智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論 課件 項目4、5 高精度定位技術(shù)和V2X車聯(lián)網(wǎng)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論項目四高精度定位技術(shù)和V2X車聯(lián)網(wǎng)高精度定位技術(shù)認(rèn)知任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三V2X和通信技術(shù)認(rèn)知高精度定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)高精度定位技術(shù)認(rèn)知1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解高精度定位技術(shù)及其作用。2.了解常見的定位方法。3.了解GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的組成和工作原理。4.了解高精度地圖的制作和應(yīng)用。高精度定位技術(shù)任務(wù)描述在進(jìn)行道路測試過程中，某輛智能網(wǎng)聯(lián)汽車未按導(dǎo)航提示線路行駛。測試人員在檢查后發(fā)現(xiàn)，ＧＰＳ導(dǎo)航定位不準(zhǔn)，需對智能網(wǎng)聯(lián)汽車ＧＰＳ導(dǎo)航重新標(biāo)定。高精度定位技術(shù)獲取信息一、高精度定位技術(shù)概述二、常見的定位方法三、高精度地圖的制作和應(yīng)用高精度定位技術(shù)1.定位系統(tǒng)的作用和要求一、高精度定位技術(shù)概述定位系統(tǒng)用來提供車輛的位置和姿態(tài)等信息。智能網(wǎng)聯(lián)汽車在自動駕駛過程中，車輛要時刻了解自己的位置及外部環(huán)境信息，精準(zhǔn)判斷車輛和外界環(huán)境的相對狀況，從而做出準(zhǔn)確的判斷和決策。高精度定位技術(shù)無自動化車輛在導(dǎo)航過程中駕駛員結(jié)合導(dǎo)航引導(dǎo)信息綜合選擇行駛路線，導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位精度低（道路級定位)、頻率比較低。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定位信息是車輛決策控制的重要輸入信息，既要求全局的規(guī)劃，又需要局部和車輛實時的高精度位置，導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位精度高（車道級定位)，頻率也高。高精度定位技術(shù)1.定位系統(tǒng)的作用和要求智能網(wǎng)聯(lián)汽車對定位系統(tǒng)的基本要求如下：高精度定位技術(shù)（1）高精度：達(dá)到厘米級。（2）高可用性：智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試已經(jīng)從封閉的場景轉(zhuǎn)移到更開放的場景，這要求我們定位系統(tǒng)能處理更多更復(fù)雜的情況。（3）高可靠性：定位的輸出是感知、規(guī)劃與控制的輸入，如果定位系統(tǒng)出現(xiàn)偏差將會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果。（4）自主完好性檢測：任何定位導(dǎo)航系統(tǒng)都無法提供完全準(zhǔn)確的檢測信息，如果出現(xiàn)問題應(yīng)及時警告用戶采取措施避免發(fā)生交通事故，因此，定位系統(tǒng)要保證較低的虛警率與漏警率。1.定位系統(tǒng)的作用和要求高精度定位在自動駕駛中起決定作用，是實現(xiàn)無人駕駛或者遠(yuǎn)程駕駛的基本前提，因此對定位性能的要求也非常嚴(yán)苛，其中L4/L5級自動駕駛對于定位的需求如表4-1-1所示。高精度定位技術(shù)項目指標(biāo)理想值位置精度誤差均值<10cm位置魯棒性最大誤差<30cm姿態(tài)精度誤差均值<0.5°姿態(tài)魯棒性最大誤差<2.0°場景覆蓋場景全天候表4-1-1L4/L5級自動駕駛汽車定位系統(tǒng)指標(biāo)要求1.定位系統(tǒng)的作用和要求2.高精度定位系統(tǒng)的組成高精度定位系統(tǒng)主要包括終端層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層，如圖4-1-1所示。高精度定位技術(shù)圖4-1-1車輛高精度定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖終端層實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合（衛(wèi)星、傳感器及蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)）算法，保障不同應(yīng)用場景、不同業(yè)務(wù)的定位需求；網(wǎng)絡(luò)層包括5G基站、RTK基站和路側(cè)單元（RoadSideUnit,RSU），為定位終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠傳輸；平臺層提供一體化車輛定位平臺功能，包括差分解算能力、地圖數(shù)據(jù)庫、高清動態(tài)地圖、定位引擎，并實現(xiàn)定位能力開放；應(yīng)用層基于高精度定位系統(tǒng)能夠為應(yīng)用層提供車道級導(dǎo)航、線路規(guī)劃、自動駕駛等應(yīng)用。高精度定位技術(shù)2.高精度定位系統(tǒng)的組成二、常見的定位方法根據(jù)場景以及定位性能的需求不同，車輛定位方案是多種多樣的。常用的定位技術(shù)有全球?qū)Ш叫l(wèi)星（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）技術(shù)、慣性導(dǎo)航（InertialNavigationSystem,INS）技術(shù)、航跡推算（Dead-Reckoning，DR）技術(shù)、路標(biāo)定位技術(shù)、高精度地圖匹配定位技術(shù)、無線電（如蜂窩網(wǎng)、局域網(wǎng)等）定位技術(shù)、視覺定位技術(shù)、同時定位與地圖創(chuàng)建（SimultaneousLocalizationandMapping,SLAM）技術(shù)等。由于任何一種單獨定位技術(shù)都有無法克服的弱點，智能網(wǎng)聯(lián)汽車通常需要組合定位技術(shù)來實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。組合定位技術(shù)融合了兩種或兩種以上的不同類型的定位傳感器信息，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，以獲得更高的定位性能。高精度定位技術(shù)1.全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS）是一種基于衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的，具有全球覆蓋范圍的無線電定位技術(shù)，如圖4-1-2所示。高精度定位技術(shù)圖4-1-2GNNS系統(tǒng)運行示意圖二、常見的定位方法（1）全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)分類當(dāng)前，投入運作的GNSS主要包括美國的全球定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）、歐洲的伽利略系統(tǒng)（GALILEO）和我國的北斗系統(tǒng)（BDS）。高精度定位技術(shù)1.全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)（1）全球定位系統(tǒng)GPSGPS（GlobalPositioningSystem）是由美國國防部研制的全球首個定位導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)，1990~1999年為系統(tǒng)建成并進(jìn)入完全運作能力階段，1993年實現(xiàn)24顆在軌衛(wèi)星滿星運行。其中，24顆導(dǎo)航衛(wèi)星平均分布在6個軌道面上，保證在地球的任何地方可同時見到4~12顆衛(wèi)星，使地球上任何地點、任何時刻均可實現(xiàn)三維定位、測速和測時，使用世界大地坐標(biāo)系（WGS-84）。高精度定位技術(shù)1.全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)1）GPS定位特點①全球范圍內(nèi)連續(xù)覆蓋：由于GPS衛(wèi)星的數(shù)目比較多，其空間分布和運行周期經(jīng)精心設(shè)計，可使地球上任何地點在任何時候都能觀測到至少4顆衛(wèi)星，從而來保證全球范圍的全天候連續(xù)三維定位。②實現(xiàn)實時定位：GPS定位系統(tǒng)可以實時確定運動載體的三維坐標(biāo)和速度矢量，從而可以實時地監(jiān)視和修正載體的運動方向，避開各種不利環(huán)境，選擇最佳航線。③定位精度高：利用GPS系統(tǒng)可以得到動態(tài)目標(biāo)的高精度的坐標(biāo)、速度和時間信息，在較大空間尺度上對靜態(tài)目標(biāo)可以獲得比較高的定位精度，隨著技術(shù)水平的提高，定位精度技術(shù)，還會有更進(jìn)一步的提高。④靜態(tài)定位觀測效率高：根據(jù)精度要求不同，GPS靜態(tài)觀測時間從數(shù)分到數(shù)十天不等，從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理基本上都是自動完成。⑤應(yīng)用廣泛：GPS以其全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點成功應(yīng)用于測繪領(lǐng)域、資源勘探、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)林牧漁、運載工具導(dǎo)航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、地球動力學(xué)等多門學(xué)科。高精度定位技術(shù)1.全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)GPS系統(tǒng)主要由三大部分組成：衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)測系統(tǒng)（地面部分）和GPS接收機（用戶設(shè)備部分），如圖4-1-3所示。高精度定位技術(shù)圖4-1-3GPS系統(tǒng)組成2）GPS系統(tǒng)組成1.全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)GPS是利用衛(wèi)星基本三角定位原理來測量距離，如圖4-1-4所示。三個衛(wèi)星組成一個三角形，通過計算三個衛(wèi)星位置幾何數(shù)據(jù)，并融合同步計算結(jié)果，計算出當(dāng)前接收器的衛(wèi)星坐標(biāo)位置。通常，GPS接收器會使用第四顆衛(wèi)星的位置對前三顆衛(wèi)星的位置測量進(jìn)行確認(rèn)，以達(dá)到更好的效果。高精度定位技術(shù)圖4-1-4三角定位原理圖3）GPS定位原理1.全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)（2）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BDS(BeiDouNavigationSatelliteSystem)是由我國自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，采用我國獨立建設(shè)使用的CCCS2000坐標(biāo)系。北斗系統(tǒng)是我國完全自主建設(shè)，掌握核心技術(shù)并且獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。自2009年啟動北斗三號全球系統(tǒng)建設(shè)，2017年11月5日實現(xiàn)全球組網(wǎng)衛(wèi)星的首次發(fā)射，2020年北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星運抵西昌衛(wèi)星發(fā)射中心西昌航天發(fā)射場發(fā)射，北斗全球星座組網(wǎng)完成。在我國，汽車定位終端模式分為兩種：北斗車載終端，依靠北斗星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行定位跟蹤；GPS車載終端，依據(jù)車載GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤定位。高精度定位技術(shù)1.全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（InertialNavigationSystem，INS），簡稱慣導(dǎo)，是一種不依賴于外部信息，也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基于陀螺儀和加速度傳感器的信號組合進(jìn)行自主式導(dǎo)航，圖4-1-5為慣導(dǎo)外觀圖，陀螺儀測量物體三軸的角速率，用于計算載體姿態(tài)；加速度計測量物體三軸的線加速度，可用于計算載體速度和位置。高精度定位技術(shù)圖4-1-5慣導(dǎo)外觀圖2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)至少包括計算機及含有加速度計、陀螺儀或其他運動傳感器的平臺（或模塊）。目前的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）包括加速度計、陀螺儀、壓力傳感器和磁力儀等類型的慣性傳感器的運用。其中加速度計用來測量運動體的加速度大小和方向，經(jīng)過對時間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過對時間的一次積分即可得到位移；陀螺儀用來測量運動體圍繞各個軸向的旋轉(zhuǎn)角速率值，通過四元數(shù)角度解算形成導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計的測量值投影在該坐標(biāo)系中，并可給出航向和姿態(tài)角；磁力儀用來測量磁場強度和方向，定位運動體的方向，通過地磁向量得到的誤差表征量，可反饋到陀螺儀的姿態(tài)解算輸出中，校準(zhǔn)陀螺儀的漂移。高精度定位技術(shù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理框圖如4-1-6所示。一般情況下慣性導(dǎo)航系統(tǒng)會結(jié)合GPS使用，并融合經(jīng)緯度信息，以提供更精確的位置信息。。高精度定位技術(shù)圖4-1-6慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理框圖2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)高精度定位技術(shù)（1）能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲小。（2）數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。（3）可全天候地工作于空中、地面乃至水下。（4）隱蔽性好，且不受外界電磁干擾的影響。但是，由于其導(dǎo)航信息經(jīng)過積分而產(chǎn)生，定位誤差隨著時間增大而增大，長期精度差，容易產(chǎn)生溫漂和零漂等問題。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)差分GNNS是一個比較精確的定位系統(tǒng)，但是其具有更新頻率過低的局限性，同時易受環(huán)境影響（如建筑物遮擋），因此在特定環(huán)境下不足以提供足夠?qū)崟r的位置更新。與此相比，INS的更新頻率快，并補償了GNNS短時間信號缺失（如遮擋）的情況，但是存在累積誤差缺陷。因此通過整合GNNS與INS的定位方法，可以為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供既準(zhǔn)確又足夠?qū)崟r的位置更新。高精度定位技術(shù)2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)3.高精度定位在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用案例智能網(wǎng)聯(lián)汽車在實際應(yīng)用中，一般采用多傳感器融合的定位，做到優(yōu)勢互補，提高穩(wěn)定性，增強定位精度。L4無人車運營商常用的定位方案多使用多線束的激光雷達(dá)和高精度GPS/MU，以滿足車輛智能駕駛需求。高精度定位技術(shù)Apollo6.0的多傳感器融合定位模塊的框架如圖4-1-7所示。定位模塊依賴的硬件以及數(shù)據(jù)，包括IMU、車端天線、基站、激光雷達(dá)、以及定位地圖；基站和車端天線構(gòu)成ＧＮＳＳ定位，輸出位置及速度信息，激光雷達(dá)和定位地圖構(gòu)成點云定位，輸出位置及轉(zhuǎn)向角信息；通過慣性導(dǎo)航解算和擴展卡爾曼濾波進(jìn)行融合定位，融合定位的結(jié)果會反過來用于ＧＮＳＳ定位和點云定位的預(yù)測；最后車輛融合定位的輸出是一個６-自由度的位姿，以及協(xié)方差矩陣，用于量化定位結(jié)果的不確定性。高精度定位技術(shù)圖4-1-7Apollo6.0的多傳感器融合定位模塊的框架3.高精度定位在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用案例1.高精度地圖的概念一、高精地圖的制作和應(yīng)用高精度地圖是指絕對精度和相對精度均在亞米級的高分辨率、高豐度要素的電子地圖，也稱為三維高精度地圖，簡稱HDMap或HADMap，一般指靜態(tài)的高精度路網(wǎng)信息。動態(tài)高精度地圖是指包含了道路網(wǎng)上的動態(tài)變化信息要素的高精度地圖，比如路口紅綠燈狀態(tài)、道路動態(tài)通行指標(biāo)、路網(wǎng)變化情況等，簡稱LiveHDMap。高精度地圖是將客觀現(xiàn)實世界中的空間特征以一定的數(shù)學(xué)法則（即模式化）,符號化、抽象化，將空間特征表示為形象符號模型或者稱為圖形數(shù)學(xué)模型，如圖4-1-8所示。高精度定位技術(shù)圖4-1-8高精度地圖高精度定位技術(shù)高精度地圖與普通電子地圖相比有很大的不同，見表4-1-2。1.高精度地圖的概念

普通電子地圖高精度地圖精度一般電子地圖精度在在10米左右，商用GPS精度為5米。高精度地圖的精度在厘米級別（Google、Here等高精度地圖精度在10～20厘米級別）。數(shù)據(jù)維度傳統(tǒng)電子地圖數(shù)據(jù)只記錄道路級別的數(shù)據(jù)。高精度地圖不僅增加了車道屬性相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠明確區(qū)分車道線類型、路邊地標(biāo)等細(xì)節(jié)。作用及功能傳統(tǒng)地圖起的是輔助駕駛的導(dǎo)航功能，本質(zhì)上與傳統(tǒng)經(jīng)驗化的紙質(zhì)地圖是類似的。高精度地圖通過“高精度+高動態(tài)+多維度”數(shù)據(jù)，為自動駕駛提供自變量和目標(biāo)函數(shù)的功能。高精地圖相比傳統(tǒng)地圖有更高的重要性。使用對象普通的導(dǎo)航電子地圖是供駕駛員使用的地圖數(shù)據(jù)。高精度地圖是面向機器的供自動駕駛汽車使用的地圖數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)電子地圖主要依靠衛(wèi)星圖片產(chǎn)生，然后由GPS定位，這種方法可以達(dá)到米級精度。高精地圖需要達(dá)到厘米級精度，僅靠衛(wèi)星與GPS是不夠的。為了確保數(shù)據(jù)生產(chǎn)的安全性和準(zhǔn)確性，高精度地圖有嚴(yán)格規(guī)范的生產(chǎn)流程。高精度定位技術(shù)2.高精度地圖采集與生成過程(1)根據(jù)用戶應(yīng)用的需要對地圖產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)劃，制定生產(chǎn)規(guī)劃；(2)數(shù)據(jù)信息采集部門開始收集數(shù)據(jù)信息和后處理；(3)對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理編輯繪制地圖；(4)對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換編譯，生成矢量母庫，完成生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)入發(fā)布環(huán)節(jié)。圖4-1-9為高精度地圖制作過程流程圖。高精度定位技術(shù)圖4-1-9高精度地圖制作過程流程圖2.高精度地圖采集與生成過程在高精度地圖生產(chǎn)過程中，通過提取車輛上傳感器采集的原始數(shù)據(jù)，獲取高精度地圖特征值，構(gòu)成特征地圖:在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提取、處理和標(biāo)注矢量圖形，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。高精度定位技術(shù)2.高精度地圖采集與生成過程高精度地圖模型包括道路模型、車道模型、對象模型，如圖4-1-10所示。(１)道路模型。為了實現(xiàn)和提高路徑規(guī)劃功能，需要將現(xiàn)實世界的道路結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象，形成以頂點與邊組成的拓?fù)鋱D形結(jié)構(gòu)。道路模型除了圖形屬性，還包括車道數(shù)量、道路等級、功能屬性等。(２)車道模型。車道模型記錄了車道的行駛參考線及車道的邊線(標(biāo)線)及停止線等，車道模型還記錄了車道與道路拓?fù)涞年P(guān)系。(３)對象模型。對象模型是用于記錄道路和車道行車空間范圍邊界區(qū)域內(nèi)要素的，模型屬性包括對象的位置、形狀及屬性值。對象模型中的數(shù)據(jù)通常用于輔助環(huán)境感知，并輔助高精度定位。高精度定位技術(shù)3.高精度地圖模型圖4-1-10高精度地圖模型高精度地圖擁有精確的車輛位置信息和道路元素信息，幫助各種傳感器更好地完成對環(huán)境的感知，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供更完備豐富的周邊環(huán)境信息和更精確的定位。同時，也可視為智能網(wǎng)聯(lián)汽車先驗知識積累形成的長期記憶，幫助汽車預(yù)知路面復(fù)雜信息，如坡度、曲率和航向等，更好的規(guī)避潛在的風(fēng)險，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車落地的關(guān)鍵驅(qū)動力。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自動化、智能化等級越高，對高精度地圖的依賴性越強。高精度定位技術(shù)4.高精度地圖在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用（1）輔助高精度定位高精度地圖中包含了豐富的對象數(shù)據(jù)，車輛通過傳感器對道路周邊進(jìn)行感知，識別并提取出道路周邊的對象并與地圖中要素對象進(jìn)行匹配，再通過GPS粗定位信息進(jìn)行融合可以實現(xiàn)車輛位置信息的精準(zhǔn)定位。

高精度定位技術(shù)4.高精度地圖在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用（2）輔助環(huán)境感知與視覺、雷達(dá)等傳統(tǒng)環(huán)境感知傳感器相比，在靜態(tài)物體檢測方面，高精度地圖不受環(huán)境、障礙物等的干擾，當(dāng)?shù)缆翻h(huán)境被其他物體遮擋或者超出了傳感器感知范圍時，高精度地圖能夠輔助車輛對行進(jìn)方向環(huán)境完成超視距感知。此外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知重構(gòu)周圍三維場景時，可以利用高精度地圖作為先驗知識減少數(shù)據(jù)處理時的搜索范圍。智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以根據(jù)當(dāng)前位置在高精度地圖中快速檢索出周邊的車道標(biāo)線、地面箭頭、文字以及路邊護(hù)欄、路牙、標(biāo)識標(biāo)牌等信息，同時通過各類傳感器的實際探測比對，最終得到準(zhǔn)確的固定環(huán)境感知。高精度定位技術(shù)4.高精度地圖在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用（3）輔助動態(tài)路徑規(guī)劃車輛在擁有高精度定位功能前提下，在無外部環(huán)境干擾的情況下可以根據(jù)高精地圖的車道參考線規(guī)劃出一條靜態(tài)路徑，指引車輛前進(jìn)到達(dá)目的地。但由于現(xiàn)實中道路環(huán)境存在各種干擾情況，包括其他車輛、行人等，因此車輛需要更復(fù)雜的傳感器進(jìn)行感知決策，以決定行進(jìn)中是否需要換道，進(jìn)而觸發(fā)重新進(jìn)行路徑規(guī)劃。高精度地圖提供車道中心線，以及車道中心線連通關(guān)系，智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以在這個數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前位置及前進(jìn)方向進(jìn)行有限范圍（如10km范圍內(nèi)）準(zhǔn)實時的車道級路徑規(guī)劃，規(guī)劃結(jié)果用于輔助決策單元生成控制指令。以上過程在車輛行駛過程中反復(fù)被觸發(fā)調(diào)用，其中需要依賴的核心數(shù)據(jù)就是高精度地圖的車道級幾何和拓?fù)潢P(guān)系。高精度定位技術(shù)4.高精度地圖在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用（4）與V2X協(xié)同合作在Ｖ２Ｘ(ＶｅｈｉｃｌｅｔｏＥｖｅｒｙｔｈｉｎｇ)環(huán)境中，Ｖ２Ｘ系統(tǒng)與高精度地圖分工合作，通過路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施(信號燈、標(biāo)識牌等路側(cè)單元)與車輛進(jìn)行通信，車輛能夠直接獲取道路基礎(chǔ)環(huán)境信息及其變化情況，并能夠利用Ｖ２Ｘ輔助ＧＮＳＳ/ＩＭＵ融合定位。高精度地圖用于車道規(guī)劃和匹配靜態(tài)基坐標(biāo)，如路肩和隔離帶等，高精度地圖云中心可以通過與基礎(chǔ)設(shè)施中的路側(cè)邊緣計算節(jié)點進(jìn)行通信?實現(xiàn)靜態(tài)地圖更新并通過Ｖ２Ｘ分發(fā)至車輛。高精度定位技術(shù)4.高精度地圖在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用V2X和通信技術(shù)認(rèn)知2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其作用。2.了解近距離通信技術(shù)及主要應(yīng)用場景。3.了解中短距離通信技術(shù)及主要應(yīng)用場景。4.了解遠(yuǎn)距離通信技術(shù)及主要應(yīng)用場景。V2X和通信技術(shù)任務(wù)描述在進(jìn)行道路測試過程中，某輛智能網(wǎng)聯(lián)汽車無法正確識別紅綠燈信號，測試人員在檢查后發(fā)現(xiàn)?該車車載單元(ＯｎＢｏａｒｄＵｎｉｔ，ＯＢＵ)與路側(cè)紅綠燈通信模塊(ＲｏａｄＳｉｄｅＵｎｉｔ，ＲＳＵ)無法連接，需對智能網(wǎng)聯(lián)汽車和紅綠燈通信進(jìn)行重新匹配。V2X和通信技術(shù)獲取信息一、車聯(lián)網(wǎng)V2X二、通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)一、車聯(lián)網(wǎng)V2X車聯(lián)網(wǎng)（InternetofVehicles）概念引申自物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings），是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的體系架構(gòu)及其通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)V2X（V代表汽車，X代表車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等）無線通信和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。車聯(lián)網(wǎng)是能夠?qū)崿F(xiàn)智能化交通管理、智能動態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)領(lǐng)域的典型應(yīng)用。V2X系統(tǒng)(vehicletoeverything)是車輛與外界進(jìn)行的各種互聯(lián)，即車對外界的信息交換，如圖4-2-1所示。由于Ｖ２Ｘ系統(tǒng)搭載最先進(jìn)的車載傳感器、執(zhí)行器和控制器等，不僅是當(dāng)前唯一一種不受天氣影響的汽車傳感技術(shù)，還使用了現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實現(xiàn)更高程度的車聯(lián)體系。V2X和通信技術(shù)圖4-2-1V2X系統(tǒng)一、車聯(lián)網(wǎng)V2XV2X系統(tǒng)分為四個部分：V2N、V2V、V2I和V2P。（1）V2N(VehicletoNetwork)是車輛通過移動網(wǎng)絡(luò)或Ｗｉ-Ｆｉ連接到互聯(lián)網(wǎng)，獲取實時交通信息、天氣預(yù)報等，并支持遠(yuǎn)程診斷和軟件更新。（2）V2V(VehicletoVehicle)是車輛之間的信息交流，共享速度、位置、行駛方向等信息，以避免碰撞和協(xié)調(diào)行駛路線。（3）V2P(VehicletoPedestrian)是車輛與行人或騎行者之間的通信，通過行人攜帶的設(shè)備發(fā)送位置和運動數(shù)據(jù)，以避免碰撞。（4）V2I(VehicleToInfrastructure)是是指車輛與交通基礎(chǔ)設(shè)施(如紅綠燈、交通攝像頭、路側(cè)單元等)之間的通信，獲取交通燈狀態(tài)、速度限制等信息，優(yōu)化行駛路線和速度，緩解擁堵，提高道路通行能力。V2X和通信技術(shù)一、車聯(lián)網(wǎng)V2XV2N(VehicletoNetwork)即車輛或駕駛?cè)伺c互聯(lián)網(wǎng)之間的信息交換，如圖4-2-2所示。V2N的信息交換包括：(1)車輛自身的行駛信息和傳感器數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)分析的大數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。(2)車輛終端系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)上的資源進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。(3)車輛自身的故障系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程求助系統(tǒng)進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。V2X和通信技術(shù)1.V2N圖4-2-2V2N車輛與互聯(lián)網(wǎng)之間信息交換一、車聯(lián)網(wǎng)V2XV2V(VehicletoVehicle)即車輛與車輛之間的信息交換，如圖4-2-3所示。V2V技術(shù)使用的是專用短程通信(DSRC)，覆蓋范圍最高達(dá)300m，不受限于固定式基站，為移動中的車輛提供直接的端到端的無線通信。V2V的信息交換包括：(1)當(dāng)前本體車輛的行駛速度與附近范圍內(nèi)車輛的行駛速度進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。(2)當(dāng)前本體車輛的行駛方向與附近范圍內(nèi)車輛的行駛方向進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。(3)當(dāng)前本體車輛緊急狀況與附近范圍內(nèi)車輛的行駛狀況進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。V2X和通信技術(shù)2.V2V圖4-2-3V2V車輛與車輛之間信息交換一、車聯(lián)網(wǎng)V2XV2P(VehicletoPedestrian)即車輛與外界行人之間的信息交換，如圖4-2-4所示。V2P的信息交換包括：(1)車輛自身的行駛速度與行人當(dāng)前位置進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。(2)車輛自身的行駛方向與行人當(dāng)前位置進(jìn)行信息內(nèi)容的交換。V2X和通信技術(shù)3.V2P圖4-2-4V2P車輛與外界行人之間信息交換一、車聯(lián)網(wǎng)V2XV2I(VehicleToInfrastructure)即車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換，基礎(chǔ)設(shè)施I包含了交通信號燈、公交站、電線桿、大樓、立交橋、隧道、路障等交通設(shè)施設(shè)備，如圖4-2-5所示。V2I的信息交換包括：（1）實時交通信息發(fā)布，幫助駕駛員了解當(dāng)前道路狀況并選擇最佳路線。（2）交通信號控制優(yōu)化，通過智能交通信號控制減少擁堵。（3）停車管理，通過智能停車場設(shè)施提供實時車位信息，幫助駕駛員快速找到停車位。V2X和通信技術(shù)4.V2I圖4-2-5V2I車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換二、通信技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)通過新一代信息通信技術(shù)（圖4-2-6），實現(xiàn)車與云平臺、車與車、車與路、車與人、車內(nèi)等全方位網(wǎng)絡(luò)連接，主要實現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”，即將車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行融合。車內(nèi)網(wǎng)是指通過應(yīng)用成熟的總線技術(shù)建立一個標(biāo)準(zhǔn)化的整車網(wǎng)絡(luò)；車際網(wǎng)是指基于特定無線局域網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)；車載移動互聯(lián)網(wǎng)是指車載單元通過4G/5G等通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無線連接，三網(wǎng)融合是車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。V2X和通信技術(shù)4-2-6信息通信技術(shù)二、通信技術(shù)(1)車與網(wǎng)絡(luò)、云平臺間的通信是指車輛通過衛(wèi)星無線通信或移動蜂窩等無線通信技術(shù)實現(xiàn)與車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的信息傳輸，接收平臺下達(dá)的控制指令，實時共享車輛數(shù)據(jù)。(2)車與車間的通信是指車輛與車輛之間中短距離車車通信技術(shù)實現(xiàn)信息交流與信息共享，包括車輛位置、行駛速度等車輛狀態(tài)信息，可用于判斷道路車流狀況。(3)車與路間的通信是指借助地面道路固定通信設(shè)施實現(xiàn)車輛與道路間的信息交流，用于監(jiān)測道路路面狀況，引導(dǎo)車輛選擇最佳行駛路徑。(4)車與人間的通信是指用戶可以通過Wi-Fi、藍(lán)牙、蜂窩等無線通信手段與車輛進(jìn)行信息溝通，使用戶能通過對應(yīng)的移動終端設(shè)備監(jiān)測并控制車輛。(5)車內(nèi)設(shè)備間的通信是指車輛內(nèi)部各設(shè)備間通過車用CAN技術(shù)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸，用于對設(shè)備狀態(tài)的實時檢測與運行控制，建立數(shù)字化的車內(nèi)控制系統(tǒng)。根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用場景及通信距離，將其分為近距離通信技術(shù)、中短距離通信技術(shù)、長距離通信技術(shù)以及車用CAN技術(shù)。V2X和通信技術(shù)1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（1）RFID技術(shù)RFID技術(shù)，也稱為射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification），通過無線射頻方式結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式通過電磁波實現(xiàn)對電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫，以實現(xiàn)識別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。①RFID概述1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)RFID技術(shù)由讀寫器、電子標(biāo)簽等部分組成，如圖4-2-7所示。在RFID系統(tǒng)工作時，由閱讀器在一個大小取決于發(fā)射功率的區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場，覆蓋區(qū)域內(nèi)的電子標(biāo)簽被觸發(fā)，發(fā)送存儲在其中的數(shù)據(jù)給閱讀器，或根據(jù)閱讀器的指令修改存儲在其中的數(shù)據(jù)。②工作原理圖4-2-7RFID技術(shù)的組成RFID技術(shù)依據(jù)其標(biāo)簽的供電方式分類無源RFID有源RFID半有源RFIDV2X和通信技術(shù)1.近距離通信技術(shù)1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)2014年，捷豹路虎開始使用RFID標(biāo)簽進(jìn)行整車的生產(chǎn)和管理。通過追蹤讀取標(biāo)簽信息，獲取生產(chǎn)線的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，精確計算零部件的消耗，實現(xiàn)生產(chǎn)線方式的轉(zhuǎn)變。如圖4-2-8所示。圖4-2-8捷豹路虎使用RFID標(biāo)簽進(jìn)行整車的生產(chǎn)和管理1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（2）NFC技術(shù)NFC技術(shù)也稱為近場通信（NearFieldCommunication），是一種高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（在10cm內(nèi)）交換數(shù)據(jù)、圖片和視頻信息。該技術(shù)最早由Philips公司發(fā)起，Nokia公司和Sony公司等廠家主推。NFC技術(shù)由免接觸式RFID演變而來,并向下兼容RFID,工作在13.56MHz頻率，點對點的通信建立時間少于0.1s，傳輸速度分別有106kbit/s、212kbit/s和424kbit/s三種類型。①NFC概述1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)在被動模式下，NFC通信的發(fā)起設(shè)備提供射頻場，以一種固定的傳輸速度將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備，如圖4-2-9所示。NFC通信的目標(biāo)設(shè)備不必產(chǎn)生射頻場，而使用負(fù)載調(diào)制技術(shù)以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。因此，發(fā)起設(shè)備可以在該模式下以相同的連接和初始化過程檢測目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。圖4-2-9NFC被動通信模式②工作原理1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)在主動模式下，任一設(shè)備向另一臺設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，都必須產(chǎn)生自己的射頻場，以便進(jìn)行通信，獲得快速的連接設(shè)置，如圖4-2-10所示。NFC技術(shù)是一個開放接口平臺，可以對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速、主動設(shè)置，將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能整合在一塊芯片。圖4-2-10NFC主動通信模式1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)NFC技術(shù)與RFID技術(shù)工作原理類似，通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，兩者之間也存在很大的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：a.RFID技術(shù)提供傳輸范圍為米級，NFC技術(shù)提供傳輸范圍更小，具有距離近、帶寬高和能耗低等特點。b.NFC技術(shù)與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，已得到越來越多主要廠商的支持，成為正式標(biāo)準(zhǔn)。c.NFC技術(shù)是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速、自動的通信。d.RFID技術(shù)更多地被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤和資產(chǎn)管理等領(lǐng)域，而NFC技術(shù)主要用于門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域。1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)NFC技術(shù)實現(xiàn)時，設(shè)備必須靠得很近，提供了天然的使用安全性，也可以通過加密和解密系統(tǒng)提高設(shè)備之間的通信安全性。NFC技術(shù)可以提高汽車使用的易用性和功能性，可以將智能手機作為汽車的智能鑰匙用于解鎖打開車門和關(guān)閉車門。2019年12月，華為錢包與比亞迪DiLink聯(lián)合發(fā)布基于NFC的智能“手機車鑰匙”，將搭載比亞迪宋Pro車型，實現(xiàn)解鎖和上鎖等一系列動作，為用戶提供更便捷智能的數(shù)字車生活，如圖4-2-11所示。2020年3月，小米手機也與比亞迪DiLink聯(lián)合發(fā)布了手機NFC車鑰匙功能，還可以讀取車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)。③NFC在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用圖4-2-11華為錢包與比亞迪DiLink攜手提供汽車智慧出行解決方案1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（3）Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi技術(shù)，由澳大利亞的研究機構(gòu)CSIRO在20世紀(jì)90年代發(fā)明，并于1996年在美國成功申請專利。該技術(shù)是一種創(chuàng)建于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù)，實質(zhì)上是Wi-Fi聯(lián)盟制造商的商業(yè)認(rèn)證，已經(jīng)應(yīng)用于筆記本、手機和汽車等廣大領(lǐng)域中。具有覆蓋范圍廣、傳輸速率快、安裝和建設(shè)成本低的優(yōu)勢。同時，由于無線電信號遇到障礙物會發(fā)生不同程度的折射、反射和衍射，導(dǎo)致信號強度隨著相對接入點距離的增加而減弱，而且容易受同頻率電波的干擾和雷電天氣的影響，造成網(wǎng)絡(luò)信號的不穩(wěn)定和速率下降。①Wi-Fi技術(shù)概論Wi-Fi技術(shù)通常使用2.4GUHF或5GSHFISM射頻頻段。2.4G頻段具有室內(nèi)環(huán)境中抗衰減能力強的優(yōu)點，但是由于干擾多，不能保障足夠的穩(wěn)定性。5G頻段具有抗干擾能力強，能提供更大的帶寬，吞吐率高以及可擴展性強的優(yōu)點，但容易受到各種障礙物的衰減作用，只適合室內(nèi)小范圍覆蓋和室外網(wǎng)橋。1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)Wi-Fi技術(shù)的組成元件包括站點STA、接入點AP、基本服務(wù)集BSS、服務(wù)集識別碼SSID、分布式系統(tǒng)DS、擴展服務(wù)集ESS、門橋（Portal）。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)組成元件之間的關(guān)系如圖4-2-12所示。圖4-2-12WIFI網(wǎng)絡(luò)的組成元件之間的關(guān)系②Wi-Fi技術(shù)的工作原理1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)站點（Station，STA）是指具有WIFI通信功能的，而且連接到無線網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備，如手機、平板電腦、筆記本計算機等。接入點AP（AccessPoint），也稱為基站，是我們常說的WIFI熱點，相當(dāng)于一個轉(zhuǎn)發(fā)器，將互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給接入設(shè)備。基本服務(wù)集BSS（BasicServiceSet）是網(wǎng)絡(luò)最基本的服務(wù)單元，可以由一個接入點和若干個網(wǎng)站組成，也可以由若干個網(wǎng)站組成。服務(wù)集識別碼（ServiceSetIDentifier，SSID）是指WIFI賬號，通過接入點廣播。分布式系統(tǒng)DS（DistributionSystem），也有稱為傳輸系統(tǒng)，通過基站將多個基本服務(wù)集連接起來。當(dāng)幀傳送至分布式系統(tǒng)時，隨即被送至正確的基站，而后由基站轉(zhuǎn)送至目的站點STA。擴展服務(wù)集ESS（ExtentedServiceSet），由一個或者多個基本服務(wù)集通過分布式系統(tǒng)串連在一起構(gòu)成，可擴展無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。門橋（Portal）的作用就相當(dāng)于網(wǎng)橋，用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或者其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車，可快速搭建移動熱點，在不依賴于移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，體驗無線上網(wǎng)。駕駛員可以使用手機等移動設(shè)備遠(yuǎn)程查看車輛的位置、輪胎氣壓、油量與行駛里程等信息，以及查看車輛的性能與檢測報告。同時，可以讓駕駛員與乘客把移動設(shè)備中的內(nèi)容同步傳輸?shù)杰囕v的信息娛樂系統(tǒng)以及后座的顯示屏上，實現(xiàn)手機與車機的同步互聯(lián)、雙屏互動操作。阿里巴巴集團(tuán)投資的斑馬智行車載互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可與手機良好的互動，如圖4-2-13所示。③Wi-Fi技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用圖4-2-13斑馬智行車載互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（4）藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)也稱為Bluetooth、是一種支持設(shè)備短距離通信，一般10m內(nèi)的無線電技術(shù)，能在包括移動電話、筆記本電腦、無線耳機、智能汽車以及相關(guān)外設(shè)等設(shè)備不必借助電纜就能組成一個巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行近距離通信的技術(shù)。目前藍(lán)牙技術(shù)最新的版本是藍(lán)牙5.4和藍(lán)牙6.0。藍(lán)牙5.4是2023年發(fā)布的，在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力，傳輸速率速度上限為2Mbit/s，有效傳輸距離室外理論最遠(yuǎn)240米，與以前的版本相比增強安全性和低功耗通信效率。藍(lán)牙6.0是2024年發(fā)布的，是首個基于全新底層協(xié)議架構(gòu)的版本，目標(biāo)是為下一代萬物互聯(lián)（IoT2.0）提供基礎(chǔ)支持。藍(lán)牙6.0的信道探測技術(shù)結(jié)合相位測距和往返時間測量，將定位精度提升至厘米級。①藍(lán)牙技術(shù)概述1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)藍(lán)牙是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實現(xiàn)固定設(shè)備、移動設(shè)備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換(使用2.4~2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波)。藍(lán)牙可連接多個設(shè)備，克服了數(shù)據(jù)同步的難題。藍(lán)牙技術(shù)是世界著名的5家大公司一愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)、東芝(Toshiba)、國際商用機器公司(IBM)和英特爾(Intel)，于1998年5月聯(lián)合宣布的一種無線通信新技術(shù)。藍(lán)牙設(shè)備是藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用的主要載體，常見藍(lán)牙設(shè)備比如電腦、手機等。藍(lán)牙產(chǎn)品容納藍(lán)牙模塊，支持藍(lán)牙無線電連接與軟件應(yīng)用。藍(lán)牙設(shè)備連接首先進(jìn)行配對創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一臺設(shè)備作為主設(shè)備，所有其他設(shè)備作為從設(shè)備。配對搜索稱為短程臨時網(wǎng)絡(luò)模式，也稱微微網(wǎng)。微微網(wǎng)在藍(lán)牙設(shè)備加入和離開無線電短程傳感時動態(tài)、自動建立。藍(lán)牙技術(shù)具備射頻特性，采用了TDMA結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)多層次結(jié)構(gòu)，在技術(shù)上應(yīng)用了跳頻技術(shù)、無線技術(shù)等，具有傳輸效率高、安全性高等優(yōu)勢。

②工作原理1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)系統(tǒng)由底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用三大部分構(gòu)成。a.底層硬件模塊由基帶、跳頻和鏈路控制單元組成，基帶用于完成藍(lán)牙數(shù)據(jù)和跳頻的傳輸；無線調(diào)頻層是通討2.4GHzISM頻段的微波實現(xiàn)數(shù)據(jù)流傳輸和過濾；鏈路控制單元用于實現(xiàn)鏈路建立、連接和拆除的安全控制。b.中間協(xié)議層主要包括服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議、邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議、電話通信協(xié)議和串口仿真協(xié)議四個部分。c.高層應(yīng)用位于協(xié)議層最上部的框架部分，主要有文件傳輸、網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)訪問，通過相應(yīng)的應(yīng)用程序在一定的應(yīng)用模式實現(xiàn)無線通信。

③系統(tǒng)組成1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用主要有車載藍(lán)牙電話、車載藍(lán)牙音響、車載藍(lán)牙后視鏡、汽車虛擬鑰匙、獲取車輛信息（胎壓、續(xù)駛、位置等）、穿戴設(shè)備監(jiān)測人體狀態(tài)（血壓、脈搏、酒精監(jiān)測等）并與車輛信息交互等。a.車載藍(lán)牙電話。專為行車安全和舒適性而設(shè)計，主要功能包括：自動辨識移動電話，不需要電纜或電話托架便可與手機聯(lián)機；駕駛?cè)瞬恍枰|碰手機便可控制手機，用語音指令控制接聽或撥打電話；駕駛?cè)丝梢酝ㄟ^車上的音響或藍(lán)牙無線耳麥進(jìn)行通話。④藍(lán)牙車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用1.近距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)b.車載藍(lán)牙音響。它是一種基于穩(wěn)定的、高度通用的藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)的無線有源音箱，內(nèi)設(shè)鋰電池，可以隨時充電，使用方便快捷。c.車載藍(lán)牙后視鏡。車載藍(lán)牙后視鏡可通過藍(lán)牙技術(shù)與手機相連，手機來電話時，后視鏡顯示來電信息，還可集成免提通話功能。如圖4-2-14所示。圖4-2-14車載藍(lán)牙后視鏡2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（1）DSRC技術(shù)DSRC（DedicatedShortRangeCommunication）技術(shù)即專用短程通信技術(shù)，是由IEEE802.11p底層通信協(xié)議與IEEE1609系列標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)成的技術(shù)，具有低延時性，以提供車用環(huán)境中短距離通信服務(wù)。DSRC技術(shù)可以實現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語音和數(shù)據(jù)的實時、準(zhǔn)確和可靠地雙向傳輸，將車輛和道路有機連接，專門用于道路環(huán)境的車輛與車輛、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施與基礎(chǔ)設(shè)施間通信距離有限的無線通信方式，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)最重要的通信方式之一。①DSRC技術(shù)概述2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)與Wi-Fi、藍(lán)牙等其他通信技術(shù)采用的共享開放2.4GHz頻帶不同，DSRC技術(shù)使用的是1999年美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)分配給汽車通信使用的5.9GHz頻帶的一段75MGHz的帶寬，被分為7個頻道，目標(biāo)的通信范圍可達(dá)1km，如圖4-2-15所示。車輛在CH172以10~20次/s的頻率，交互DSRC基礎(chǔ)安全信息。CH184用于緊急信息發(fā)布，其優(yōu)先級更高。每一條基礎(chǔ)安全信息都包含兩部分信息，第一部分信息是強制性信息，包括位置、速度、方向、角度、加速度、制動系統(tǒng)狀態(tài)和車輛尺寸；第二部分是可選信息，例如防抱死制動系統(tǒng)狀態(tài)、歷史路徑、傳感器數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)向盤狀態(tài)等。②DSRC的工作原理圖4-2-15DSRC技術(shù)頻道的劃分2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)DSRC技術(shù)主要由車載單元（OnBoardUnit，OBU）、路旁部署的路側(cè)單元（Road-SideUnit，RSU）兩個部分組成。通過兩者之間的無線通信實現(xiàn)路網(wǎng)與車輛之間的雙向信息交流，將車輛與道路有機地連接在一起。如圖4-2-16所示。圖4-2-16DSRC系統(tǒng)的組成示意圖2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)a.DSRC技術(shù)的優(yōu)點DSRC具有易于部署、低成本和原生的自組織網(wǎng)絡(luò)支持等優(yōu)點。而且，針對V2X通信的終端高速移動和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽俊⒌脱訒r等需求進(jìn)行了優(yōu)化，適合應(yīng)用在V2X場景，尤其是一些和安全相關(guān)的交通場景。③DSRC技術(shù)優(yōu)缺點2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)車輛接入互聯(lián)網(wǎng)的路側(cè)設(shè)備覆蓋問題。車輛接入互聯(lián)網(wǎng)需要在路側(cè)大量布置能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備。車輛的高速移動以及復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低了DSRC高可靠和低征時的性能。在高密度場景下，車輛之間的信道接入競爭會變得非常強烈,，導(dǎo)致DSRC通信延遲增加和傳輸速率下降。由于DSRC路側(cè)設(shè)施投入大，商業(yè)盈利模式尚未明確。b.DSRC技術(shù)的缺點2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)④DSRC在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域具體場景汽車輔助駕駛碰撞風(fēng)險預(yù)警、錯誤駕駛方式預(yù)警、信號違規(guī)預(yù)警、慢速車輛指示、摩托車接近指示、車輛遠(yuǎn)程服務(wù)、行人監(jiān)測、協(xié)作式自動車隊、車輛事故、道路工程警告、交通條件警告、氣象狀態(tài)預(yù)警、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)異常警告…交通運輸安全緊急救援請求及響應(yīng)、緊急事件通告、緊急車輛調(diào)度與優(yōu)先通行、運輸車輛及駕駛員的安全監(jiān)控、超載超限管理.交通弱勢群體保護(hù)…交通管理交通法規(guī)告知、交通執(zhí)法、信號優(yōu)先、交通燈最佳速度引導(dǎo)、停車場管理…導(dǎo)航及交通信息路線實時引導(dǎo)、施工區(qū)、停車場、交通事件信息、流量監(jiān)控、建議行程、興趣點通知…電子收費以電子化的交易方式向用戶收取相關(guān)費用…運輸管理特種運輸監(jiān)測、車隊管理、場站區(qū)管理、運政稽查…其他車輛軟件/數(shù)據(jù)配置和更新、車輛和RUS的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、協(xié)作感知信息更新和發(fā)送…表4-2-1DSRC技術(shù)的應(yīng)用場景2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)以車路通信的ETC不停車收費系統(tǒng)如圖4-2-17所示。車輛經(jīng)過ETC通道，通過OBU和RSU的通信，不需要收費人員采取任何操作的情況下，自動完成收費過程。DSRC技術(shù)還應(yīng)用于電子地圖下載、交通調(diào)度等領(lǐng)域。④DSRC在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用圖4-2-17ETC不停車收費系統(tǒng)示意圖2.中短距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（2）LTE-V技術(shù)LTE-V技術(shù)是大唐電信基于TD-LTE技術(shù)而推出的具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的車載中短距離通信技術(shù)，支持在車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛與行人（V2P）之間快速組網(wǎng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享交互橋梁，如圖4-2-18所示。①LTE-V概述圖4-2-18LTE-V技術(shù)2.中短距離通信技術(shù)認(rèn)知V2X和通信技術(shù)LTE-V技術(shù)包括集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）兩種，如圖4-2-19所示。其中，LTE-V-Cell集中式也稱為蜂窩式，需要基站作為控制中心，實現(xiàn)大帶寬、大覆蓋通信，定義為車輛與路側(cè)通信單元以及基站設(shè)備的通信方式；LTE-V-Direct分布式也稱為直通式，無須基站作為支撐，可直接實現(xiàn)車輛與周邊環(huán)境節(jié)點低時延、高可靠通信，定義為車輛之間的通信方式。②分類及工作模式圖4-2-19LTE-V技術(shù)分類2.中短距離通信技術(shù)認(rèn)知V2X和通信技術(shù)③LTE-V技術(shù)的特點優(yōu)點：LTE-V技術(shù)能利用現(xiàn)有的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)，部署簡單，只需要在現(xiàn)在的LTE-V基站中增加一些設(shè)備，不需要額外建設(shè)基站；覆蓋范圍廣，可實現(xiàn)無縫覆蓋；傳輸更可靠；未來可支持更高級的車路協(xié)同業(yè)務(wù)需求；網(wǎng)絡(luò)運營模式靈活，盈利模式多樣化。缺點：當(dāng)前的技術(shù)成熟度較低，應(yīng)用于車輛智能駕駛的V2X場景還需進(jìn)一步測試驗證；蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施延時可能會導(dǎo)致車輛存在安全隱患。2.中短距離通信技術(shù)認(rèn)知V2X和通信技術(shù)LTE-V技術(shù)，可應(yīng)用于交叉路口的會車避讓，緊急車輛優(yōu)先通行，前方車輛的緊急剎車告警以及多車的編隊自動駕駛。如圖4-2-20所示。圖4-2-20LTE-V技術(shù)應(yīng)用（4）LTE-V技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（1）衛(wèi)星通訊技術(shù)衛(wèi)星通信技術(shù)（SatelliteCommunicationTechnology）是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，以達(dá)到在兩個或多個地球站之間進(jìn)行通信的目的。衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量好、組網(wǎng)方便迅速、便于實現(xiàn)全球無縫鏈接等眾多優(yōu)點，被認(rèn)為是建立全球通信的一種必不可少的重要手段。①衛(wèi)星通信技術(shù)概述3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由通信衛(wèi)星和經(jīng)該衛(wèi)星連通的地面端兩部分組成。運行在赤道上空35860km高度上的靜止通信衛(wèi)星是目前全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)中最常用的星體。此類衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，而且運轉(zhuǎn)周期正好等于地球的自轉(zhuǎn)周期，始終保持與地球的同步運行狀態(tài)。其波束最大覆蓋面可以達(dá)到地球表面總面積的1/3以上，僅需等間隔放置的三顆通信衛(wèi)星即可實現(xiàn)全球范圍的通信。地面端，是通訊衛(wèi)星與地面公眾網(wǎng)的接口，可用于出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)通信鏈路，供用戶使用。②衛(wèi)星通信技術(shù)的組成及特點3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)衛(wèi)星通信技術(shù)具有以下六個方面的特點：a.覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)。由于衛(wèi)星距離地面距離遠(yuǎn)，所以覆蓋地球得區(qū)域大，是遠(yuǎn)距離越洋電話和電視廣播的主要手段。b.具有多址聯(lián)接功能。衛(wèi)星所覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有地球站都能利用同一衛(wèi)星進(jìn)行相互間的通信。c.頻段寬，容量大。采用微波頻段，每個衛(wèi)星上可設(shè)置多個轉(zhuǎn)發(fā)器，通信容量很大。d.機動靈活。地球站的建立不受地理條件的限制，可建在邊遠(yuǎn)地區(qū)、汽車上。e.通信質(zhì)量好，可靠性高。電波主要在自由空間傳播，噪聲小，通信質(zhì)量好。f.通信的成本與距離無關(guān)。衛(wèi)星通信的地球站至衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器之間不需要線路投資，其成本與距離無關(guān)。3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中，衛(wèi)星通信技術(shù)主要應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS導(dǎo)航、車輛定位、車輛跟蹤及交通管理，向駕駛?cè)颂峁┏鲂芯€路的規(guī)劃和導(dǎo)航、信息查詢以及緊急援助等。如圖4-2-21所示。③衛(wèi)星通信在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用圖4-2-21智能交通系統(tǒng)中的衛(wèi)星通信技術(shù)3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)（2）5G移動通訊技術(shù)5G移動通信技術(shù)即第五代移動通信技術(shù)（5thgenerationmobilenetworks），簡稱為5G技術(shù)，是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)。5G技術(shù)是對包括3G、4G技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)有通信技術(shù)的技術(shù)更新，是4G網(wǎng)絡(luò)的延伸。網(wǎng)絡(luò)延遲低于1ms，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Gbit/s，比4GLTE網(wǎng)絡(luò)快100倍。①5G移動通訊技術(shù)概述3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)5G網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)由集中單元CU（CentralizedUnit）、分布單元DU（DistributeUnit）、有源天線單元AAU（ActiveAntennaUnit）三個部分組成。與4G網(wǎng)絡(luò)的對比，如圖4-2-22所示。（2）組成及特點圖4-2-225G與4G網(wǎng)絡(luò)的組成對比圖3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)a.CU是由4G網(wǎng)絡(luò)基站中負(fù)責(zé)信號調(diào)制BBU的非實時部分分割構(gòu)成，負(fù)責(zé)處理非實時協(xié)議和服務(wù)。b.AAU是由4G網(wǎng)絡(luò)基站中負(fù)責(zé)信號調(diào)制BBU的部分物理層處理功能與負(fù)責(zé)射頻處理RRU及無源天線合并構(gòu)成。c.DU是由4G網(wǎng)絡(luò)基站中負(fù)責(zé)信號調(diào)制BBU的剩余功能重新定義構(gòu)成，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實時服務(wù)。5G通信技術(shù)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展，具有具有高數(shù)據(jù)速率、超低延遲、節(jié)省能源、降低成本、系統(tǒng)容量高和允許大規(guī)模設(shè)備連接的特點。3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)5G通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用主要圍繞車輛編隊、遠(yuǎn)程駕駛、高級駕駛等應(yīng)用場景，如圖4-2-23所示。5G通信技術(shù)具有低時延特點，交通運行過程中路權(quán)分配等信息具有高并發(fā)性和高時效性，需要在極端時間內(nèi)對數(shù)據(jù)采集、匯總、處理和反饋。5G網(wǎng)絡(luò)將提供1ms低時延網(wǎng)絡(luò)，可以提高制動距離約0.2-0.5米，更適合自動駕駛場景應(yīng)用。③5G通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用圖4-2-235G通信技術(shù)應(yīng)用場景3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)基于移動5G通信和網(wǎng)聯(lián)自動駕駛技術(shù)，5G智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛車已經(jīng)實現(xiàn)在景區(qū)開放道路上自動駕駛，包括循跡自動駕駛、行人識別和動態(tài)避障、區(qū)域動態(tài)限速、交通信號燈通行、超視距、車輛動態(tài)調(diào)度等場景，同時還具有遠(yuǎn)程駕駛功能，如圖4-2-24所示，可根據(jù)場景需求，完成自動或遠(yuǎn)程駕駛實時接管，以及網(wǎng)聯(lián)后臺的監(jiān)控與管理的功能場景。圖4-2-245G遠(yuǎn)程駕駛3.遠(yuǎn)距離通信技術(shù)V2X和通信技術(shù)在平臺端，采用“云-邊緣-終端”三層架構(gòu)，設(shè)計車路協(xié)同智能無人駕駛分級決策平臺，通過人、車、路、云端等的信息交互實現(xiàn)了邊緣計算服務(wù)能力、高精度定位服務(wù)能力、五維時空服務(wù)能力，為自動駕駛汽車智能決策、協(xié)同控制提供信息服務(wù)，進(jìn)而實現(xiàn)不同等級智能駕駛及智慧交通，5G車聯(lián)網(wǎng)運行場景如圖4-2-25所示。圖4-2-255G車聯(lián)網(wǎng)運行場景高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)3學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能正確標(biāo)定組合導(dǎo)航。2.能正確查驗智能網(wǎng)聯(lián)汽車的GPS信號質(zhì)量狀況。3.能正確查驗智能網(wǎng)聯(lián)小車的定位信息質(zhì)量狀況。4.能正確掌握高精地圖制作方法。5.能在工作結(jié)束后按照7S管理規(guī)定整理、恢復(fù)作業(yè)場地，養(yǎng)成敬業(yè)的職業(yè)品質(zhì)。6.以自查、互查，現(xiàn)場案例引導(dǎo)學(xué)員討論，培養(yǎng)學(xué)員合作、創(chuàng)新的職業(yè)能力。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)實訓(xùn)任務(wù)任務(wù)一：智能網(wǎng)聯(lián)汽車組合導(dǎo)航標(biāo)定任務(wù)二：智能網(wǎng)聯(lián)汽車高清地圖制作高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)任務(wù)一：智能網(wǎng)聯(lián)汽車組合導(dǎo)航標(biāo)定【實訓(xùn)器材】智能網(wǎng)聯(lián)汽車、筆記本電腦、卷尺等。【作業(yè)準(zhǔn)備】1.清潔操作工位2.使用安全防護(hù)用具3.智能網(wǎng)聯(lián)汽車外觀檢查【操作步驟】1.將導(dǎo)航定位、定向天線分別放置于同一高度，確認(rèn)線束連接牢靠，確認(rèn)擁有網(wǎng)絡(luò)流量SIM卡已經(jīng)放入慣導(dǎo)系統(tǒng)中。如圖4-3-1所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-1慣導(dǎo)位置圖任務(wù)一：智能網(wǎng)聯(lián)汽車組合導(dǎo)航標(biāo)定2.慣導(dǎo)模塊通電后，筆記本電腦連接慣導(dǎo)模塊發(fā)射的WIFI熱點，熱點名稱末尾數(shù)字與慣導(dǎo)模塊外殼上編號末尾數(shù)字相同，默認(rèn)密碼為12345678。如圖4-3-2所示。3.連接熱點后利用瀏覽器登錄192.168.200.1網(wǎng)址，輸入用戶名admin，密碼password登錄慣導(dǎo)系統(tǒng)管理頁面。如圖4-3-3所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-3慣導(dǎo)系統(tǒng)管理登錄界面圖4-3-2慣導(dǎo)WIFI任務(wù)一：智能網(wǎng)聯(lián)汽車組合導(dǎo)航標(biāo)定4.登錄慣導(dǎo)系統(tǒng)管理頁面后，點擊導(dǎo)航欄“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”一欄，觀察SIM卡運營商和撥號狀態(tài)是否正常已連接。如圖4-3-4所示。5.點擊進(jìn)入I/O設(shè)置一欄，觀察RTK-GPS工作狀態(tài)是否正常，正確設(shè)置應(yīng)為ip：60.205.8.49，端口8002，獲取源列表后選擇RTCM32_GGB，并輸入正確的千尋賬號和密碼，確認(rèn)后連接，狀態(tài)為已連接即正常。在串口C位置處可以設(shè)置串口輸出的波特率，正確值為230400。如圖4-3-5所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-5I/O設(shè)置圖4-3-4網(wǎng)絡(luò)設(shè)置任務(wù)一：智能網(wǎng)聯(lián)汽車組合導(dǎo)航標(biāo)定6.慣導(dǎo)配置。用卷尺測量并記錄定位天線與后輪中心直接的相對位置、定位天線與慣導(dǎo)模塊原點直接的相對位置、輪距等數(shù)據(jù)。點擊進(jìn)入慣導(dǎo)設(shè)置，如實填寫車輛參數(shù)設(shè)置中的頁面參數(shù)，從上到下依次對車輛參數(shù)設(shè)置進(jìn)行修改，修改完成后點擊保存配置完成。如圖4-3-6所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-6慣導(dǎo)配置任務(wù)二：智能網(wǎng)聯(lián)汽車高清地圖制作【實訓(xùn)器材】智能網(wǎng)聯(lián)汽車、筆記本電腦等。【作業(yè)準(zhǔn)備】檢查智能網(wǎng)聯(lián)汽車、筆記本電腦。【操作步驟】1.根據(jù)任務(wù)一，檢查智能網(wǎng)聯(lián)汽車主天線、副天線、組合導(dǎo)航的安裝連接情況。2.將智能網(wǎng)聯(lián)汽車行駛至空曠區(qū)域（周圍無遮擋）。3.點擊進(jìn)入IO設(shè)置一欄，檢查RTK-GPS工作狀態(tài)是否正常，狀態(tài)為已連接（綠色）即正常，串口C波特率為230400。如圖4-3-7所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-7IO設(shè)置對話框任務(wù)二：智能網(wǎng)聯(lián)小車GPS導(dǎo)航標(biāo)定4.檢查RTK信號是否正常（顏色為綠色且數(shù)值為6），檢查電子地圖是否正常顯示。如圖4-3-8所示。5.在左側(cè)側(cè)邊欄中，單擊打開IVSystemManage，彈出3個界面。如圖4-3-9所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-9IVSystemManage界面圖4-3-8RTK信號及電子地圖任務(wù)二：智能網(wǎng)聯(lián)小車GPS導(dǎo)航標(biāo)定6.在IVSystemManager界面下，找到tool菜單，打開map_collectfromveh按鍵，該工具集成了采集、編輯采集數(shù)據(jù)、生成OpenDrive地圖。如圖4-3-10所示。7.地圖采集。點擊新道路按鍵，設(shè)置地圖名稱，點OK開始錄制。如圖4-3-11所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-11地圖錄制與編輯界面圖4-3-10tool界面任務(wù)二：智能網(wǎng)聯(lián)小車GPS導(dǎo)航標(biāo)定8.地圖轉(zhuǎn)換與生成。在地圖錄制與編輯界面為當(dāng)前界面時，將鼠標(biāo)移到左上角，彈出菜單欄，點擊tool下的“convert”。如圖4-3-13所示。點擊后彈出文件轉(zhuǎn)換后保存路徑，將其保存于桌面上，同時將其改名為“map.xodr”，并將其復(fù)制到/home/nvidia/map/路徑下，即完成地圖錄制操作與轉(zhuǎn)換。如圖4-3-14所示。高精定位技術(shù)V2X車聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)圖4-3-14完成的地圖錄制操作與轉(zhuǎn)換圖4-3-13地圖轉(zhuǎn)換

謝謝觀看！Thanksforwatching智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論項目五智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)五改善視野類ADAS認(rèn)知預(yù)警類ADAS認(rèn)知任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)六自主控制類ADAS認(rèn)知其他類型ADAS認(rèn)知先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)實訓(xùn)

先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的概念。2.了解先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的主要類型。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知任務(wù)描述一名消費者到4S店購車，想了解一下汽車上有哪些駕駛輔助系統(tǒng)，導(dǎo)購人員應(yīng)該如何對駕駛輔助系統(tǒng)進(jìn)行分類介紹。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知獲取信息一、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的概念二、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的類型先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知一、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的概念先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（AdvancedDriverAssistanceSystems，簡稱ADAS），又稱為高級駕駛輔助系統(tǒng)，是指利用安裝在車輛上的傳感器、通信、決策及執(zhí)行等裝置，監(jiān)測駕駛?cè)恕④囕v及其行駛環(huán)境并通過影像、燈光、聲音、觸覺提示/警告或控制等方式輔助駕駛?cè)藞?zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)或主動避免/減輕碰撞危害的各類系統(tǒng)的總稱。在ADAS中，通常融合多個傳感器信息實時感知周邊環(huán)境，為車輛計算系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的路況數(shù)據(jù)、障礙物和道路標(biāo)線等相關(guān)信息。軟件系統(tǒng)根據(jù)傳感器的輸入實時構(gòu)建汽車周圍環(huán)境的空間模型或計算行駛的危險級別。接著，將輸出提供給駕駛?cè)嘶蛑付ㄏ到y(tǒng)應(yīng)如何預(yù)警或主動干預(yù)車輛控制。如圖5-1-1所示，為ADAS在汽車上的應(yīng)用以及不同類型傳感器在ADAS中的應(yīng)用范圍。圖5-1-1ADAS系統(tǒng)在車輛上的應(yīng)用示意圖先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知二、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的類型按照功能不同，ADAS可分為改善視野類ADAS、預(yù)警類ADAS、自主控制類ADAS及其他類型ADAS，見圖5-1-2。圖5-1-2先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的類型（一）改善視野類ADAS改善視野類ADAS是指通過環(huán)境感知傳感器、V2X通信技術(shù)等擴大駕駛?cè)艘曇胺秶瑥亩岣唏{駛?cè)艘曇拜^差環(huán)境下行車安全的駕駛輔助系統(tǒng)，包括夜視輔助系統(tǒng)、全息影像監(jiān)測系統(tǒng)和自適應(yīng)照明系統(tǒng)等。自適應(yīng)前照明系統(tǒng)通過感知道路狀況、行駛信息等，調(diào)節(jié)不同照明模式，使近光燈光軸在水平方向上與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角聯(lián)動進(jìn)行左右轉(zhuǎn)動，在垂直方向上與車高聯(lián)動進(jìn)行上下擺動的燈光隨動系統(tǒng)。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的類型（二）預(yù)警類ADAS預(yù)警類ADAS是指自動監(jiān)測車輛可能發(fā)生的危險并提醒駕駛?cè)耍瑥亩乐拱l(fā)生危險或減輕事故傷害的駕駛輔助系統(tǒng)，包括：車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)和盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)等。如圖圖5-1-3所示，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)通過安裝在內(nèi)視鏡附近的攝像頭檢測前方車道線，并計算出本車與車道線的實時距離，從而判斷車輛是否偏離車道。當(dāng)發(fā)現(xiàn)車輛在無換道意圖即將偏離本車車道時，通過報警或振動等方式提醒駕駛?cè)恕D5-1-3車道偏離預(yù)警系統(tǒng)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的類型（三）自主控制類ADAS自主控制類ADAS是指自動監(jiān)測車輛可能發(fā)生的危險并提醒，必要時系統(tǒng)會主動介入車，通過控制車輛的橫、縱向運動防止發(fā)生危險或減輕事故傷害的駕駛輔助系統(tǒng)，包括：車道保持輔助系統(tǒng)、自動緊急制動系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)和換道輔助系統(tǒng)等。如圖5-1-4所示，自動緊急制動系統(tǒng)利用車載傳感器（如雷達(dá)、攝像頭等）探測本車前方的車輛、行人及其他障礙物，并檢測本車運動狀態(tài)及其與前方障礙物之間的相對距離、相對速度等信息，實時判斷是否存在碰撞危險。如存在碰撞危險時，首先發(fā)出預(yù)警信息提醒駕駛?cè)诉M(jìn)行制動操作以回避碰撞，若駕駛?cè)宋茨芗皶r對警告信息做出響應(yīng)，系統(tǒng)將在緊急情況下通過自動制動來減輕碰撞的程度。圖5-1-4自動緊急制動系統(tǒng)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的類型先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)整體認(rèn)知（四）其他類型ADAS以上三類ADAS系統(tǒng)主要是以車外環(huán)境感知為基礎(chǔ)，以提高行車安全性為目的的駕駛輔助系統(tǒng)。除了上述三類ADAS外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車還有其他類型的ADAS，比如：用于監(jiān)視駕駛?cè)司駹顟B(tài)的疲勞檢測系統(tǒng)、分神駕駛檢測系統(tǒng)等。如圖5-1-5所示，沃爾沃駕駛員狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過攝像頭、紅外照明確定駕駛員目光的方向、雙眼的閉合程度以及頭部的位置和角度。系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析駕駛員的狀態(tài)，一旦駕駛?cè)顺霈F(xiàn)注意力不集中或疲勞駕駛的情況，安全輔助系統(tǒng)會立即啟動。圖5-1-5駕駛狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

改善視野類ADAS認(rèn)知2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)的作用及工作原理2.了解夜視輔助系統(tǒng)的組成及工作原理3.了解汽車平視顯示系統(tǒng)的作用及工作原理4.了解全景泊車系統(tǒng)組成及工作原理改善視野類ADAS認(rèn)知改善視野類ADAS認(rèn)知任務(wù)描述一輛智能網(wǎng)聯(lián)汽車的全景泊車系統(tǒng)出現(xiàn)故障，車輛顯示屏幕不能完全顯示車輛360°影像，需對系統(tǒng)進(jìn)行檢查。改善視野類ADAS認(rèn)知獲取信息一、改善視野類ADAS概述二、改善視野類ADAS的組成及工作原理改善視野類ADAS認(rèn)知一、改善視野類ADAS概述在行車過程中，駕駛?cè)艘揽恳曈X獲取環(huán)境信息的比例高達(dá)90%以上，因此視覺是駕駛?cè)双@取環(huán)境信息的最主要來源。但由于駕駛盲區(qū)、光線和天氣等的影響，駕駛?cè)送鶗捎谝曇安患褜?dǎo)致交通事故的發(fā)生。視野改善類ADAS通過雷達(dá)、攝像頭等環(huán)境感知傳感器獲取行車環(huán)境信息，并將這些信息通過圖像和語音等方式傳遞給駕駛?cè)耍靡詳U大駕駛?cè)说囊曇胺秶瑥亩岣唏{駛?cè)艘曇拜^差環(huán)境下的環(huán)境感知能力。表5-2-1所示為目前應(yīng)用較多的改善視野類ADAS，包括汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)、汽車夜視輔助系統(tǒng)、汽車平視顯示系統(tǒng)和全景泊車系統(tǒng)等。改善視野類ADAS認(rèn)知改善視野類ADAS概述系統(tǒng)名稱圖示功能介紹汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)前照明系統(tǒng)的工作模式汽車夜視輔助系統(tǒng)晚上使用熱成像呈現(xiàn)行人或動物汽車平視顯示系統(tǒng)

將汽車駕駛輔助信息、導(dǎo)航信息、ADAS信息等投影在前方，方便閱讀全景泊車系統(tǒng)

四周360°全景提示表5-2-1改善視野類ADAS改善視野類ADAS認(rèn)知二、改善視野類ADAS的組成及工作原理（一）汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)（AdaptiveFrontLightingSystem，AFS）1.汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)的作用通過車速傳感器、轉(zhuǎn)向盤角度傳感器、車高傳感器等感知車輛行駛狀態(tài)信息，自動調(diào)節(jié)前照明系統(tǒng)的工作模式，可實現(xiàn)城市道路照明、高速公路公路照明、轉(zhuǎn)彎道路照明及陰雨天氣照明等不同照明模式的調(diào)節(jié)，保障車輛不同條件下的照明效果。陰雨天氣的照明：陰雨天氣，地面的積水會將行駛車輛打在地面上的光線，反射至對面會車司機的眼睛中，使其目眩，進(jìn)而可能造成交通事故。AFS有效的解決方法是：前燈發(fā)出的特殊光型，減弱地面可能對會車產(chǎn)生眩光的區(qū)域的光強。轉(zhuǎn)彎道路的照明：傳統(tǒng)前燈的光線因為和車輛行駛方向保持著一致，所以不可避免的存在照明的暗區(qū)。一旦在彎道上存在障礙物，極易因為司機對其準(zhǔn)備不足，引發(fā)交通事故。AFS解決的方法是：車輛在進(jìn)入彎道時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的光型，給彎道以足夠的照明高速公路的照明：車輛在高速公路上行駛，因為具有極高的車速，所以需要前照燈比鄉(xiāng)村道路照得更遠(yuǎn)，照得更寬。而傳統(tǒng)的前燈卻存在著高速公路上照明不足的問題。AFS采用了更為寬廣的光型解決這一問題。城市道路的照明：城市中道路復(fù)雜、狹窄。傳統(tǒng)前照燈近光因為光型比較狹長，所以不能滿足城市道路照明的要求。AFS在考慮到車輛市區(qū)行駛速度受到限制的情況下，可以產(chǎn)生比較寬闊的光型，有效地避免了與岔路中突然出現(xiàn)的行人、車輛可能發(fā)生的交通事故。改善視野類ADAS認(rèn)知改善視野類ADAS的組成及工作原理2.汽車AFS的工作原理AFS是一個由傳感器組、傳輸通路、處理器和執(zhí)行機構(gòu)組成的系統(tǒng)。由于需要對多種車輛行駛狀態(tài)做出綜合判斷，客觀上決定了AFS是一個多輸入多輸出復(fù)雜的系統(tǒng)。要實現(xiàn)不同的功能，AFS必須要從不同的傳感器取得不同的車輛行駛信息。比如，為了實現(xiàn)彎道旋轉(zhuǎn)照明的功能，除了要從車速傳感器獲取車速、方向盤角度傳感器獲取方向盤轉(zhuǎn)角、車身高度傳感器獲得車身傾斜角度以外，還必須通過一些特殊的傳感器，獲取車輛實際轉(zhuǎn)向角度的信息；為了實現(xiàn)陰雨天照明的功能，就要從濕度傳感器獲得是否陰雨的信息。在通常的情況下，因為AFS所需獲得部分信息也被其他的控制系統(tǒng)采用，即AFS實際上要和其他的系統(tǒng)共用一些傳感器，所以，必須通過總線這一傳輸通路以后，才能實現(xiàn)這些傳感器信息的共享。AFS接受到的信息，除了車速，車身轉(zhuǎn)角和車身傾斜角等等少數(shù)信息是可以定量的以外，其他傳感器發(fā)回的信息大多只能到定性的程度。諸如，地面平不平，雨下得大不大等等車身之外的環(huán)境信息，都是不能精確量化的。這就使得AFS的中央處理器能夠進(jìn)行模糊的判斷。并且很多信息之間是相互關(guān)聯(lián)的。比如，在陰雨天氣，路面積水的情況下，車輛的轉(zhuǎn)角和晴天相比有極大的差異……AFS的中央處理器不僅要做模糊的判斷，而且還要隨著這種環(huán)境的改變不斷的修整系統(tǒng)參數(shù)，這使得AFS最終成為一個自適應(yīng)的模糊系統(tǒng)。AFS的執(zhí)行機構(gòu)是由一系列的馬達(dá)和光學(xué)機構(gòu)組成的。一般有投射式前照燈，對前燈垂直角度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)高馬達(dá)，對前燈水平角度進(jìn)行調(diào)整的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，對基本光型進(jìn)行調(diào)整的可移動光柵，此外還有一些附加燈如角燈等等。改善視野類ADAS認(rèn)知改善視野類ADAS的組成及工作原理（二）夜視輔助系統(tǒng)夜視輔助（NightViewAssist，NVS）系統(tǒng)主要采用雷達(dá)、紅外傳感器等，通過激光、毫米波、熱成像等對光照要求不高的探測方法，實現(xiàn)夜間行駛環(huán)境的感知，用于識別行人、車輛等障礙物信息。1.夜視輔助系統(tǒng)的組成以主動夜視系統(tǒng)為例，見圖5-2-1。該系統(tǒng)主要由前端紅外發(fā)射單元、紅外成像單元和圖像顯示單元組成。前端紅外發(fā)射單元由前端紅外驅(qū)動控制電路單元和前端LED,透鏡組合單元組成。紅外成像單元由圖像傳感器和透鏡單元組成。圖像顯示單元由顯示驅(qū)動控制電路單元和數(shù)字顯示屏組成。5-2-1夜視輔助系統(tǒng)的組成改善視野類ADAS的組成及工作原理改善視野類ADAS認(rèn)知圖2-1-11視覺傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的安裝及應(yīng)用2.夜視輔助系統(tǒng)的工作原理主動夜視系統(tǒng)主要由紅外發(fā)射裝置發(fā)射一定強度的紅外波束，利用圖像傳感器感應(yīng)從目標(biāo)物體上反射回來的紅外波束，并把圖像顯示在車載顯示屏上。被動夜視系統(tǒng)利用自然界絕大多數(shù)物體的溫度都大于絕對溫度的