清华大学-自动驾驶技术概论第一章
合集下载
清华大学-自动驾驶技术概论第四章
图 4.6 NVIDIA PX
硬件参考平台
计算平台
基于DSP的自动驾驶计算平台
德州仪器的TDA2x SoC是基于 DSP的自动驾驶计算平台。该 计算平台有两个浮点DSP内核 C66x和四个专为视觉处理设计 的完全可编程的视觉加速器， 可实现各摄像头应用同步运行 ，用于车道保持、自适应巡航 、目标检测等驾驶功能。同时 ，该计算平台也可用于摄像头 、雷达等感知传感器的数据融 合处理。图4.7为TDA2x SoC计 算平台。
图 4.4 摄像头
硬件参考平台
传感器平台：
雷达传感器在自动驾驶中应用最为广泛，类别最多，包括激 光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等。
➢ GNSS/IMU组合导航系统：GNSS通常辅助以惯性传感器（IMU ）用来增强定位的精度。这两种传感器的数据通过卡尔曼滤 波技术实时融合，可以实现导航设备的优势互补，提高定位 精度和适用范围。图4.5为GNSS/IMU组合导航系统。
智能驾驶丛书（第一册）
智能驾驶技术丛书（第一册）
自动驾驶技术概论
本书思维导图
本章思维导图
Chapter 4 自动驾驶汽车开发平台
Outline
开发平台概述 硬件参考平台 软件开源平台 整体开放平台 安全解决方案
开发平台概述
自动驾驶汽车是一个集环境感知、规划决策、智能控制 等众多自动驾驶功能模块为一体的综合系统，涉及传感 、通讯、计算机、电子、自动控制、车辆动力学等众多 技术领域。跨学科、多交叉的自动驾驶汽车开发需要相 关技术人员可以模块化并行开发各个子系统。
自动驾驶系统涵盖多个软件模块，如感知、规划、控制等， 同时整合了各硬件模块，如传感器模块、计算平台、线控车 辆等。软硬件资源的有效调配十分关键，需要一个稳定、可 靠的操作系统平台搭建自动驾驶软件模块。
第一章-智能网联汽车技术综述
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
人监控驾驶环境
控制
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
2（PA）
部分自动驾 通过环境信息对方向和加减速中的多项操作提供支
驶
援，其他驾驶操作都由人操作
人与系统
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
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
中国汽车工程研究院推出来的i-VISTA功能场景建设标准
02 •智能网联汽车的发展趋势
国外智能网联汽车的发展现状
• 1.美国自动驾驶技术发展
• 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》
自动驾驶系统（“系统”）监控驾驶环境
监视 人 人
失效应对
典型工况
车道内正常行驶，高速公
人
路无车道干涉路段，泊车
工况。
高速公路及市区无车道干
人
涉路段，换道、环岛绕行、
拥堵跟车等工况。
3（CA）
有条件自动 由无人驾驶系统完成所有驾驶操作，根据系统请求， 驾驶 驾驶员需要提供适当的干预。
系统
4（HA） 5（FA）
智能网联行业背景分析
自动驾驶典型算法-概述说明以及解释
自动驾驶典型算法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述自动驾驶技术是当今智能交通领域中的热点研究方向之一，它通过计算机视觉、传感器数据处理和智能控制算法等技术手段，使汽车能够在没有人类干预的情况下进行自主导航和驾驶。
随着人工智能和机器学习领域的不断发展，自动驾驶技术不仅成为汽车制造商和科技公司的重点关注领域，也受到了广大消费者的高度关注。
本篇文章主要介绍了自动驾驶典型算法的原理、实现方法和应用场景。
作为自动驾驶技术的核心，算法是实现自主导航和安全驾驶的关键。
本文将着重介绍三种典型算法，分别是算法A、算法B和算法C，并对它们的原理、实现方法和应用场景进行详细说明。
通过深入了解这些典型算法，读者可以更好地理解自动驾驶技术的工作原理和应用范围。
此外，本文还将探讨当前自动驾驶技术面临的挑战和未来发展方向，为读者提供一个对未来自动驾驶技术的展望。
在接下来的正文部分，我们将依次介绍算法A、算法B和算法C的原理、实现方法和应用场景。
通过全面的介绍和分析，读者可以了解这些算法的特点、优势和潜在应用领域。
最后，在结论部分，我们将对本文的内容进行总结，并对未来自动驾驶技术的发展方向进行展望。
通过本文的阅读，读者将获得一份关于自动驾驶典型算法的全面指南，以便更好地理解和关注这一前沿领域的发展动态。
1.2 文章结构本文主要介绍自动驾驶典型算法。
文章由引言、正文和结论三个部分组成。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
- 概述：简要介绍自动驾驶技术的背景和意义，说明自动驾驶在实际应用中的前景和现实需求。
- 文章结构：对整篇文章的结构进行说明，包括各个章节的内容概述和串联关系，以便读者了解文章整体框架。
- 目的：明确本文的目的，即介绍自动驾驶典型算法的原理、实现方法和应用场景，以期增进读者对自动驾驶技术的理解和认识。
正文部分由多个章节组成，每个章节分别介绍一个典型算法的原理、实现方法和应用场景。
- 算法A：详细介绍算法A的原理、实现方法和在自动驾驶系统中的应用场景。
自动驾驶与人工智能研究报告
2018自动驾驶与人工智能研究报告 AMiner研究报告第一期Contents目录1 人工智能篇人工智能 (2)人工智能发展路线图 (3)人工智能的定义 (3)人工智能的起源 (3)人工智能的发展 (4)中国人工智能的发展 (5)全球人工智能研究 (7)全球人工智能研究学者数量分布 (7)人工智能研究流派 (9)活跃度较高的学者 (13)全球人工智能发展趋势 (14)中国人工智能研究 (15)中国人工智能的领域分类 (15)中国人工智能学者现状 (16)中国人工智能论文现状 (19)中国人工智能专利现状 (22)人工智能在中国的应用实践 (24)虚拟现实 (25)深度学习应用 (25)计算机视觉 (27)语音技术 (27)中国人工智能的机遇和挑战 (28)中国人工智能拥有的机遇 (28)中国人工智能遭遇的挑战 (31)小结 (32)2汽车研究领域篇汽车研究领域 (34)汽车研究领域创新趋势 (34)汽车研究 (37)全球汽车研究学者数量分布及产业发展 (37)中国汽车领域研究学者数量分布及产业发展 (37)汽车研究流派 (38)活跃度较高的研究学者 (39)汽车研究领域发展趋势分析 (39)3 人工智能+汽车篇人工智能+汽车 (42)无人驾驶研究 (42)无人驾驶的等级 (43)无人驾驶涉及的新技术 (44)无人驾驶的决策模型 (46)无人驾驶产业 (49)自动驾驶汽车的商用 (49)增强学习在无人驾驶中的应用 (49)增强学习在无人驾驶中的优势 (50)增强学习在无人驾驶中的未来 (51)交叉创新笛卡尔智能分析 (51)历史热点分析 (54)Genomics（AI）& Real Time（Vehicle） (54)未来趋势分析 (56)参考文献 (57)扫描订阅摘要随着人工智能（Artificial Intelligence，AI）高速发展与应用，计算机技术已经进入以人工智能为代表的新信息技术时代——智能技术时代。
自动驾驶技术的发展与法律法规分析培训ppt (3)
社会公系统的感知、决策和执行能力，降低安全风险。
技术研发与创新
制定和完善相关法律法规，规范自动驾驶技术的研发、测试和商业化应用。
法律法规制定与完善
建立自动驾驶技术的伦理原则和标准，指导安全与道德决策，促进社会公平与包容性。
伦理原则与标准
加强社会参与和公众教育，提高公众对自动驾驶技术的认知和理解，促进社会共识和包容性。
社会参与与公众教育
05
自动驾驶未来发展与政策建议
技术进步
随着传感器、算法和计算能力的不断提升，自动驾驶系统的判断和决策能力将更加精准和可靠。
政府应与行业合作，制定自动驾驶技术的安全标准和测试规范，确保技术成熟并降低安全风险。
制定技术标准和安全规范
完善法律法规
鼓励创新与研发
加强国际合作
针对自动驾驶技术的特点，政府应修订道路交通法律法规，明确自动驾驶车辆的责任和义务。
政府可以通过财政支持、税收优惠等措施，鼓励企业加大在自动驾驶技术研发方面的投入。
各国政府应加强在自动驾驶技术领域的国际合作，共同制定国际标准和法规，促进技术交流与共享。
THANKS
感谢观看
多种技术路线并存
随着技术的不断成熟，自动驾驶的商业化落地正在加速，包括出租车、公交、物流等多个领域。
商业化落地加速
随着人工智能、传感器等技术的不断发展，自动驾驶技术将不断取得突破。
技术不断创新
法规不断完善
商业化落地加速
随着自动驾驶技术的广泛应用，相关法律法规也将不断完善，为自动驾驶技术的发展提供保障。
随着技术的成熟和法律法规的完善，自动驾驶的商业化落地将进一步加速。
03
02
01
挑战
自动驾驶技术仍面临诸多挑战，如安全问题、技术难题、法律法规限制等。
技术研发与创新
制定和完善相关法律法规，规范自动驾驶技术的研发、测试和商业化应用。
法律法规制定与完善
建立自动驾驶技术的伦理原则和标准，指导安全与道德决策，促进社会公平与包容性。
伦理原则与标准
加强社会参与和公众教育，提高公众对自动驾驶技术的认知和理解，促进社会共识和包容性。
社会参与与公众教育
05
自动驾驶未来发展与政策建议
技术进步
随着传感器、算法和计算能力的不断提升，自动驾驶系统的判断和决策能力将更加精准和可靠。
政府应与行业合作，制定自动驾驶技术的安全标准和测试规范，确保技术成熟并降低安全风险。
制定技术标准和安全规范
完善法律法规
鼓励创新与研发
加强国际合作
针对自动驾驶技术的特点，政府应修订道路交通法律法规，明确自动驾驶车辆的责任和义务。
政府可以通过财政支持、税收优惠等措施，鼓励企业加大在自动驾驶技术研发方面的投入。
各国政府应加强在自动驾驶技术领域的国际合作，共同制定国际标准和法规，促进技术交流与共享。
THANKS
感谢观看
多种技术路线并存
随着技术的不断成熟，自动驾驶的商业化落地正在加速，包括出租车、公交、物流等多个领域。
商业化落地加速
随着人工智能、传感器等技术的不断发展，自动驾驶技术将不断取得突破。
技术不断创新
法规不断完善
商业化落地加速
随着自动驾驶技术的广泛应用，相关法律法规也将不断完善，为自动驾驶技术的发展提供保障。
随着技术的成熟和法律法规的完善，自动驾驶的商业化落地将进一步加速。
03
02
01
挑战
自动驾驶技术仍面临诸多挑战，如安全问题、技术难题、法律法规限制等。
清华大学-自动驾驶系统设计及应用第二章
举例来说，由于气囊的错误弹起可导致乘员受到伤害并引发车祸 ，对气囊开启的控制就属于功能安全的范畴。
汽车安全概述
预期功能安全（Safety Of The Intended Function, SOTIF）：处理系统正常工作 状态下因有限的性能所带来的安全问题 （如车体物理属性，雷达等传感器有限 的分辨率等）。
内部安全需要最大限度地减少交通事故 对车辆内人员的伤害。
外部安全需要最大限度地减少道路交通 碰撞和车辆以外的人员（行人，骑自行 车人）的伤害。
汽车安全概述
汽车整体系统的安全性需要通过多种安 全措施实现。
这些措施以各种技术（例如机械、液压 、气动、电气、电子、可编程电子等等 ）实施，并应用于开发过程的各个层面 。
智能驾驶的功能安全设计
系统工程开发流程 V 模型
智能驾驶的功能ห้องสมุดไป่ตู้全设计
ISO26262 章节分布结构
智能驾驶的功能安全设计
ISO26262汽车功能安全生命周期
智能驾驶的功能安全设计
功能安全与产品开发 在 V模型中的相互影响
智能驾驶的功能安全设计
ASIL（汽车安全完整性等级） : ISO26262中 使用汽车安全完整性等级对危害进行评级 分 类 ， 并 按 程 度 高 低 分 为 五 个 级 别 （ QM 以及ASIL A, B, C, D）—危害越大则对应的 ASIL 级别也越高。ASIL A 为最低安全完整 性级别。
硬件随机失效则是由于硬件材料老化引 起的物理性硬件失灵。
ASIL分解与冗余功能安全
ISO26262提供了一系列的过程管理建议 与系统设计与检测建议，以规范系统设 计并加强对开发活动的约束，从而达到 提高系统设计质量与可靠性的目的。
汽车安全概述
预期功能安全（Safety Of The Intended Function, SOTIF）：处理系统正常工作 状态下因有限的性能所带来的安全问题 （如车体物理属性，雷达等传感器有限 的分辨率等）。
内部安全需要最大限度地减少交通事故 对车辆内人员的伤害。
外部安全需要最大限度地减少道路交通 碰撞和车辆以外的人员（行人，骑自行 车人）的伤害。
汽车安全概述
汽车整体系统的安全性需要通过多种安 全措施实现。
这些措施以各种技术（例如机械、液压 、气动、电气、电子、可编程电子等等 ）实施，并应用于开发过程的各个层面 。
智能驾驶的功能安全设计
系统工程开发流程 V 模型
智能驾驶的功能ห้องสมุดไป่ตู้全设计
ISO26262 章节分布结构
智能驾驶的功能安全设计
ISO26262汽车功能安全生命周期
智能驾驶的功能安全设计
功能安全与产品开发 在 V模型中的相互影响
智能驾驶的功能安全设计
ASIL（汽车安全完整性等级） : ISO26262中 使用汽车安全完整性等级对危害进行评级 分 类 ， 并 按 程 度 高 低 分 为 五 个 级 别 （ QM 以及ASIL A, B, C, D）—危害越大则对应的 ASIL 级别也越高。ASIL A 为最低安全完整 性级别。
硬件随机失效则是由于硬件材料老化引 起的物理性硬件失灵。
ASIL分解与冗余功能安全
ISO26262提供了一系列的过程管理建议 与系统设计与检测建议，以规范系统设 计并加强对开发活动的约束，从而达到 提高系统设计质量与可靠性的目的。
清华大学-自动驾驶汽车决策与控制第一章
(4)Level 3：有条件的自动驾驶。即在有限的条件下实现自动控制，例如，在预 先设定的路段（例如高速，低流量的城市路段）中，自动驾驶系统可以独立负责 整个车辆的控制，然而，在特殊紧急情况下，驾驶员仍然需要接管，但系统需为 驾驶员预留足够的警告时间。 Level 3级别将解放驾驶员，无需随时监控道路状 况，将驾驶安全主控权交给车辆自动驾驶系统。
第四章 车辆运动规划
自动驾驶 汽车决策 与控制
第五章 自动驾驶车辆控制
第六章 基于APOLLO平台的
决策与控制实践
车辆可行驶区域生成
车辆局部轨迹规划 驾驶舒适度评价体系
车辆运动控制理论
车辆模型 车辆运动控制 APOLLO平台安装简介 基于本地APOLLO环境的 PLANNING模块调试 APOLLO仿真平台 APOLLO案例分析
SAE年9月发布关 于自动化车辆的测试与部署政策指引时，明确将SAE International J3016标准确 立为自动驾驶车辆定义的全球行业参照标准。在此之后，来自全球各地的多家企业 单位都认可并效仿该标准，评定和研发自身的自动驾驶产品。
自动驾驶汽车技术架构
1. SAE与NHTSA自动驾驶分级
自动驾驶技术的发展并非一蹴而就， 从手动驾驶到完全自动驾驶，其间需 要经历相当长的缓冲时期。统一自动 驾驶等级的概念对于这一发展过程具 有非常重要的意义，它有助于消除人 们对自动驾驶概念的混淆，实现对不 同自动驾驶能力的区分和定义。
当前，全球汽车行业中两个最权威的分级系统由美国国家公路交通安全管理局（ NHTSA）和国际自动化工程师协会（SAE）提出。2013年，美国国家公路交通 安全管理局首次发布了自动驾驶汽车分级标准，对自动化的描述分为了五个层级 。2014年1月，SAE制定了J3016自动驾驶分级标准。对自动化的描述分为了L0L5这6个等级，以区分不同层次的自动驾驶技术之间的差异。
第四章 车辆运动规划
自动驾驶 汽车决策 与控制
第五章 自动驾驶车辆控制
第六章 基于APOLLO平台的
决策与控制实践
车辆可行驶区域生成
车辆局部轨迹规划 驾驶舒适度评价体系
车辆运动控制理论
车辆模型 车辆运动控制 APOLLO平台安装简介 基于本地APOLLO环境的 PLANNING模块调试 APOLLO仿真平台 APOLLO案例分析
SAE年9月发布关 于自动化车辆的测试与部署政策指引时，明确将SAE International J3016标准确 立为自动驾驶车辆定义的全球行业参照标准。在此之后，来自全球各地的多家企业 单位都认可并效仿该标准，评定和研发自身的自动驾驶产品。
自动驾驶汽车技术架构
1. SAE与NHTSA自动驾驶分级
自动驾驶技术的发展并非一蹴而就， 从手动驾驶到完全自动驾驶，其间需 要经历相当长的缓冲时期。统一自动 驾驶等级的概念对于这一发展过程具 有非常重要的意义，它有助于消除人 们对自动驾驶概念的混淆，实现对不 同自动驾驶能力的区分和定义。
当前，全球汽车行业中两个最权威的分级系统由美国国家公路交通安全管理局（ NHTSA）和国际自动化工程师协会（SAE）提出。2013年，美国国家公路交通 安全管理局首次发布了自动驾驶汽车分级标准，对自动化的描述分为了五个层级 。2014年1月，SAE制定了J3016自动驾驶分级标准。对自动化的描述分为了L0L5这6个等级，以区分不同层次的自动驾驶技术之间的差异。
2024年自动驾驶培训资料
毫米波雷达
超声波传感器
利用毫米波段的电磁波进行探测，能够穿 透雾、霾等恶劣天气条件，提供稳定的障 碍物检测和距离测量。
通过发射超声波并测量反射回来的时间， 实现近距离障碍物的检测和距离测量。
控制与执行系统
车辆控制系统
车辆动力学模型
接收来自传感器的感知信息，通过控 制算法计算出车辆应该采取的行驶动 作，如加速、减速、转向等。
实践项目开发和案例库建设
实践项目
设计基于真实场景的自动驾驶实 践项目，如城市道路自动驾驶、 高速公路自动驾驶、自动泊车等 ，提升学员的实际操作能力。
案例库建设
收集并整理国内外典型的自动驾 驶案例，形成案例库，供学员学 习和参考，加深学员对自动驾驶 技术的理解和应用。
培训效果评估及持续改进方向
培训效果评估
国内法规政策
中国政府已发布《智能汽车创新发展战略》，明确自动驾驶汽车的发展目标、重 点任务和保障措施。同时，各地方政府也相继出台相关法规和政策，支持自动驾 驶汽车的研发、测试和商业化应用。
伦理道德挑战及应对策略
伦理道德挑战
自动驾驶汽车在面临紧急情况时，如何做出决策以最大程度 地保障人类安全，是面临的重大伦理道德挑战。此外，数据 隐私保护、责任归属等问题也是亟待解决的问题。
05
自动驾驶技术前沿动态及挑战
深度学习在自动驾驶中的应用
卷积神经网络（CNN）在图像识别中的应用
通过训练CNN模型，实现对道路、车辆、行人等目标的准确识别和定位。
循环神经网络（RNN）在处理时序数据中的应用
利用RNN模型处理自动驾驶中的时序数据，如雷达、激光雷达（LiDAR）等传感器的 数据，实现对周围环境的感知和预测。
传感器冗余设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
根据奥托循环理论， 1876年奥托制成了第一台四 冲程往复活塞式内燃机，如 图1.4。在这部内燃机上，奥 托增加了飞轮，使运转平稳 ，把进气道加长，又改进了 气缸盖，使混合气充分形成 。这是一部非常成功的内燃 机，其热效率相当于当时蒸 汽机的2倍。
内燃机与内燃机汽车的发明
1883年8月15日，戴姆勒和迈巴赫在奥托四冲 程内燃机的基础上，通过改进开发出了第一台卧式 汽油机。他们再接再厉，把发动机的体积尽可能缩 小，终于制成了世界上第一台轻便小巧的化油器式 、电点火的小型汽油机，转速达到了当时创纪录的 750转/分钟。这是世界上第一台立式发动机，取名 为“立钟”。
内燃机与内燃机汽车的发明
德国人发明了汽车，但在促进汽车初期发展方面做出贡献最多的却是法国人。1889 年，法国人研制成功齿轮变速器、差速器；1891年，法国人首次采用前置发动机后轮驱 动，开发出摩擦片式离合器；1895年，法国人开发出充气式橡胶轮胎；1898年，法国的 雷诺1号车采用了箱式变速器、万向节传动轴和齿轮主减速器；1902年，法国的狄第安 采用了流传至今的狄第安后桥半独立悬架。另外，1893年，德国人发明了化油器；1896 年，英国人首次采用石棉制动片和转向盘。
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1828年，法国人佩夸尔制造了一辆蒸汽机车。这辆蒸汽机车首次采用将发动机置于 车的前端，而由后轴驱动的布置方案。在发动机和后轴之间用链条传动。后轴系由两根 半轴构成，中间由差速齿轮连接，这就是最早发明的差速器。这种独立悬架设计，在当 时有划时代的意义。佩夸尔所制造的蒸汽机车采用的链条传动、差速器、独立悬架设计 等技术，对汽车的发展贡献极大，至今有些仍在汽车上广泛地应用。
1833 年 4 月 ， 英 国人沃尔特·汉考克用 其制造的“企业号” 蒸汽机车（如右图） ，成立了世界上最早 的公共汽车运输公司 。该车可承载十几名 乘客，速度可达 32km/h。
内燃机与内燃机汽车的发明
蒸汽机的工作原理是在锅炉中燃烧把水烧开， 将蒸汽送进汽缸，推动活塞和曲柄连杆机构工作， 所以蒸汽机也被称为外燃机。它的热量损失很大， 热效率仅为10%左右，能源浪费严重。如果能让气 体燃料在汽缸里直接燃烧产生的气体膨胀力推动活 塞做功，就可大大提高汽缸压力和热效率，因此内 燃机是将燃料在汽缸内部燃烧产生的热能直接转化 为机械能的动力机械。
由于操纵困难， 在试车途中下坡时撞 到了兵工厂的石头墙 上，值得纪念的世界 上第一辆蒸汽机车就 这样成了一堆废铜烂 铁，面目全非。
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1801年，理查德·特雷威蒂克制造了英国最早的蒸汽机车。两年后，他又研制了形状 类似公共马车的蒸汽机车。这辆蒸汽机车能乘坐8个人，创造了在平路上时速为9.6km/h ，坡道上时速为6.4km/h的那个时代的世界纪录。
后面陆续出现了压燃式柴油机和转子活塞式发动机，最终都在汽车上有所应用。
汽车发展趋势
经过一百多年的发展，汽车行业已经度过了高速发展 期，变得日趋成熟稳定。经过一系列破产、并购等等，现 如今世界汽车企业已经形成了大众、通用、雷诺-日产、丰 田、本田等巨头集团并立的格局。而国内的汽车行业经过 近几十年的高速发展后也已临近巅峰，市场接近饱和，汽 车整体销量呈现平稳中略显回落的态势。
气一个循环
1794年
英国的斯垂特首 次提出燃料与空 气混合形成可燃 混合气的原理
1824年
法国的萨迪·卡诺 提出了热机的循 环理论，也就是 现在著名的“卡诺
循环”
内燃机与内燃机汽车的发明
1861年，德国发明家奥托通过对前人的煤气机的研究，制造出了他的第一种二冲程 煤气机。随后，奥托开始了四冲程发动机的研制，他提出了自己的内燃机四冲程理论— —奥托循环。奥托循环的一个周期是由吸气、压缩、膨胀做功和排气四个活塞行程构成 ，这为现代内燃机的发明奠定了理论基础。
内燃机与内燃机汽车的发明
1673年
荷兰科学家惠更 斯就尝试使用火 药爆炸来推动活
塞做功
1801年
法国化学家菲利 浦·勒本采用煤气 和氢气做燃料， 制造了一台活塞 发动机，从此内 燃机迈出开拓性
的一步
1861年
法国工程师罗彻 斯提出了著名的 内燃机四冲程理 论，即活塞在气 缸中上下往复四 次，完成进气、 压缩、做功和排
瓦特与博尔顿合 作，发明了装有 冷凝器的蒸汽机
1782年
瓦特改进了汽缸 的结构，形成双
向汽缸
1713年
纽科门制造出第 一台实用的大气 活塞式蒸汽机
1781年
瓦特研制出齿轮 联动装置把活塞 的往复直线运动 转变为齿轮的旋
转运动
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1769年，法国的一名陆军技术军官——尼古拉斯·古诺大尉——在政府的支持下试制 成功一台三轮蒸汽机车，这是真正意义上的第一辆蒸汽机车。该车长7.32m，宽2.2m， 前轮直径1.28m，后轮直径1.5m。该车前面支撑着一个梨形大锅炉，后面有两个汽缸， 锅炉产生的蒸汽送进汽缸，推动汽缸里面的活塞上下运动，再通过曲柄把动力传给前轮 驱动车辆前进，前进时靠前轮控制方向，每前进12-15分钟，就要停下来加热15分钟，运 行速度为3.5-3.9km/h。
智能驾驶丛书（第一册）
智能驾驶技术丛书（第一册）
自动驾驶技术概论
本书思维导图
Chapter 1 自动驾驶技术概述
Outline
汽车发展史及发展趋势 自动驾驶汽车的产生 自动驾驶概述 自动驾驶技术与行业发展现状
蒸汽机与蒸汽机车的发明来自1712年英国人托马斯· 纽科门发明了蒸
汽机
1769年
内燃机与内燃机汽车的发明
1879年，卡尔·本茨研制成功火花塞点火内燃机。随后他又将内燃机改进为汽油发动 机。1885年，卡尔·本茨制造了世界上第一辆三轮汽油车，车上装有三个实心橡胶轮胎车 轮及一个卧置单缸二冲程汽油发动机。卡尔·本茨于1886年1月29日向德国皇家专利局申 报专利并获得批准，因此1月29日被认为是世界汽车诞生日，1886年为世界汽车诞生年 。这辆汽车被命名为“奔驰1号”，现保存在慕尼黑科学博物馆内。
1825 年 ， 英 国 公 爵 嘉 内 制 造 了第一辆蒸汽公共汽车，如右图所 示。这辆车的发动机安装于后部， 后轮驱动，前轮转向。它巧妙地采 用专用转向轴设计，最前面两个车 轮不承重，可由驾驶人利用方向舵 轻便地转动，然后通过一个车辕， 引导前轴转动，可以使转向轻松自 如。1831年，嘉内利用这辆车开始 了世界上最早的公共汽车运营服务 。
内燃机与内燃机汽车的发明
1883年8月15日，戴姆勒和迈巴赫在奥托四冲 程内燃机的基础上，通过改进开发出了第一台卧式 汽油机。他们再接再厉，把发动机的体积尽可能缩 小，终于制成了世界上第一台轻便小巧的化油器式 、电点火的小型汽油机，转速达到了当时创纪录的 750转/分钟。这是世界上第一台立式发动机，取名 为“立钟”。
内燃机与内燃机汽车的发明
德国人发明了汽车，但在促进汽车初期发展方面做出贡献最多的却是法国人。1889 年，法国人研制成功齿轮变速器、差速器；1891年，法国人首次采用前置发动机后轮驱 动，开发出摩擦片式离合器；1895年，法国人开发出充气式橡胶轮胎；1898年，法国的 雷诺1号车采用了箱式变速器、万向节传动轴和齿轮主减速器；1902年，法国的狄第安 采用了流传至今的狄第安后桥半独立悬架。另外，1893年，德国人发明了化油器；1896 年，英国人首次采用石棉制动片和转向盘。
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1828年，法国人佩夸尔制造了一辆蒸汽机车。这辆蒸汽机车首次采用将发动机置于 车的前端，而由后轴驱动的布置方案。在发动机和后轴之间用链条传动。后轴系由两根 半轴构成，中间由差速齿轮连接，这就是最早发明的差速器。这种独立悬架设计，在当 时有划时代的意义。佩夸尔所制造的蒸汽机车采用的链条传动、差速器、独立悬架设计 等技术，对汽车的发展贡献极大，至今有些仍在汽车上广泛地应用。
1833 年 4 月 ， 英 国人沃尔特·汉考克用 其制造的“企业号” 蒸汽机车（如右图） ，成立了世界上最早 的公共汽车运输公司 。该车可承载十几名 乘客，速度可达 32km/h。
内燃机与内燃机汽车的发明
蒸汽机的工作原理是在锅炉中燃烧把水烧开， 将蒸汽送进汽缸，推动活塞和曲柄连杆机构工作， 所以蒸汽机也被称为外燃机。它的热量损失很大， 热效率仅为10%左右，能源浪费严重。如果能让气 体燃料在汽缸里直接燃烧产生的气体膨胀力推动活 塞做功，就可大大提高汽缸压力和热效率，因此内 燃机是将燃料在汽缸内部燃烧产生的热能直接转化 为机械能的动力机械。
由于操纵困难， 在试车途中下坡时撞 到了兵工厂的石头墙 上，值得纪念的世界 上第一辆蒸汽机车就 这样成了一堆废铜烂 铁，面目全非。
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1801年，理查德·特雷威蒂克制造了英国最早的蒸汽机车。两年后，他又研制了形状 类似公共马车的蒸汽机车。这辆蒸汽机车能乘坐8个人，创造了在平路上时速为9.6km/h ，坡道上时速为6.4km/h的那个时代的世界纪录。
后面陆续出现了压燃式柴油机和转子活塞式发动机，最终都在汽车上有所应用。
汽车发展趋势
经过一百多年的发展，汽车行业已经度过了高速发展 期，变得日趋成熟稳定。经过一系列破产、并购等等，现 如今世界汽车企业已经形成了大众、通用、雷诺-日产、丰 田、本田等巨头集团并立的格局。而国内的汽车行业经过 近几十年的高速发展后也已临近巅峰，市场接近饱和，汽 车整体销量呈现平稳中略显回落的态势。
气一个循环
1794年
英国的斯垂特首 次提出燃料与空 气混合形成可燃 混合气的原理
1824年
法国的萨迪·卡诺 提出了热机的循 环理论，也就是 现在著名的“卡诺
循环”
内燃机与内燃机汽车的发明
1861年，德国发明家奥托通过对前人的煤气机的研究，制造出了他的第一种二冲程 煤气机。随后，奥托开始了四冲程发动机的研制，他提出了自己的内燃机四冲程理论— —奥托循环。奥托循环的一个周期是由吸气、压缩、膨胀做功和排气四个活塞行程构成 ，这为现代内燃机的发明奠定了理论基础。
内燃机与内燃机汽车的发明
1673年
荷兰科学家惠更 斯就尝试使用火 药爆炸来推动活
塞做功
1801年
法国化学家菲利 浦·勒本采用煤气 和氢气做燃料， 制造了一台活塞 发动机，从此内 燃机迈出开拓性
的一步
1861年
法国工程师罗彻 斯提出了著名的 内燃机四冲程理 论，即活塞在气 缸中上下往复四 次，完成进气、 压缩、做功和排
瓦特与博尔顿合 作，发明了装有 冷凝器的蒸汽机
1782年
瓦特改进了汽缸 的结构，形成双
向汽缸
1713年
纽科门制造出第 一台实用的大气 活塞式蒸汽机
1781年
瓦特研制出齿轮 联动装置把活塞 的往复直线运动 转变为齿轮的旋
转运动
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1769年，法国的一名陆军技术军官——尼古拉斯·古诺大尉——在政府的支持下试制 成功一台三轮蒸汽机车，这是真正意义上的第一辆蒸汽机车。该车长7.32m，宽2.2m， 前轮直径1.28m，后轮直径1.5m。该车前面支撑着一个梨形大锅炉，后面有两个汽缸， 锅炉产生的蒸汽送进汽缸，推动汽缸里面的活塞上下运动，再通过曲柄把动力传给前轮 驱动车辆前进，前进时靠前轮控制方向，每前进12-15分钟，就要停下来加热15分钟，运 行速度为3.5-3.9km/h。
智能驾驶丛书（第一册）
智能驾驶技术丛书（第一册）
自动驾驶技术概论
本书思维导图
Chapter 1 自动驾驶技术概述
Outline
汽车发展史及发展趋势 自动驾驶汽车的产生 自动驾驶概述 自动驾驶技术与行业发展现状
蒸汽机与蒸汽机车的发明来自1712年英国人托马斯· 纽科门发明了蒸
汽机
1769年
内燃机与内燃机汽车的发明
1879年，卡尔·本茨研制成功火花塞点火内燃机。随后他又将内燃机改进为汽油发动 机。1885年，卡尔·本茨制造了世界上第一辆三轮汽油车，车上装有三个实心橡胶轮胎车 轮及一个卧置单缸二冲程汽油发动机。卡尔·本茨于1886年1月29日向德国皇家专利局申 报专利并获得批准，因此1月29日被认为是世界汽车诞生日，1886年为世界汽车诞生年 。这辆汽车被命名为“奔驰1号”，现保存在慕尼黑科学博物馆内。
1825 年 ， 英 国 公 爵 嘉 内 制 造 了第一辆蒸汽公共汽车，如右图所 示。这辆车的发动机安装于后部， 后轮驱动，前轮转向。它巧妙地采 用专用转向轴设计，最前面两个车 轮不承重，可由驾驶人利用方向舵 轻便地转动，然后通过一个车辕， 引导前轴转动，可以使转向轻松自 如。1831年，嘉内利用这辆车开始 了世界上最早的公共汽车运营服务 。