智能网联汽车导航定位系统
项目五 智能网联汽车导航定位系统
【教学目标】
通过本章的学习，要求学生掌握智能网联汽车中导航定位的含义；了解全球导航卫星系
统的类型，以及全球定位系统、北斗导航定位系统、惯性导航系统、通信基站定位的原理，
熟悉高精度地图与导航地图的差别，以及高精度地图的作用。
【教学要求】
知识要点 能力要求
导航定位的定义与类型 掌握智能网联汽车中导航定位的含义；了解全球导航卫星系统的类型
全球定位系统
了解GPS组成、原理及特点，全球导航定位系统的差分方法，GPS/DR组
合导航定位系统
北斗卫星导航定位系统 了解北斗卫星导航定位系统的组成和特点
惯性导航系统 掌握惯性导航系统的含义、作用及特点
通信基站定位 了解通信基站的AOA定位法、TOA定位法、TDOA定位法
高精度地图
熟悉高精度地图的含义，与导航地图的差别，以及高精度地图在无人驾驶
汽车中的作用
【导入案例】
图5-1所示为无人驾驶汽车，车内的人员可以聊天、办公、购物、会议等，不需要监管汽车。这是未
来人们的生活，无人驾驶汽车不仅仅是交通工具，更是人们生活、办公的场所，无人驾驶汽车将改变未来
人类的生活方式。
图5-1 无人驾驶汽车
智能网联汽车和无人驾驶汽车在行驶过程中是如何定位的？高精度地图有哪些作用？通过本章的学
习，读者可以得到答案。
练习与实训
一、名词解释
1.导航定位
2.全球定位系统
3.北斗卫星导航定位系统
4.惯性导航系统
5.高精度地图
二、填空题
1. 全球导航卫星系统包括美国的 、中国的 、俄罗斯的
以及欧洲空间局的 。
2. 高精度是指定位精度要达到 。
3. 差分全球导航定位系统（DGPS）是在GPS的基础上利用 技术使用户能够从
GPS系统中获得更高的精度。DGPS系统由 、 和 组成。
4. 惯性导航系统一般采用 和 来测量载体参数。
5. 在自动驾驶过程中，高精度地图起到了 、 、 等
功能。
三、选择题
1. 不属于GPS的是（ ）。
A.卫星
B.控制站
C.接收器
D.高精度地图
2.具有定位和通信功能的是（ ）。
A. 美国的全球定位系统（GPS）
B. 中国的北斗卫星导航定位系统（BDS）
C. 俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）卫星定位系统
D. 欧洲空间局的伽利略（GALILEO）卫星定位系统
3. GPS定位时要求接收机至少观测到（ ）颗卫星的距离观测值才能同时确定出用
户所在空间位置。
A.3
B.4
C.5
D.6
4.RKT技术是一项能够在野外实时得到（ ）级定位精确的测量方法，这项技术采
用了载波相位动态实时差分。
A.毫米
B.厘米
C.分米
D.米
5. 高精度地图采集使用的传感器是（ ）和（ ）。
A.毫米波雷达
B.超声波传感器
C.激光传感器
D.GPS
四、问答题
1. 智能网联汽车的定位技术主要有哪些？
2.GPS的工作原理是怎样的？
3. BDS有哪些特点？
4. 为什么无人驾驶汽车必须配备惯性导航系统？
5. 导航地图和高精度地图的主要区别是什么？
五、实训题
查找两款无人驾驶汽车，分析它们的定位方式和特点，并写出实训报告。
实训报告
实训题目 无人驾驶汽车定位方式的分析
学生姓名 班级 学号
实训地点 学时 日期
实训结果
车型序号 车型名称 定位方式
1
2
定位方式
实训结果分析
实训心得
指导老师 成绩
智能网联技术题库--判断题
考试内容（题库）x V三、判断题1、智能汽车是在一般汽车上增加雷达和摄像头等先进传感器、控制器、执行器等装置。
（V）2、网联汽车是指基于通信互联建立车与车之间的连接，车与网络中心和智能交通系统等服务中心的连接。
（V ）3、自动驾驶汽车是指汽车至少在某些具有关键安全性的控制功能方面（如转向、油门或制动）无须驾驶员直接操作即可自动完成控制动作的车辆。
（V ）4、无人驾驶汽车是通过车载环境感知系统感知道路环境，自动规划和识别行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。
（V ）5、智能网联汽车发展的终极目标是无人驾驶汽车。
（ V ）6、自动驾驶汽车至少包括自适应巡航控制系统、车道保持辅助系统、自动制动辅助系统、自动泊车辅助系统，比较高级的车型还应该配备交通拥堵辅助系统。
（ V ）7、我国把智能网联汽车智能化划分为4个等级，1级为驾驶辅助（DA）, 2级为部分自动驾驶（PA）,3级为有条件自动驾驶（CA）,4级为高度自动驾驶（HA）.（X ）8、我国把智能网联汽车网联化划分为3个等级，1级为网联辅助信息交互；2级为网联协同感知，3级为网联协同决策与控制。
（ V ）9、对应美国SAE分级标准，无人驾驶专指L4 、L5阶段，汽车能够在限定环境乃至全部环境下完成全部的驾驶任务。
（V ）10、智能汽车范围最广，具有L1〜L5以及其他应用于L0的智能辅助驾驶系统技术的汽车，都属于智能汽车。
（X ）11、自动驾驶汽车是指具有L1〜L5,包括预警提示、短暂干预的辅助驾驶系统等技术的汽车。
（X ）12、智能网联汽车是智能汽车与车联网交集的产品，是未来智能交通系统下车联网环境中发挥着重要作用的智能终端，最终实现车辆“安全、高效、舒适、节能”行驶的新一代多车辆系统。
（V ）13、驾驶员对车辆控制权分为驾驶员拥有车辆全部控制权、驾驶员拥有车辆部分控制权、驾驶员不拥有车辆控制权3种形式。
（V ）14、智能网联汽车“三横两纵”技术结构，三横包括基础支撑技术、信息交互关键技术和车辆/设施关键技术；两纵是指车载平台和基础设施。
智能网联汽车概论(含实验指导)第二章 智能网联汽车环境感知系统
03
环境感知系统在智能网联汽车中的 实际应用
道路识别就是把真实的道路通过环境感知传感器转换成汽车能认识的道路， 供智能网联（自动驾驶）汽车行驶；或通过视觉传感器识别出车道线，提供车 辆在当前车道中的位置，帮助智能网联汽车提高行驶的安全性。
根据车辆的颜色、轮廓、对称性等特征将车辆与周围的背景区别开来。
主动环境感知传感器可以主动向外部环境发射信号进行环境感知，如超声 波传感器、 毫米波雷达和激光雷达等。智能传感器的性能特点，见表2-1。
参数指标
优势
劣势
远距离探测 能力
夜间工作能 力
全天候工作 能力
受气候影响 烟雾环境工
作能力 雨雪环境工
作能力 温度稳定性 车速测量能
力
表 2-1 智能传感器的性能特点
（1）传感器是测量装置，能完成检测任务； （2）输入量是某一被测量。可能是物理量， 也可能是化学量、生物量等； （3）输出量是某种物理量； （4）输入输出有对应关系。且应有一定的精确度。
传感器一般是利用某些物质的物理、化学和生物的特性或原理按照一定的 制造工艺研制出来的。由于传感器的作用、原理、制造的工艺等不同. 所以它 们有较大的差别。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路3部分组成。
显示系统 报警系统 传感器网络 车载网络
（1）信息采集单元对环境的感知和判断是智能网联汽车工作的前提与基 础，感知系统获取周围环境和车辆信息的实时性及稳定性，直接关系到后续检 测或识别准确性和执行有效性。
（2）信息处理单元信息处理单元主要是对信息采集单元输送来的信号， 通过一定的算法对道路、车辆、行人、交通标志、交通信号等进行识别。
感知传感器，它们的选择需要综合考虑其性能特点和性价比，它们之间的比较
《智能网联汽车技术》课程标准
《智能网联汽车技术》课程标准一、前言（一）课程性质与地位1.课程性质《智能网联汽车技术》是汽车电子技术专业的一门专业方向课，也是新能源汽车技术专业的专业拓展课程。
本课程主要包括智能网联汽车产业架构、环境感知技术、高精度地图与定位技术、智能决策技术、控制执行技术、人机交互技术、信息交互技术等。
2.课程地位通过本课程的学习使学生了解智能网联汽车产业发展及产业链的需求、掌握智能网联汽车的三大关键技术感知识别、决策规划与控制执行技术，能够依据智能网联汽车产业、行业、企业的标准及规范完成智能汽车的基础维保及相关售后服务工作。
3.与相关课程的联系与分工该课程以汽车电工技术基础、汽车电子技术基础、汽车电气设备构造与检修、汽车电控技术、汽车单片机技术、车载网络系统检修等多个学习领域为基础。
智能网联汽车技术是电子信息技术在汽车上的最新应用，故本学习领域内容较难，但却是全面掌握未来汽车新技术的必由之路。
后续课程为毕业设计。
（二）课程设计思路该课程着眼于学生的终身学习与可持续性发展，关注学生素质，关注学生职业岗位能力的培养。
该学习领域是依据“汽车电子技术专业工作任务与职业能力分析表”中的汽车维修工作项目设置的。
其总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。
课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，以“必需”、“够用”为度，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。
项目设计遵循从简单到复杂，从单一到综合的循序渐进的学习过程。
教学过程中要充分开发学习资源，给学生提供丰富的实践机会。
教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，通过理论与实践相结合，重点评价学生的职业能力。
该课程建议总课时48课时。
各章节课时安排见后续表格。
二、课程目标和任务1.素质目标（1）具备坚定的政治信念，要德智体美劳全面发展；（2）具备良好的职业道德，能够遵纪守法；（3）具备诚实守信、爱岗敬业的品质，具有社会责任心；（4）具备质量意识、安全意识、环保意识、信息素养；（5）具备开拓进取、敢于创业的精神；（6）具备良好的社会适应性，自主学习能力；（7）具备团队协作意识，具备严谨务实的工作作风。
智能网联汽车技术教学课件项目一 智能网联汽车概论
智能网联汽车可以让人们在行进的汽车内随时随地购物和支付，应用场景包括网上商场、快餐店、加油站及停 车场等。另外，智能网联可以利用无线通信技术和网联技术进行文件传输、视频对话、会议交流等。这样，它就 成为了移动的办公室。 四、在信息娱乐服务方面的应用
智能网联汽车可以提供各种信息、娱乐、预约、应急服务等，其中信息包括车辆信息、路况信息、交通信息、 导航信息、定位信息、气象信息、旅游信息、商场信息、活动信息等；娱乐信息包括下载音乐、电影和游戏等， 共乘坐人员娱乐；预约包括活动预约、设施预约、餐厅预约、住宿预约、机票预约、保养预约等；应急服务包括 道路救援、救护、消防、保险等。随着各种车载专用APP的开发，并通过智能手机和车载单元连接，实现信息互联。
2）部分自动驾驶阶段（PA）通过环境信息对行驶方向和加减速中的多项操作提供支援，其 他操作都由驾驶员完成。
3）有条件自动驾驶阶段（CA）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。
4）高度自动驾驶阶段（HA）由无人驾驶系统完成驾驶员能够完成的所有驾驶操作，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。
智能网联汽车技术教学课件项目一 智能网联汽车概述
ADAS技术是汽车智能化的基础性技术,也是目前已经得到大规模 产业化发展的技术, 主要可分为预警技术与控制技术两类。其中常见 的预警类技术包括前向碰撞报警( f o rwa r d c o l l i s i onwa r n i ng, FC W)技术、车道偏离预警( l aned e p a r t u r ewa r n i ng, LDW)技术、盲 区监测 ( b l i nds po td e t e c t i on, BSD)技术、驾驶员疲劳预警系统( d r i v e rf a t i guemon i t o r i ngs y s t em, DMS)、全景环视( t opv i ew)技 术和胎压监测系统( t i r ep r e s s u r emon i t o r i ngs y s t em, TPMS) 等 。常见的控制类技术包括车道保持辅助系统( l an eke e p i nga i ds y s t em, LKAS)、自动泊车 辅助( au t opa r k i nga s s i s t, APA)技术、自动 紧急制动技术、自适应巡航控制技术等。
( 1)先进的传感技术,包括利用机器视觉的图像识别技术,利用雷 达(激光雷达、毫米波 雷达、超声波雷达)的周边障碍物检测技术,利 用柔性电子/光子器件的驾驶员生理状况检测 和监控技术等。
( 2)通信定位和地图技术( DSRC、 3G/4G/5G、 GPS/北斗),包 括数台智能网联汽车之间 信息共享与协同控制所必需的通信保障 技术、移动自组织网络技术,以及高精度定位技术、 高精地图及局 部场景构建技术。
《智能网联汽车技术概论》课件 - 第二章-视觉传感器在智能网联汽车中的应用
• 场景流是空间中场景运动形成的三维运 动场。
No.10008
• 立体视觉一般有哪三类实现方式？请详细说明？
No.10008
• 4.视觉里程计算法
• 视觉里程计算法的一个非常重要的特点是它只关心局部运动，而且大部分时间 是指两个时刻之间的运动。当以一定的时间间隔采样时，可以估计运动物体在 每个时间间隔内的运动。由于该估计值受噪声的影响，故将前一时刻的估计误 差加入后一时刻的运动，会产生误差累计。
视觉传感器的基本认识
• 1.车载摄像头的功能
• 请说说智能网联汽车上的摄像头各有什 么功能？
• 单目传感器的工作原理是先识别后测距， 首先通过图像匹配对图像进行识别，然 后根据图像的大小和高度进一步估计障 碍物和车辆移动时间。
• 双目视觉传感器的工作原理是先对物体 与本车辆距离进行测量，然后再对物体 进行识别。
No.10008
双目视觉传感器的原理和特点
• 请说说双目视觉系统在应用上有哪些不 足？
• 争对双目视觉系统的不足，通常采用哪 些技术来补充？
No.10008
红外夜视视觉传感器的原理和特点
• 请说说电磁波的特征有哪些？
• 基于红外热成像原理，通过能够透过红外辐射的红外光学系统，将视场内景物 的红外辐射聚焦到红外探测器上，红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成 相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供人眼观察的视频图像。
• 智能网联汽车中使用的图像处理方法算 法主要来源于计算机视觉中的图像处理 技术。
计算机 视觉识 别流程
图像 输入
预处 理
特征 提取
特征 分类
匹配
完全 识别
智能网联汽车技术期末考试卷(B)及答案
XX汽车XX专业《智能网联汽车技术》期末考试卷（B）,、填空题：（20分）1、为了减少计算量，利用对图像的进行抽样，即采用抽样行扫描进行候选车道标线特征点的提取。
当车辆正常行驶时，当前帧左右两侧的分别处于图像左、右两半部分。
为了进一步提高效率，采用双向扫描法，以图像中心线为起点，分别从右到左扫描图像左半部分以提取左侧候选车道标线特征点；从左到右检测图像右半部分以提取右侧候选车道标线特征点。
2、卫星导航定位技术中应用最广泛的是全球定位系统（GPS）。
GPS可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、和时间信息；能够进行全球、全天候和实时的导航；旦其与时间无关，具有较高的定位和测速精度。
3、视觉里程计利用车载摄像机采集到的恢复车体本身的六自由度运动，包括三自由度的旋转和三自由度的平移。
由于类似于里程计的推算，这种基于图像信息的自运动估计方法被称为视觉里程计技术。
视觉里程计的基本步骤包括特征提取、特征匹配、坐标变换和运动估计。
4、为了便于掌握汽车运动的基本特性，建立了七自由度整车模型，分别表示纵向运动、车体横向运动、车体横摆运动，以及四个车轮的转动。
除了上述各自由度的状态方程外，还包括轮胎模型、动力系统、传动系统，以及制动系统。
在汽车运动的过程中，轮胎的纵向载荷转移和转移是基于稳态假设计算获得的。
5、研究发现驾驶员再对车辆进行驾驶中，有经验的驾驶员对车辆的操控相当于一个开环模型，无需校正就能保证车辆沿着行驶，主要因为他们对车辆的特性很熟悉，知道怎样操作便可使车辆按照期望路径行驶。
相反，没经验的对车辆的操控就相当于闭环控制模型，需要时刻观察的变化，实时的对车辆方向进行修订，从而完成车辆按期望路径行驶。
6、无人驾驶汽车的纵向控制主要研究如何控制运动，即控制车辆按照期望的速度行驶、控制车辆的纵向加速度、控制车辆间距离、控制制动器。
无人驾驶汽车定速巡航控制系统，即当驾驶员给工业控制计算机一个期望的车辆后，该系统能够通过输入的及反馈信号的反馈值，计算处理后控制驱动电机的运行让无人驾驶汽车自动保持设定的速度行驶。
6-试题库—智能网联汽车概论.docx
智能网联汽车概论试题库说明：可根据讲授情况更换试题，如书中无答案可在网上查找，答案仅供参考10. 智能网联汽车网络系统具有以下特点（AB ）。
A.复杂化B.异构化C.高速化D.低延时 （四）判断题（每题1分，共10分）1. 所有智能网联汽车的网络系统都是由车载网、车载自组织网和车载移动互联网融合而 成« （ X ）2. 所有智能网联汽车的车载网络都是基于CAN 、LIN 、FlexRay. MOST 、以太网等总线 技术建立的标准化整车网结，实现车内各电器、电子单元间的状态信息和控制信号在车内网 上的传输，使车辆具有状态感知、故障诊断和智能控制等功能。
（x ）3. 目前市场上销售的智能网联汽车网络系统主要是车载网络，车载网络还是以CAN 总 线为主。
（ V ）4. 无人驾驶汽车网络系统必须由车载网、车载自组织网和车载移动互联网融合而成。
（ V ）5. 以太网在智能网联汽车上应用刚刚开始，但它优越的性能得到汽车业界的重视，有望 成为智能网联汽车重要的车载网络。
（V ）6. 车载白组织网络结构主要分为4种，即V2V 通信、V2I 通信、V2P 通信、V2N 通信。
（ x ）7. 在移动的车载自组织网络中，最重要的特征就是节点的速度。
车辆和道路两侧的路侧 单元都可能成为节点。
节点的可能速度为0〜200km/h 。
（ V ）8. 车载移动互联网的典型应用就是车联网，车联网主要应用涉及安全类、驾驶类、娱乐 类和服务类的应用。
（ V ）9. 车载自组织网联主要应用涉及安全类、驾驶类、娱乐类和服务类的应用。
（x ）10. 车载网络主要实现车内各电器、电子单元间的状态信息和控制信号在车内网上的传 输，使车辆具有状态感知、故障诊断和智能控制等功能。
（ V ） 五' 简答题（每题5分，共20分）5. 6. 7. 8. 8. A.车灯 C.自适应巡航控制系统适合MOST 总线连接的是（A.发动机 C.车道保持辅助系统 适合以太网连接的是（ A.激光雷达C.自动紧急制动系统 A B. B.喇叭D.电动后视镜 ）。
《智能网联汽车概论》练习答案
第1章智能网联汽车基础知识练习参考答案一、名词解释1．智能汽车答：智能汽车是在一般汽车上增加雷达和摄像头等先进传感器、控制器、执行器等装置，通过车载环境感知系统和信息终端实现与车、路、人等的信息交换，使车辆具备智能环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。
2．网联汽车答：网联汽车是指基于通信互联建立车与车之间的连接，车与网络中心和智能交通系统等服务中心的连接，甚至是车与住宅、办公室以及一些公共基础设施的连接，也就是可以实现车内网络与车外网络之间的信息交互，全面解决人—车—外部环境之间的信息交流问题。
3．智能网联汽车答：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（车、路、行人、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，可实现车辆“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。
4．自动驾驶汽车答：自动驾驶汽车是指汽车至少在某些具有关键安全性的控制功能方面（如转向、油门或制动）无须驾驶员直接操作即可自动完成控制动作的车辆。
自动驾驶汽车一般使用车载传感器、GPS和其他通信设备获得信息，针对安全状况进行决策规划，在某种程度上恰当地实施控制。
5．无人驾驶汽车无人驾驶汽车是通过车载环境感知系统感知道路环境，自动规划和识别行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。
它是利用环境感知系统来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路状况、车辆位置和障碍物信息等，控制车辆的行驶方向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。
二、填空题1．智能网联汽车发展的终极目标是无人驾驶汽车。
2．自动驾驶汽车至少包括自适应巡航控制系统、车道保持辅助系统、自动制动辅助系统、自动泊车辅助系统，比较高级的车型还应该配备交通拥堵辅助系统。
3．我国把智能网联汽车智能化划分为5个等级，1级为驾驶辅助（DA），2级为部分自动驾驶（PA），3级为有条件自动驾驶（CA），4级为高度自动驾驶（HA），5级为完全自动驾驶（FA）。
新能源汽车技术 第2版 第11章 智能网联系统
在自动驾驶系统控制器进行控制计算和分析时, 首先要对收集到的信息进行处理, 然后基于对各种信息的分析、 计算做出执行机构的驱动决 策。 在这个过程中, 有两种处理模式, 一种处理模式是将从周边环境感知得到的信息与相关的信息进行比对, 包括目的地信息、车辆自身信息、 路线规划信息等, 经过层层比对筛选后完成相关执行机构的控制要求并发送给控制机构; 另一种处理模式是将各个系统中的信息并行进行分析, 通 过控制器进行整体规划和考虑, 形成最终的决策规划。
基于分析计算的决策管理
通过传感器获取周围环境后, 就需要自动驾驶系统中的决策控制层进行分析计算, 获取所 处道路标志、 标线和路网信息、 周边交通状况以及 参与者信息等, 然后结合自身车辆的行驶数 据信息以及目的地信息等, 做出下一步控制执行层的决策规划和最优的路径规划, 并将指令下 达到执行 层的各个机构。
单一传感器具有其本身的局限性, 因此智能驾驶汽车的感知系统一般都由以上多个不同传感器组合而成, 通过各种雷达、摄像头及传感器的 综合探测完成多传感信息融合和多传感信息交互, 完成在近、中、远不同距离和范围内对周边环境的整体信息获取, 包括道路车道标线、 交通标 志及信号、 车身周围全视角内的车辆、 人员等情况，也就是智能驾驶领域通常说的多传感器融合。