牌。如图1-7所示，上海市2018年3月发布《上海市智能网联汽车道路测试管理办法（试行）》，划定第一阶段5.6公里开放测试道路，并发放第一批测试号牌。重庆、保定也相继发布了相应的道路测试实施细则。智能网联汽车行业背景分析•2018年4月，我国工业和信息化部颁发了《智能网联汽车道路测试管理规范》测试主体单位性质业务范围事故补偿能力测试评估能力事件记录分析能力对法律法规遵守试验车辆注册登记强制性项目检查人机控制模式转换数据记录实时回传特定区域测试第三方机构检测验证测试驾驶人签订劳动合同或劳务合同经过驾驶培训无重大交通违章违法记录驾龄3年以上，自动驾驶50小时以上最近连续3个记分周期内无记满12分无服用禁止精神药品麻醉品记录法律、法规规定的其他条件智能网联汽车道路测试管理规范中国汽车工程研究院推出来的i-VISTA功能场景建设标准•智能网联汽车的发展趋势02国外智能网联汽车的发展现状•1.美国自动驾驶技术发展•在美国、欧洲、日本等发达国家和地区，自动驾驶技术是未来交通发展的重要方向。在技术研发、道路测试、标准法规和政策等方面，为智能网联汽车的发展提供了条件。为了加快自动驾驶商业化的政策支持，我国在这方面的研究也很活跃，为自动驾驶技术的开发和测试创造了坚实的基础。•问题思考：为什么大家都在发展自动驾驶，与传统的汽车比较有哪些优势？国外智能网联汽车的发展现状•美国自动驾驶技术典型代表——GoogleWaymo国外智能网联汽车的发展现状•美国对自动驾驶技术的发展在政策上做了工作与支持？•早在2013年，美国公路交通安全管理局就发布了《关于自动驾驶仪车辆控制政策的初步意见》，并制定了支持自动驾驶技术发展和推广的自动驾驶考试标准。•2016年9月，为有效利用技术变化提供指导，美国交通部发布了一项《联邦自动驾驶汽车政策》，为自动驾驶安全部署提供政策监管框架。•2017年9月，发布了一项车辆升级与驾驶政策《自动驾驶系统：安全愿景2.0》，该政策不仅被业界视为自动驾驶汽车发展的指导方针，而且代表了联邦政府对自动驾驶的态度。国外智能网联汽车的发展现状•2017年9月，美国众议院一致通过了《自动驾驶法案（SELFDRIVEACT，H.R.3388）》•参考ppt中的备注，通读美国的自动驾驶法案。•请说明：自动驾驶法案对自动驾驶汽车技术的发展做了哪些重要的规定？请参考备注：第1章简称；目录第2章目的第3章美国交通安全管理局和宪法对自动驾驶汽车的管理第4章更新的或新的高度自动化车辆的汽车安全标准第5章自动驾驶系统的网络安全第6章一般豁免第7章机动车检测和评估第8章提供给潜在买家的高度自动化驾驶系统的信息第9章高度自动化车辆咨询委员会第10章后座乘客警报系统第11章前照灯第12章高度自动化车辆所需的隐私保护计划国外智能网联汽车的发展现状•《未来交通准备：自动驾驶3.0》•2018年10月，最新发布的《未来交通准备：自动驾驶3.0》表明美国运输部将努力消除妨碍自主车辆发展的政策和法规，并支持将自主车辆纳入整个运输系统。国外智能网联汽车的发展现状•自动驾驶路试法规出台•2011年，内华达州率先通过了汽车驾驶汽车立法，解决了州公路上自驾汽车的路试问题。•2012年9月，加州出台了自动驾驶的汽车驾驶法规。随后，包括佛罗里达州、哥伦比亚特区和密歇根州在内的数十个州颁布了数十项自主车辆交通政策和法规•2018年2月底，加州再次放宽了允许无人驾驶汽车方向盘后面的人在路上行驶的政策，本规定自2018年4月2日起已经开始施行。国外智能网联汽车的发展现状•2.德国自动驾驶汽车技术发展现状•欧盟于2012年颁布法规，要求所有商用车在2013年11月之前安装AEB紧急自动刹车系统。自2014年起，在欧盟市场销售的所有新车都必须配备AEB，没有该系统的车辆不符合E-NCAP五星级安全认证。国外智能网联汽车的发展现状•《维也纳道路交通公约》与《道路交通法修订案》•请回答：德国再《维也纳道路交通公约》与《道路交通法修订案》中做了哪些重要的修订？国外智能网联汽车的发展现状•自动驾驶道德标准•请回答：德国的自动驾驶道德标准里有哪些重要的内容？有哪些重要的意义？国外智能网联汽车的发展现状•3.英国自动驾驶汽车技术发展现状•英国政府设立了2亿英镑的特别基金促进英国自动驾驶技术的研究、开发和部署。•2017年2月，英国政府颁布了《汽车技术与航空法》•2017年8月，英国交通部和国家基础设施保护中心发布了《联网和自主车辆网络安全的关键原则》。•请回答：《联网和自主车辆网络安全的关键原则》里涵盖了哪些内容？国外智能网联汽车的发展现状•4.法国自动驾驶汽车技术发展现状•早在2014年，法国就公布了自动驾驶汽车的路线图。政府将在未来三年投资1亿欧元测试自动驾驶汽车。2016年8月，法国