智能汽车技术第1章绪论.pptx

智能汽车技术第第1章章 绪论绪论1.1智能汽车及其技术分级智能汽车及其技术分级1.1.1智能汽车智能汽车智能汽车（智能汽车（Intelligent Vehicles，IV图1-1）是指搭载先进传感）是指搭载先进传感系统、决策系统、执行系统，综系统、决策系统、执行系统，综合运用卫星定位导航、网络通信、合运用卫星定位导航、网络通信、大数据、云计算、人工智能等高大数据、云计算、人工智能等高新技术，具有部分或完全自动驾新技术，具有部分或完全自动驾驶功能，由单纯交通运输工具逐驶功能，由单纯交通运输工具逐步向智能移动空间转变的新一代步向智能移动空间转变的新一代汽车图图1-1 1-1 智能汽车智能汽车 由于智能汽由于智能汽车能够实现车与车能够实现车与车、车与路、车车、车与路、车与其他交通参与与其他交通参与者之间的联网通者之间的联网通信、信息共享功信、信息共享功能，因此，智能能，因此，智能汽车又称智能网汽车又称智能网联汽车联汽车（Intelligent Connected Vehicles，ICV图图1-21-2）；图1-2 智能网联汽车 由于智能汽车具有部分或完全自动驾驶功能，因此又称自动驾驶汽车由于智能汽车具有部分或完全自动驾驶功能，因此又称自动驾驶汽车（Autonomous vehicles或或Self-driving automobile。

图图1-3）图图1-3 自自动动驾驾驶驶汽汽车车自自动动驾驾驶驶汽汽车车 智能汽车是典型的高新技术综合体，是一种跨学科、跨产业领域的新兴汽车技智能汽车是典型的高新技术综合体，是一种跨学科、跨产业领域的新兴汽车技术体系在不同角度、不同背景下，对智能汽车的理解略有差异，各国对于智能汽术体系在不同角度、不同背景下，对智能汽车的理解略有差异，各国对于智能汽车的定义也略有不同，但发展智能汽车的终极目标都是一致的，即可上路安全行驶车的定义也略有不同，但发展智能汽车的终极目标都是一致的，即可上路安全行驶的无人驾驶汽车的无人驾驶汽车智能汽车技术与智能智能汽车技术与智能道路技术协同发展，共同道路技术协同发展，共同推进智能交通系统推进智能交通系统（Intelligent Traffic System，ITS）的建设和）的建设和发展未来的交通，必将发展未来的交通，必将是一个是一个“人人-车车-路路”高度高度协调统一的智能交通体系协调统一的智能交通体系（图（图1-4）图图1-4 智能交通体系智能交通体系智智能能交交通通体体系系1.1.2智能汽车技术分级智能汽车技术分级 可按照车辆自动化发展历程和自动化水平的不同对智能汽车进行技术分级，不可按照车辆自动化发展历程和自动化水平的不同对智能汽车进行技术分级，不同研究机构对智能汽车的技术分级略有不同。

同研究机构对智能汽车的技术分级略有不同1.NHTSA和和SAE对智能汽车的分级对智能汽车的分级 美国国家道路交通安全管理局（美国国家道路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration，NHTSA）将智能汽车分成）将智能汽车分成L0L4共五个级别共五个级别L0级别为人工驾驶；级别为人工驾驶；L1级别为驾驶辅助；级别为驾驶辅助；L2级别为部分自动驾驶；级别为部分自动驾驶；L3级别为有级别为有条件的（特定场景）自动驾驶；条件的（特定场景）自动驾驶；L4级别为高度自动驾驶，亦即自动（无人）驾驶级别为高度自动驾驶，亦即自动（无人）驾驶L4级别的智能汽车可以实现真正的自动驾驶，能够在确保安全的前提下，优质级别的智能汽车可以实现真正的自动驾驶，能够在确保安全的前提下，优质高效地完成驾驶任务高效地完成驾驶任务美国美国SAE发布的发布的J3016将将NHTSA分级中的分级中的L4级别细化为级别细化为SAE L4和和SAE L5两个两个级别表1-1 NHTSA和SAE对智能汽车的技术分级 其中，相关技术术语的含义如下：其中，相关技术术语的含义如下：（2）车辆的横向控制和纵向控制）车辆的横向控制和纵向控制 如图如图1-5所示，车辆的横所示，车辆的横向运动控制是指在动态驾驶任向运动控制是指在动态驾驶任务中沿着务中沿着Y轴的实时车辆运动轴的实时车辆运动控制；车辆的纵向运动控制是控制；车辆的纵向运动控制是指在动态驾驶任务中沿着指在动态驾驶任务中沿着X轴轴的实时车辆运动控制。

的实时车辆运动控制动态驾驶任务（动态驾驶任务（Dynamic Driving Task，DDT）是在道路交通中操作车辆所需的）是在道路交通中操作车辆所需的所有实时操作和策略功能所有实时操作和策略功能1）动态驾驶任务）动态驾驶任务图图1-5 车辆运动参考坐标系车辆运动参考坐标系（3）设计运行范围）设计运行范围 设计运行范围（设计运行范围（Operational Design Domain，ODD）亦称设计运行区域，是）亦称设计运行区域，是指设计时确定的智能汽车能够实现驾驶自动化所需的条件（包括本车技术条件和指设计时确定的智能汽车能够实现驾驶自动化所需的条件（包括本车技术条件和外部环境条件），如车速条件、道路条件、交通状况、天气状况和光照状况等外部环境条件），如车速条件、道路条件、交通状况、天气状况和光照状况等4）动态驾驶任务接管）动态驾驶任务接管 动态驾驶任务接管（动态驾驶任务接管（Dynamic Driving Task Fallback，DDTF），亦称动态驾），亦称动态驾驶任务后援，是指当发生即将超出设计运行范围、驾驶自动化系统失效或车辆其他驶任务后援，是指当发生即将超出设计运行范围、驾驶自动化系统失效或车辆其他系统失效等不满足设计运行条件的情况时，由用户接管或由驾驶自动化系统执行最系统失效等不满足设计运行条件的情况时，由用户接管或由驾驶自动化系统执行最小风险策略的后备支援行为。

小风险策略的后备支援行为其中，最低风险条件（其中，最低风险条件（Minimal Risk Condition，MRC）是一种稳定、停止的）是一种稳定、停止的状态，当给定的行程不能或不应继续时，用户或驾驶辅助系统可在执行状态，当给定的行程不能或不应继续时，用户或驾驶辅助系统可在执行DDTF接管接管后驾驶车辆，以降低碰撞风险，确保行车安全后驾驶车辆，以降低碰撞风险，确保行车安全2.中国对智能汽车的分级中国对智能汽车的分级 我国现行国家标准我国现行国家标准GB/T 40429-2021汽车驾驶自动化分级汽车驾驶自动化分级将智能汽车驾驶自将智能汽车驾驶自动化技术等级分成级至级，共六个级别，与动化技术等级分成级至级，共六个级别，与SAE的分类方法基本一致的分类方法基本一致表表1-2 我国对智能汽车的技术分级我国对智能汽车的技术分级1.2智能汽车技术的发展智能汽车技术的发展1.2.1发展智能汽车的意义发展智能汽车的意义 研究和发展智能汽车技术，构建智能交通系统，极具重要的战略意义：研究和发展智能汽车技术，构建智能交通系统，极具重要的战略意义：1.提升交通安全提升交通安全2.减少交通拥堵减少交通拥堵3.减轻驾驶负担减轻驾驶负担4.节约土地资源节约土地资源5.降低环境污染降低环境污染6.促进产业发展促进产业发展1.2.2智能汽车技术发展路线智能汽车技术发展路线 目前，智能汽车技术发展形成了渐进式和颠覆式两种技术路线。

目前，智能汽车技术发展形成了渐进式和颠覆式两种技术路线1.渐进式发展路线渐进式发展路线 渐进式发展路线以传统汽车制造商为主导，通过逐步提高汽车智能化水平，沿渐进式发展路线以传统汽车制造商为主导，通过逐步提高汽车智能化水平，沿着辅助驾驶、部分自动驾驶、高度自动驾驶和完全自动驾驶的方向分阶段发展着辅助驾驶、部分自动驾驶、高度自动驾驶和完全自动驾驶的方向分阶段发展2.颠覆式发展路线颠覆式发展路线 颠覆式发展路线以信息技术（颠覆式发展路线以信息技术（Information Technology，IT）企业为主导，力图）企业为主导，力图突破汽车智能化逐级发展的思路，直接实现车辆的高度突破汽车智能化逐级发展的思路，直接实现车辆的高度/完全自动驾驶颠覆式发展完全自动驾驶颠覆式发展路线的研发难度大，很难实现一蹴而就，但其研究成果已经很好地用到渐进式发展路线的研发难度大，很难实现一蹴而就，但其研究成果已经很好地用到渐进式发展路线的各个阶段路线的各个阶段美国国防部从美国国防部从20世纪世纪80年代就开始资助信息技术企业和研究机构进行颠覆式自年代就开始资助信息技术企业和研究机构进行颠覆式自动驾驶技术在军事领域的应用研究。

动驾驶技术在军事领域的应用研究Waymo公司（原为谷歌子公司，现在已经独立运营）公司（原为谷歌子公司，现在已经独立运营）2009年开始自动驾驶技术年开始自动驾驶技术研究，研究，2010年进行了自动驾驶汽车城市路况测试，年进行了自动驾驶汽车城市路况测试，2011年获得自动驾驶授权，目前年获得自动驾驶授权，目前其研发的自动驾驶汽车已经被美国车辆安全监管机构认为符合联邦法律其研发的自动驾驶汽车已经被美国车辆安全监管机构认为符合联邦法律百度公司是国内最早布局智能汽车车路协同的信息技术企业之一，目前百度拥百度公司是国内最早布局智能汽车车路协同的信息技术企业之一，目前百度拥有一系列场景数据积累为百度布局车路协同、智能交通奠定了基础有一系列场景数据积累为百度布局车路协同、智能交通奠定了基础如图如图1-6所示，基于百所示，基于百度阿波罗（度阿波罗（Apollo）自动）自动驾驶平台的自动驾驶汽车驾驶平台的自动驾驶汽车已在全国多地开展了商业已在全国多地开展了商业化运营图图1-6 基于百度基于百度 Apollo自动驾驶平台的自动驾驶汽车自动驾驶平台的自动驾驶汽车图图1-6 基于百度基于百度 Apollo自动驾驶平台的自动驾驶汽车自动驾驶平台的自动驾驶汽车1.3智能汽车的技术体系智能汽车的技术体系 智能汽车涉及整车零部件、信息通信、智能交通、高精地图定位等多领域技术，智能汽车涉及整车零部件、信息通信、智能交通、高精地图定位等多领域技术，从宏观上看，可将其技术体系划分为从宏观上看，可将其技术体系划分为“三横两纵三横两纵”架构模式（图架构模式（图1-7）。

图图1-7 智智能能汽汽车车的的“三三横横两两纵纵”技技术术体体系系 智能汽车的技术架构是一个跨学科、跨领域的庞大复杂的技术体系，通过智能汽车的技术架构是一个跨学科、跨领域的庞大复杂的技术体系，通过“端端-管管-云云”配合，实现配合，实现“人人-车车-路路”协同，将协同，将“聪明的车聪明的车”与与“智慧的路智慧的路”相结合，构相结合，构建智能交通系统，营造智慧城市，建设人类美好的生活家园建智能交通系统，营造智慧城市，建设人类美好的生活家园图图1-7 智智能能汽汽车车的的“三三横横两两纵纵”技技术术体体系系 智能汽车的研发技术体系主要包括环境感知技术、决策规划技术、集成控制技智能汽车的研发技术体系主要包括环境感知技术、决策规划技术、集成控制技术和测试评价技术四个方面对于智能自动驾驶汽车，还涉及到车辆与环境的信息术和测试评价技术四个方面对于智能自动驾驶汽车，还涉及到车辆与环境的信息交互（交互（V2X通信）问题以及车通信）问题以及车-路路-云协同问题云协同问题1.3.1环境感知技术环境感知技术 环境感知技术可以为智能环境感知技术可以为智能汽车提供道路交通环境、障碍汽车提供道路交通环境、障碍物位置、动态目标运动状态、物位置、动态目标运动状态、交通信号标志、自身位置等一交通信号标志、自身位置等一系列重要信息，是其他功能模系列重要信息，是其他功能模块的基础，是实现辅助驾驶与块的基础，是实现辅助驾驶与自动驾驶的前提条件。

自动驾驶的前提条件图图1-8 环境感知技术体系环境感知技术体系1.3.2决策规划技术决策规划技术 决策规划技术是智能汽车的控制中枢，相当于人类的大脑，其主要作用是依据决策规划技术是智能汽车的控制中枢，相当于人类的大脑，其主要作用是依据感知层处。