汽車智能技術與應用-教案教案課程名稱：汽車智能技術與應用授課教師：適用專業：教學單位：編制時間：年月目錄汽車智能技術與應用教案 1項目一智能網聯汽車技術介紹 1第1-4學時智能網聯汽車技術介紹 2項目二無人駕駛汽車傳感器技術 7第5-12學時無人駕駛汽車傳感器技術 8項目三雷達傳感器在無人駕駛汽車的應用 14第12-16學時雷達傳感器在無人駕駛汽車的應用 16項目四智能汽車駕駛感知與路徑規劃 23第17-20學時智能汽車駕駛感知與路徑規劃 25項目五無人駕駛決策與控制 34第21-24學時無人駕駛決策與控制 36項目六底盤線控系統 44第25-28學時底盤線控系統 46項目七汽車導航與高精地圖 54第28-32學時汽車導航與高精地圖 55項目八ADAS系統技術應用與維修 62第33-40學時ADAS系統技術應用與維修 63項目九智能座艙與車載計算平臺 72第41-44學時智能座艙與車載計算平臺 73項目十車載嵌入式操作系統應用 81第45-48學時車載嵌入式操作系統應用 83

汽車智能技術與應用教案項目一智能網聯汽車技術介紹 課程名稱智能網聯汽車技術介紹課程類型職業技術課授課專業及對象新能源汽車技術專業23新能源1-7班總學時4授課教材教材名稱：《汽車智能技術與應用》，朱升高，機械工業出版社，2022年9月。教輔材料：教學輔助視頻、網絡參考資料課程教學安排教學項目教學任務理論學時實訓學時學時小計項目1：智能網聯汽車技術介紹1.1汽車智能化與網聯化的定義與標準1.2我國智能網聯汽車技術發展方向44內容教學項目2教學任務主要教學內容和要求學時任務1.1定義與要求1）知識要求智能網聯汽車基本定義：智能網聯汽車的定義、特點和分類；無人駕駛汽車智能等級劃分：無人駕駛汽車的不同級別及其技術要求和應用場景；智能網聯汽車標準法規的制定：國內外智能網聯汽車相關標準法規的現狀和發展趨勢。2）能力要求理解并能夠闡述智能網聯汽車的基本定義、特點和分類。掌握無人駕駛汽車不同級別及其技術要求和應用場景。了解國內外智能網聯汽車相關標準法規的現狀和發展趨勢。2任務1.2智能網聯汽車技術發展方向1）知識要求汽車智能化：智能汽車的關鍵技術、發展現狀和應用前景；汽車網聯化：車聯網技術的基本概念、關鍵技術和發展趨勢；汽車共享化：汽車共享化的定義、發展模式和挑戰。2）能力目標掌握智能汽車的關鍵技術、發展現狀和應用前景。理解車聯網技術的基本概念、關鍵技術和發展趨勢。掌握汽車共享化的定義、發展模式和挑戰。2課程設計思路1.設計理念：聚焦智能網聯汽車技術的最新發展，確保教學內容與產業前沿同步。深入解析智能網聯汽車的理論基礎，同時配合實際操作演練，提高學生的實際應用能力。注重培養學生的創新思維、問題解決能力和團隊合作精神。課程內容與汽車產業的發展趨勢緊密結合，助力學生了解并適應未來汽車行業的需求。2.設計依據：參照國家相關職業標準，如《智能網聯汽車技術應用職業標準》等，確保課程內容的職業性和實用性。以最新版的《汽車智能技術與應用》教材為主，輔以豐富的技術資料和案例分析。結合智能網聯汽車行業的實際需求，調整教學內容和教學方法，增強學生的就業競爭力。充分考慮學生的興趣和發展方向，提供個性化的學習路徑和職業規劃指導。多方考核評價理論考核與實操考核相結合第1-4學時智能網聯汽車技術介紹一、教學授課信息項目一智能網聯汽車技術介紹授課學時4學時任務一汽車智能化與網聯化的定義與標準授課地點多媒體教室任務二我國智能網聯汽車技術發展方向二、教學任務目標授課內容智能網聯汽車基本定義無人駕駛汽車智能等級劃分智能網聯汽車標準法規的制定汽車智能化汽車網聯化汽車共享化學情分析學生對汽車智能化和網聯化有基本的了解學生對新技術接受能力強，但對實際應用和法規方面了解不足學生應具備一定的汽車基礎知識教學目標知識目標：理解智能網聯汽車的基本定義、智能等級劃分和標準法規制定等。能力目標：能夠分析我國智能網聯汽車技術的發展方向素質目標：培養學生的創新意識和責任感教學重點智能網聯汽車的基本定義無人駕駛汽車智能等級劃分智能網聯汽車標準法規的制定教學難點無人駕駛汽車智能等級劃分智能網聯汽車標準法規的制定三、教學設計課程思政教學設計結合我國智能網聯汽車技術的發展，培養學生的國家意識和使命感通過實際案例分析，培養學生的社會責任感教學資源1.PPT教學課件2.參考視頻教學方法講授法：講解基本概念、標準和法規案例分析法：分析我國智能網聯汽車技術發展方向討論法：引導學生探討智能網聯汽車的未來發展教學過程（教學流程圖）四、教學活動（一）課前任務教師發布任務：在微信班級群里發布任務，讓學生預習第一章內容，了解智能網聯汽車的基本概念。學生活動：學生分組，每組選擇一個方向，如智能化、網聯化或共享化，進行初步研究。（二）課堂教學教學環節教師活動學生活動設計意圖環節1：智能網聯汽車基本定義（45分鐘）講授智能網聯汽車的定義，包括其核心技術、功能特點和與傳統汽車的差異。通過多媒體展示智能網聯汽車的工作原理和實際運行場景。舉例說明智能網聯汽車在不同領域中的應用，如自動駕駛、車聯網通信等。認真聽講，積極參與課堂討論。提問關于智能網聯汽車的概念性問題。觀察多媒體展示，初步理解智能網聯汽車的工作方式和應用。幫助學生準確理解智能網聯汽車的基本概念。建立智能網聯汽車與傳統汽車之間的認識差距，激發學生學習興趣。為后續課程打下基礎，便于學生理解更高級別的智能汽車技術。環節2：無人駕駛汽車智能等級劃分（45分鐘）介紹無人駕駛汽車智能等級的劃分標準，如SAE、中國的等級劃分。詳細講解每個等級的定義和車輛所具備的自主性程度。通過案例分析不同等級智能汽車在實際交通中的運用。跟隨教師的講解，了解無人駕駛汽車智能等級的分類。參與討論不同等級智能汽車在現實生活中的影響和可能的應用問題。分析并對比不同等級智能汽車的安全性和實用性。讓學生了解無人駕駛汽車的技術分級，明白各等級的技術含義。培養學生分析實際問題的能力，認識到技術的逐步發展過程。通過對等級的了解，幫助學生認識到智能汽車技術的復雜性和多樣性。環節3：智能網聯汽車標準法規的制定（45分鐘）講解智能網聯汽車標準法規的制定背景和重要性。簡述從國家到行業層面的標準法規制定流程。分析當前我國智能網聯汽車法規的現狀和面臨的主要挑戰。學習智能網聯汽車標準法規的基本知識。探討法規制定對智能網聯汽車技術進步和產業發展的作用。提出關于智能網聯汽車法規的疑問，與教師進行交流。增強學生對智能網聯汽車法規重要性的認識。幫助學生了解智能網聯汽車產業的政策環境。培養學生的政策敏感性和合規意識。環節4：我國智能網聯汽車技術發展方向（45分鐘）分析當前我國智能網聯汽車技術的研究熱點和發展趨勢。介紹國家在支持智能網聯汽車技術發展方面的政策。探討智能網聯汽車技術發展對我國汽車產業結構的改變和影響。跟隨教師探討智能網聯汽車技術的未來趨勢。分析智能網聯汽車技術對汽車產業的價值鏈重組。基于所學知識，提出對智能網聯汽車技術發展的見解。使學生了解國家在智能網聯汽車領域的發展戰略。培養學生的前瞻性思維，認識到技術創新對產業升級的重要性。激發學生的創新意識，鼓勵他們參與到智能網聯汽車技術的研究和應用中。（三）課后拓展1.發布作業：什么是汽車智能網聯技術？其技術特征主要有哪些？什么是車聯網技術？其技術特征主要有哪些？請詳細說明我國對智能網聯汽車的等級劃分。車聯網標準體系主要有哪些？智能網聯汽車涉及核心技術主要有哪些？美國汽車工程師學會對無人駕駛汽車的等級是如何定義的？請說說我國汽車智能化的發展方向主要有哪些？請說說我國車聯網給車企帶來的業務主要有哪些？從汽車共享的角度來看，車聯網的應用可分為哪幾個方面？請說說互聯網代駕服務是如何運營的？（四）教學反思總結學生的學習情況，針對學生的掌握程度調整教學方法；反思教學資源的使用效果，尋求更多實踐教學的機會；考慮學生的反饋意見，優化教學內容和過程。教學內容教學內容教學批注/記錄任務一、汽車智能化與網聯化的定義與標準根據教學內容，將任務一的教學內容分解如下表：序號教學內容結構教學內容詳解1智能網聯汽車的定義與標準智能網聯汽車的基本定義無人駕駛汽車智能等級劃分智能網聯汽車標準法規的制定2智能網聯汽車的關鍵技術介紹傳感器與信息集成技術開放式智能網聯汽車載終端系統平臺語音/手勢/面部表情識別技術服務器端計算與服務集成技術通信及其應用技術互聯網技術信息安全技術3智能網聯汽車的物理結構與功能應用物理結構介紹：設備終端層、網絡和傳輸層、軟件和平臺層、基本層和公共層功能應用介紹：車內信息類、智能駕駛輔助類、自動駕駛類、協同控制類4智能網聯汽車的發展現狀與挑戰國內外智能網聯汽車的發展現狀智能網聯汽車面臨的挑戰：安全性、責任認定、軟件升級、網絡安全、標準支持5智能網聯汽車的未來展望未來的智能網聯汽車將更加傾向于電動汽車車聯網的出現為汽車制造、服務內容提供商和移動通信等領域的產業升級帶來機遇自動駕駛技術的發展將使汽車更安全、更高效、更智能任務二、我國智能網聯汽車技術發展方向根據教學內容，將任務二的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1智能網聯汽車技術研究熱點和發展趨勢引言：介紹智能網聯汽車技術的研究背景和意義列舉當前智能網聯汽車技術的主要研究熱點，如自動駕駛、車聯網、大數據等分析未來智能網聯汽車技術的發展趨勢，如高度自動駕駛、車路協同、共享出行等智能網聯汽車在我國汽車產業轉型升級中的重要性2汽車智能化發展趨勢闡述智能網聯汽車頂層設計的重要性和實施途徑介紹協同開發在智能網聯汽車研發中的應用和挑戰探討信息交互技術在智能網聯汽車中的關鍵作用和未來發展趨勢3汽車共享化服務模式講解汽車共享服務的定義和模式紹汽車共享服務的流程和操作步驟分析汽車共享服務的發展現狀、面臨的挑戰以及未來發展趨勢4汽車網聯化技術架構講解車聯網技術的概念和特點詳細介紹車聯網技術的三層架構及其功能分析車聯網技術在智能網聯汽車中的應用案例5國家支持智能網聯汽車技術發展的政策政策概述：介紹國家在支持智能網聯汽車技術發展方面的總體政策政策要點分析：詳細分析國家支持智能網聯汽車技術發展的具體政策，如研發補貼、稅收優惠、基礎設施建設等6智能網聯汽車技術對我國汽車產業結構的改變和影響產業結構改變：闡述智能網聯汽車技術對我國汽車產業結構的改變，如產業升級、產業鏈重構等影響分析：分析智能網聯汽車技術對我國汽車產業的影響，如市場競爭力提升、產業轉型升級等項目二無人駕駛汽車傳感器技術 課程名稱無人駕駛汽車傳感器技術課程類型職業技術課授課專業及對象新能源汽車技術專業23新能源1-7班總學時4授課教材教材名稱：《汽車智能技術與應用》，朱升高，機械工業出版社，2022年9月。教輔材料：教學輔助視頻、網絡參考資料課程教學安排教學項目教學任務理論學時實訓學時學時小計項目1：智能網聯汽車技術介紹2.1車載常用傳感器在無人駕駛汽車中的應用2.2視覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用2.3聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用88內容教學項目2教學任務主要教學內容和要求學時任務2.1車載常用傳感器在無人駕駛汽車中的應用1）知識要求理解無人駕駛汽車中各種傳感器的功能和作用；熟悉車速傳感器、曲軸位置傳感器、線性節氣門位置傳感器、車身高度傳感器、進氣壓力傳感器、發動機冷卻液溫度傳感器、氧傳感器、空氣流量傳感器等常見傳感器的原理和應用。2）能力要求能夠分析并選擇合適的傳感器應用于無人駕駛汽車；能夠對傳感器進行安裝、調試和維護。4任務2.2視覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用1）知識要求了解視覺傳感器的種類；掌握視覺傳感器在汽車中的應用；熟悉視覺傳感器的標定方法。2）能力要求能夠根據需要選擇合適的視覺傳感器；能夠對視覺傳感器進行標定和調試。3任務2.3聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用1）知識要求了解聲音感知和音頻識別的基本原理；掌握聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用。2）能力要求能夠根據需要選擇合適的聽覺傳感器；能夠對聽覺傳感器進行調試和維護。1課程設計思路1.設計理念實踐性：本課程設計注重學生的實踐操作能力，通過講解無人駕駛汽車中各種傳感器的應用，使學生能夠了解并掌握傳感器的實際操作方法。系統性：課程內容涵蓋了無人駕駛汽車中常用的各類傳感器，包括車載常用傳感器、視覺傳感器和聽覺傳感器，使學生能夠全面了解傳感器在無人駕駛汽車中的應用。循序漸進：課程從基礎的傳感器原理講起，逐步深入到傳感器在無人駕駛汽車中的應用，使學生能夠循序漸進地掌握知識。注重能力培養：課程不僅注重知識的傳授，更注重培養學生的實際操作能力和問題解決能力，使學生在掌握理論知識的同時，能夠靈活運用到實際工作中。2.設計依據：市場需求：隨著無人駕駛技術的發展，傳感器在無人駕駛汽車中的應用越來越廣泛，因此，本課程設計依據市場需求，注重培養學生的實際操作能力，以滿足未來就業需求。課程標準：根據我國相關教育部門制定的課程標準，本課程設計涵蓋了車載常用傳感器、視覺傳感器和聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用，使學生能夠全面了解傳感器技術。教學資源：本課程設計依據現有的教學資源，如教材、實驗設備等，為學生提供豐富的學習資源，幫助學生更好地掌握知識。學生實際情況：根據學生的實際情況，本課程設計注重從基礎講起，循序漸進地引導學生掌握傳感器在無人駕駛汽車中的應用，使學生能夠適應課程難度。多方考核評價理論考核與實操考核相結合第5-12學時無人駕駛汽車傳感器技術一、教學授課信息項目二無人駕駛汽車傳感器技術授課學時8學時任務一車載常用傳感器授課地點多媒體教室任務二視覺傳感器與聽覺傳感器二、教學任務目標授課內容車速傳感器工作原理與維修方法曲軸位置傳感器工作原理與維修方法線性節氣門位置傳感器工作原理與維修方法車身高度傳感器工作原理與維修方法進氣壓力傳感器工作原理與維修方法發動機冷卻液溫度傳感器工作原理與維修方法氧傳感器工作原理與維修方法空氣流量傳感器工作原理與維修方法MENS慣性傳感器在無人駕駛汽車中的應用視覺傳感器種類視覺傳感器在汽車中的應用視覺傳感器標定聲音感知技術原理與應用音頻識別技術原理與應用學情分析1.學生已經了解了無人駕駛汽車的基本概念和第一代、第二代無人駕駛汽車的技術特點。2.學生掌握了基本的電子技術和計算機原理，對于汽車傳感器有一定的了解。3.學生對于新技術具有濃厚的興趣，愿意探索和學習。教學目標知識目標：使學生了解無人駕駛汽車傳感器的基本原理和應用。能力目標：培養學生分析問題和解決問題的能力。素質目標：培養學生具備創新意識和團隊協作精神。教學重點無人駕駛汽車傳感器的基本原理和應用。教學難點無人駕駛汽車傳感器常見故障檢修方法。三、教學設計課程思政教學設計在教學過程中，引導學生關注無人駕駛汽車傳感器技術在我國的發展，培養學生的民族自豪感和責任感。教學資源1.PPT教學課件2.參考視頻教學方法采用講授法、案例分析法、實驗法、小組討論法。教學過程（教學流程圖）四、教學活動（一）課前任務教師發布任務：在微信班級群里發布任務，讓學生預習第二章內容，了解智能網聯汽車智能傳感器的工作原理與應用方法。學生活動：學生分組，每組探討各類傳感器常見故障癥狀與檢修的方法。（二）課堂教學教學環節教師活動學生活動設計意圖環節1：課程導入（10分鐘）1.播放無人駕駛汽車的宣傳視頻，讓學生了解無人駕駛汽車的基本概念和發展現狀。2.提出問題：“無人駕駛汽車是如何實現無人駕駛的？”引導學生思考。1.觀看視頻，了解無人駕駛汽車的基本概念和發展現狀。2.思考并回答教師提出的問題。通過視頻和問題導入，激發學生的興趣和好奇心，為后續課程的展開奠定基礎。環節2：車載常用傳感器介紹（150分鐘）1.講解車載常用傳感器的作用和原理。2.通過實物或圖片展示各類傳感器，讓學生直觀地了解傳感器的外觀。1.聽講并記錄傳感器的作用和原理。2.觀察傳感器的實物或圖片，了解傳感器的外觀。讓學生了解無人駕駛汽車中常用的傳感器，并為后續的傳感器應用打下基礎。環節3：傳感器在無人駕駛汽車中的應用案例分析（20分鐘）教師活動：1.講解車速傳感器、曲軸位置傳感器等在無人駕駛汽車中的應用案例。2.引導學生分析傳感器在案例中的作用和重要性。1.聽講并記錄傳感器在無人駕駛汽車中的應用案例。2.分析傳感器在案例中的作用和重要性。讓學生了解傳感器在無人駕駛汽車中的應用，并認識到傳感器在實現無人駕駛過程中的重要性。環節4：視覺傳感器介紹（75分鐘）1.講解視覺傳感器和聽覺傳感器的種類、原理和應用。2.通過實物或圖片展示視覺傳感器和聽覺傳感器的外觀。1.聽講并記錄視覺傳感器的種類、原理和應用。2.觀察視覺傳感器的實物或圖片，了解其外觀。讓學生了解視覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用，并為后續的視覺傳感器標定打下基礎。視覺傳感器標定方法介紹（50分鐘）教師活動：1.講解視覺傳感器標定的方法和步驟。2.通過視頻演示視覺傳感器標定的實驗過程。1.聽講并記錄視覺傳感器標定的方法和步驟。2.參與視覺傳感器標定的實驗過程，實際操作標定實驗。讓學生了解視覺傳感器標定的方法和步驟，并實際操作實驗，加深對知識的理解和運用。音頻識別傳感器介紹（45分鐘）講解音頻識別的原理和應用。通過視頻演示音頻識別的實驗過程。1.聽講并記錄音頻識別的原理和應用。2.參與音頻識別的實驗過程，通過視頻學習實際操作音頻識別實驗。讓學生了解音頻識別的方法和步驟，并實際操作實驗，加深對知識的理解和運用。課程總結與展望（10分鐘）1.總結本節課所學內容，強調傳感器在無人駕駛汽車中的應用和重要性。2.展望無人駕駛汽車未來的發展趨勢和挑戰。1.總結本節課所學內容，整理筆記。2.思考無人駕駛汽車未來的發展趨勢和挑戰。通過課程總結和展望，使學生對所學知識有更深刻的理解，并激發學生對無人駕駛汽車未來發展的關注。（三）課后拓展1.發布作業：請說明汽車常用傳感器有哪些？原理是什么？檢修要點有哪些？圖像去噪處理方法有哪些？COMS視覺傳感器由哪些部件組成？請說說單目視覺技術的原理。請說說立體視覺技術的原理。請說說三目視覺技術的原理。請說說環視視覺技術的原理。請復述相機標定的方法。（四）教學反思反思教學過程中的優點和不足，改進教學方法。關注學生的學習反饋，調整教學內容和進度。教學內容教學內容教學批注/記錄任務一、汽車常用傳感器應用與維修根據教學內容，將任務一的教學內容分解如下表：序號教學內容結構教學內容詳解1導入1.提問：什么是無人駕駛汽車？它與傳統汽車有何不同？2.講解：無人駕駛汽車依靠車載傳感器獲取周圍環境信息，實現自動駕駛。2車載傳感器的基本分類及功能1.講解車載傳感器的分類：常用類型傳感器與環境感知類型傳感器。2.講解各類傳感器的作用及應用。3常見車載傳感器的工作原理及應用1.車速傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。2.曲軸位置傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。3.節氣門位置傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。4.車身高度傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。5.進氣壓力傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。6.冷卻液溫度傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。7.氧傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。8.空氣流量傳感器：講解工作原理、應用及常見故障檢測與維修方法。4MEMS慣性傳感器在無人駕駛汽車中的應用1.講解MEMS慣性傳感器的基本概念及其在無人駕駛汽車中的應用。2.講解MEMS慣性傳感器的工作原理及應用實例。任務二、視覺傳感器技術應用原理與標定方法根據教學內容，將任務二的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1視覺傳感器介紹1.視覺傳感器的作用和意義：相當于人的眼睛，接收并處理外部環境圖像信息。2.視覺傳感器的主要分類：CCD、COMS等。3.視覺傳感器的工作原理：光電轉換原理，將光信號轉換成圖像信號。2視覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用1.視覺傳感器的應用：車道識別、車道偏離預警、自適應巡航等。2.視覺傳感器與激光雷達的比較：視覺傳感器具有更高的測量精度。3.視覺傳感器的優勢：低成本、高分辨率、良好的環境適應性。3視覺傳感器標定方法1.視覺傳感器標定的意義：獲取相機的內外參數和畸變參數，提高圖像處理的準確性。2.視覺傳感器標定的步驟：世界坐標系轉換為相機坐標系、相機坐標系轉換為圖像坐標系、確定失真參數。3.視覺傳感器標定的方法：傳統標定方法、自標定方法、張正友平面標定方法。4視覺傳感器在汽車ADAS系統中的應用1.ADAS系統介紹：高級駕駛員輔助系統，通過各種傳感器提高車輛安全性。2.視覺傳感器在ADAS系統中的應用：車道保持、碰撞預警、自動泊車等。3.視覺傳感器與ADAS系統的結合：實現實時監控、識別和預警功能。5視覺傳感器在無人駕駛汽車中的挑戰和發展趨勢1.視覺傳感器在復雜環境下的識別和處理能力不足。2.視覺傳感器在遠距離和高速行駛條件下的測量精度受限。3.視覺傳感器與激光雷達等傳感器的融合應用，提高無人駕駛汽車的性能。6總結1.視覺傳感器在無人駕駛汽車中的重要作用和應用領域。2.視覺傳感器標定的方法和步驟。3.視覺傳感器在ADAS系統中的應用和挑戰。4.視覺傳感器與激光雷達等傳感器的融合趨勢。任務三、聽覺傳感器技術原理與應用根據教學內容，將任務二的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1聽覺傳感器介紹1.聽覺傳感器的作用：補充視覺感知信息，在視覺感知效果不佳的情況下，如黑夜、隧道等，提供更準確的周圍環境信息。2.聽覺傳感器的工作原理：通過麥克風陣列接收和分析聲音信號，實現聲源定位和聲音識別。2聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的應用1.聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的作用：實現智能行為決策，基于聲音判斷周圍環境信息。2.聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的挑戰：在復雜環境下，聲音傳遞信息的準確性和可靠性。3聽覺傳感器技術1.聲源定位技術：基于最大輸出功率的可控波束形成技術、基于高分辨率譜估計的定位技術、基于聲到達時差的定位技術。2.音頻識別技術：傳統音頻識別方法、基于隱馬爾可夫模型的語音識別方法。4聽覺傳感器在汽車ADAS系統中的應用1.ADAS系統介紹：高級駕駛員輔助系統，通過各種傳感器提高車輛安全性。2.聽覺傳感器在ADAS系統中的應用：語音識別、聲源定位、聲音控制停車輔助系統。5聽覺傳感器的發展趨勢1.聽覺傳感器與人機交互的結合：智能語音助手、情緒轉換、語速變化等。2.聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的挑戰和發展方向：提高在復雜環境下的識別和處理能力，與其他傳感器的融合應用。6總結1.聽覺傳感器在無人駕駛汽車中的重要作用和應用領域。2.聽覺傳感器技術的原理和應用。3.聽覺傳感器在汽車ADAS系統中的應用和挑戰。4.聽覺傳感器的發展趨勢和未來發展方向。項目三雷達傳感器在無人駕駛汽車的應用 課程名稱雷達傳感器在無人駕駛汽車的應用課程類型職業技術課授課專業及對象新能源汽車技術專業23新能源1-7班總學時4授課教材教材名稱：《汽車智能技術與應用》，朱升高，機械工業出版社，2022年9月。教輔材料：教學輔助視頻、網絡參考資料課程教學安排教學項目教學任務理論學時實訓學時學時小計項目3：雷達傳感器在無人駕駛汽車的應用3.1超聲波雷達3.2毫米波雷達3.3激光雷達44內容教學項目2教學任務主要教學內容和要求學時任務3.1超聲波雷達知識要求：1.理解超聲波的基本概念、特性及其在汽車雷達中的應用。2.掌握超聲波雷達的工作原理，包括發射、接收和信號處理過程。3.了解超聲波雷達的類型及其在汽車中的具體應用，如UPA和APA。4.熟悉超聲波雷達的性能指標，包括工作頻率、工作溫度和敏感度等。5.知道超聲波雷達在提高汽車駕駛安全性方面的作用和重要性。能力要求：1.能夠分析超聲波雷達的工作過程，理解其探測障礙物的基本原理。2.能夠根據實際情況選擇合適的超聲波雷達探頭，并了解其安裝方式和配置數量。3.能夠運用超聲波雷達的相關知識，評估其在汽車駕駛輔助系統中的應用效果。4.能夠根據超聲波雷達的性能指標，判斷其在不同工作環境下的適用性和性能優劣。5.能夠就超聲波雷達的技術發展趨勢進行初步分析和討論。1任務3.2毫米波雷達知識要求1.理解毫米波雷達的基本概念、特性及其在汽車雷達中的應用。2.掌握毫米波雷達的工作原理，包括發射、接收和信號處理過程。3.了解毫米波雷達的類型及其在汽車中的具體應用，如遠程雷達（LRR）、中程雷達（MRR）和短程雷達（SSR）。4.熟悉毫米波雷達的性能指標，包括工作頻率、工作溫度和敏感度等。5.知道毫米波雷達在提高汽車駕駛安全性方面的作用和重要性。能力要求1.能夠分析毫米波雷達的工作過程，理解其探測障礙物的基本原理。2.能夠根據實際情況選擇合適的毫米波雷達探頭，并了解其安裝方式和配置數量。3.能夠運用毫米波雷達的相關知識，評估其在汽車駕駛輔助系統中的應用效果。4.能夠根據毫米波雷達的性能指標，判斷其在不同工作環境下的適用性和性能優劣。5.能夠就毫米波雷達的技術發展趨勢進行初步分析和討論。1.5任務3.3激光雷達知識要求：1.理解車載激光雷達的類型及其應用，包括單線激光雷達和多線激光雷達，以及機械旋轉式激光雷達和固態激光雷達。2.掌握激光雷達的工作原理，包括發射、接收和信號處理過程。3.了解激光雷達在自動駕駛中的作用，包括物體檢測、道路分割和高精度地圖構建。4.熟悉激光雷達的性能指標，包括最大距離、檢測距離、分類距離和最佳分類距離。5.了解激光雷達在不同環境下的優缺點，如在惡劣天氣下的性能表現。能力要求：1.能夠分析激光雷達的工作過程，理解其探測障礙物的基本原理。2.能夠根據實際情況選擇合適的激光雷達探頭，并了解其安裝方式和配置數量。3.能夠運用激光雷達的相關知識，評估其在自動駕駛系統中的應用效果。4.能夠根據激光雷達的性能指標，判斷其在不同工作環境下的適用性和性能優劣。5.能夠就激光雷達的技術發展趨勢進行初步分析和討論。1.5課程設計思路設計理念：1.理論與實踐相結合：課程設計旨在讓學生不僅掌握超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的理論知識，而且能夠將這些知識應用于實際汽車駕駛輔助系統中，提高學生的實踐能力。2.系統性與全面性：課程內容涵蓋了超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的基本概念、工作原理、類型、性能指標以及在汽車中的應用，力求全面系統地介紹這些雷達技術。3.激發興趣：通過生動的案例和實際應用的講解，激發學生對超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達技術的興趣，培養學生的創新意識和研究精神。設計依據：1.教育部關于汽車工程專業的教學大綱，強調了對汽車傳感器技術的教學要求。2.汽車行業的發展趨勢，特別是自動駕駛技術的快速進步，對超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達技術提出了更高的要求。3.參考國內外相關領域的前沿技術，確保課程內容的科學性和先進性。4.結合教師教學經驗，使課程內容更加貼近實際，提高學生的學習效果。5.考慮學生的認知能力和學習需求，合理安排課程難易程度和教學進度，確保學生能夠逐步理解和掌握所學內容。多方考核評價理論考核與實操考核相結合第12-16學時雷達傳感器在無人駕駛汽車的應用一、教學授課信息項目三雷達傳感器在無人駕駛汽車的應用授課學時4學時任務一超聲波雷達授課地點多媒體教室任務二毫米波雷達任務三激光雷達二、教學任務目標授課內容車載超聲波雷達類型與應用車載毫米波雷達種類車載毫米波雷達工作原理車載毫米波雷達校準與標定車載激光雷達應用類型車載激光雷達工作原理車載激光雷達的標定學情分析學生應已經掌握了基本的電子學、物理學和數學知識，對汽車的基本結構和工作原理有所了解。學生希望通過學習超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的知識，提高自己在汽車駕駛輔助系統領域的專業素養，為未來的就業和發展打下基礎。學生可能對超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的物理原理和信號處理技術感到抽象和難以理解，特別是在實際應用和標定方面。教學目標知識目標：了解車載超聲波雷達的類型及其在汽車中的應用。掌握車載毫米波雷達的種類和工作原理。理解車載毫米波雷達的校準與標定方法。熟悉車載激光雷達的應用類型和工作原理。掌握車載激光雷達的標定技術。能力目標：能夠分析超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的工作過程，理解其探測障礙物的基本原理。能夠根據實際情況選擇合適的雷達探頭，并了解其安裝方式和配置數量。能夠運用雷達的相關知識，評估其在汽車駕駛輔助系統中的應用效果。能夠根據雷達的性能指標，判斷其在不同工作環境下的適用性和性能優劣。素質目標：培養學生的創新意識和研究精神，提高他們在汽車傳感器技術領域的專業素養。培養學生的團隊合作能力和溝通技巧，使他們能夠在實際工作中有效地與他人合作。培養學生的批判性思維能力，使他們能夠對現有技術提出質疑和改進意見。教學重點超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的工作原理。超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的標定技術。超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達在汽車駕駛輔助系統中的應用。教學難點超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達的物理原理和信號處理技術。如何在實際環境中對雷達進行標定，以確保其準確性和可靠性。如何評估雷達在不同的噪聲和干擾下的性能表現。三、教學設計課程思政教學設計通過講授中國毫米波及激光雷達的產業發展歷程，培養學生對我國汽車駕駛輔助技術發展的自豪感，增強民族自信心，激發學生致力于國家科技發展的責任感。教學資源1.PPT教學課件2.參考視頻教學方法講授法、案例分析法、討論法教學過程（教學流程圖）四、教學活動（一）課前任務教師發布任務：在微信班級群里發布任務，讓學生預習第三章內容。梳理車載超聲波雷達、車載毫米波雷達和車載激光雷達的相關知識點，形成教學大綱。收集和整理車載雷達技術在實際應用中的案例，以便進行教學案例分析。準備教學過程中可能需要的圖片、視頻等教學素材。設計課程思政教學內容，將思政教育融入課程教學。學生活動：學習車載超聲波雷達、車載毫米波雷達和車載激光雷達的基本概念，了解其應用領域。預習車載毫米波雷達和車載激光雷達的工作原理，為課堂學習做好準備。查閱相關資料，了解車載雷達技術的最新發展動態。（二）課堂教學教學環節教師活動學生活動設計意圖環節1：課程導入（5分鐘）介紹車載雷達技術在現代交通領域的應用，如自動駕駛、智能交通系統等。聽取教師講解，了解車載雷達技術的重要性。激發學生對車載雷達技術的興趣，為其后的學習打下基礎。環節2：車載超聲波雷達類型與應用（25分鐘）講解車載超聲波雷達的基本原理、類型及應用場景。跟隨教師學習車載超聲波雷達的相關知識，了解其在車輛檢測、障礙物避障等方面的應用。使學生掌握車載超聲波雷達的基本概念及其在實際中的應用。環節3：車載毫米波雷達種類（25分鐘）介紹車載毫米波雷達的種類、特點及應用領域。學習車載毫米波雷達的相關知識，了解不同種類雷達的差異和應用場景。讓學生了解車載毫米波雷達的多樣性，為其后的深入學習打下基礎。環節4：車載毫米波雷達工作原理（20分鐘）講解車載毫米波雷達的工作原理，包括發射、接收、信號處理等環節。聽講、提問，跟隨教師深入了解車載毫米波雷達的工作原理。設計意圖：使學生掌握車載毫米波雷達的工作原理，為其后的應用和標定打下基礎。環節5：車載毫米波雷達校準與標定（25分鐘）講解車載毫米波雷達的校準與標定方法，包括硬件調整、軟件設置等。學習車載毫米波雷達的校準與標定方法，了解其重要性。讓學生掌握車載毫米波雷達的校準與標定方法，確保其測量精度。環節6：車載激光雷達應用類型（25分鐘）介紹車載激光雷達的應用類型，如三維地圖、目標檢測等。學習車載激光雷達的應用類型，了解其在不同場景下的應用。使學生了解車載激光雷達的多樣化應用，激發其學習興趣。環節7：車載激光雷達工作原理（25分鐘）講解車載激光雷達的工作原理，包括激光發射、接收、信號處理等環節。聽講、提問，跟隨教師深入了解車載激光雷達的工作原理。讓學生掌握車載激光雷達的工作原理，為其后的應用和標定打下基礎。環節8：車載激光雷達的標定（20分鐘）講解車載激光雷達的標定方法，包括硬件調整、軟件設置等。學習車載激光雷達的標定方法，了解其重要性。讓學生掌握車載激光雷達的標定方法，確保其測量精度。環節9：課堂小結（5分鐘）總結本節課所學內容，強調重點知識點。回顧所學內容，梳理知識點。幫助學生鞏固所學知識，為課后學習提供指導。環節10：課后作業布置課后作業，要求學生掌握車載雷達技術的基本概念、工作原理和應用場景。完成課后作業，鞏固所學知識。通過課后作業，檢查學生對課堂所學知識的掌握程度，提高學生的實際應用能力。（三）課后拓展1.發布作業：請說說車載超聲波雷達的工作原理。車載超聲波雷達的類型有哪些？各有什么特點？在超聲波雷達的應用中如何解決車后盲區的問題？請所說24GHz和77GHz毫米波雷達的區別有哪些？毫米波雷達有哪些部件組成？請說說毫米波雷達的工作原理。請詳細說明RD成像算法的處理過程。請解釋二維波數域算法的工作流程。前置雷達可實現哪些功能？后置雷達可實現哪些功能？請說說毫米波雷達主動校準的方法請說說毫米波雷達被動校準的方法請說說激光雷達常用的感知技術主要有哪些？請說說激光雷達的工作原理。請說說機械旋轉式激光雷達和固態激光雷達的區別。請說說什么是ATR技術？ATR流程有哪些？請說說激光雷達標定原理與方法請說說激光雷達的拆卸與安裝時需要注意哪些事項？（四）教學反思反思教學內容的深度和廣度，確保學生能夠掌握車載雷達技術的基本知識。考慮增加一些實際案例，讓學生更好地理解車載雷達技術的應用。反思所采用的教學方法是否有利于學生的理解和掌握，如是否需要調整講授法、案例分析法等。考慮增加學生互動環節，如小組討論、問題解答等，提高學生的參與度。關注學生在課堂上的表現，了解學生的學習需求和困惑，及時調整教學策略。教學內容教學內容教學批注/記錄任務一、超聲波雷達技術原理與應用根據教學內容，將任務一的教學內容分解如下表：序號教學內容結構教學內容詳解1導入通過提問方式引導學生思考：你在生活中在哪里見過超聲波雷達的應用？超聲波雷達的應用領域，如汽車、工業、醫療等。2超聲波雷達的工作原理展示超聲波雷達的實物圖片，并講解其內部結構。超聲波雷達的工作原理，包括發射超聲波、接收反射波和計算距離等步驟。3超聲波雷達的內部結構超聲波雷達的內部結構，如壓電超聲發生器、共振板、壓電晶片等。超聲波雷達內部結構的作用和特點。4超聲波雷達的性能指標超聲波雷達的主要性能指標，包括工作頻率、工作溫度和敏感度等。超聲波雷達性能指標的定義和作用。5超聲波雷達的應用案例超聲波雷達在汽車領域的應用，如倒車雷達、自動泊車、盲點檢測等。超聲波雷達在實際應用中的優勢和局限性。6超聲波雷達的優缺點超聲波雷達的優點，如信號收發速度快、外界干擾小、成本低廉等。超聲波雷達的缺點，如探測距離有限、受環境因素影響等。超聲波雷達在不同場景下的應用效果。7總結與拓展總結本次課程的主要內容。學生分享自己在課程中的收獲和啟發。提出拓展問題，引導學生思考超聲波雷達在未來發展中的應用前景。任務二、毫米波雷達技術原理與應用根據教學內容，將任務二的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1教學導入1.向學生介紹毫米波雷達的概念和應用場景，如自動駕駛、自適應巡航等。2.展示毫米波雷達的工作原理和組成，包括發射天線、接收天線、信號處理模塊等。3.講解毫米波雷達與超聲波雷達的區別，強調毫米波雷達的優勢。2毫米波雷達的種類和性能1.介紹車載毫米波雷達的種類，包括遠程雷達、中程雷達和短程雷達。2.講解不同類型毫米波雷達的特點和應用場景。3.通過表格比較24GHz和77GHz毫米波雷達的性能。3毫米波雷達的工作原理1.講解毫米波雷達的兩種工作方式：脈沖系統和連續波系統。2.重點介紹連續波雷達的原理，包括恒頻連續波、FSK頻移鍵控連續波和FMCW調頻連續波。3.分析連續波雷達的優缺點，強調FMCW調頻連續波的優勢。4毫米波雷達的安裝和校準1.講解毫米波雷達的安裝位置，包括前后安裝兩種方式。2.介紹毫米波雷達的校準方法，包括主動校準和被動校準。3.分析校準毫米波雷達的重要性，強調正確的安裝和校準對自動駕駛系統的重要性。5毫米波雷達在自動駕駛中的應用1.講解毫米波雷達在自動駕駛系統中的作用，如前向防撞報警、車道偏離報警等。2.介紹多傳感器融合的方法，強調毫米波雷達與其他傳感器如攝像頭、激光雷達的結合。3.分析毫米波雷達在自動駕駛中的優勢和面臨的挑戰。6總結和展望1.強調毫米波雷達在自動駕駛系統中的重要作用。2.展望毫米波雷達技術的發展趨勢，如更高的分辨率、更遠的探測距離等。3.強調毫米波雷達在自動駕駛領域的應用前景和發展潛力。任務三、激光雷達技術原理與應用根據教學內容，將任務三的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1教學導入1.向學生介紹激光雷達的概念和應用場景，如自動駕駛、無人駕駛、安防監控等。2.展示激光雷達的工作原理和組成，包括激光發射器、接收器、光學系統、掃描系統、信號處理系統等。3.講解激光雷達與傳統雷達的區別，強調激光雷達在精度、分辨率等方面的優勢。2激光雷達的種類和性能1.介紹車載激光雷達的種類，包括機械式激光雷達、固態激光雷達等。2.講解不同類型激光雷達的特點和應用場景。3.分析激光雷達的主要性能指標，如探測距離、分辨率、視場角等。3激光雷達的工作原理1.講解激光雷達的工作原理，包括發射激光脈沖、接收反射信號、計算距離等。2.介紹激光雷達的測距方法，如飛行時間法（ToF）、相位差法等。3.分析激光雷達的三維成像原理，包括點云數據的生成和處理。4激光雷達的安裝和校準1.講解激光雷達的安裝位置和方式，如車頂、前保險杠等。2.介紹激光雷達的校準方法，包括手動校準、多傳感器聯合校準等。3.分析激光雷達校準的重要性，強調正確的安裝和校準對激光雷達性能的影響。5激光雷達在自動駕駛中的應用1.講解激光雷達在自動駕駛系統中的作用，如環境感知、障礙物檢測等。2.介紹多傳感器融合的方法，強調激光雷達與其他傳感器如攝像頭、毫米波雷達的結合。3.分析激光雷達在自動駕駛中的優勢和面臨的挑戰。6總結和展望1.強調激光雷達在自動駕駛領域的重要性。2.展望激光雷達技術的發展趨勢，如更高的分辨率、更遠的探測距離等。3.強調激光雷達在自動駕駛領域的應用前景和發展潛力。項目四智能汽車駕駛感知與路徑規劃課程名稱智能汽車駕駛感知與路徑規劃課程類型職業技術課授課專業及對象新能源汽車技術專業23新能源1-7班總學時4授課教材教材名稱：《汽車智能技術與應用》，朱升高，機械工業出版社，2022年9月。教輔材料：教學輔助視頻、網絡參考資料課程教學安排教學項目教學任務理論學時實訓學時學時小計項目4：智能汽車駕駛感知與路徑規劃4.1環境感知與信息融合4.2深度學習算法在圖像處理中的應用4.3無人駕駛汽車目標檢測4.4汽車無人駕駛路徑規劃4.5智能協同定位與目標跟蹤44內容教學項目2教學任務主要教學內容和要求學時任務4.1：環境感知與信息融合知識目標：理解環境感知的概念及其在自動駕駛等領域的應用。掌握常見的環境感知技術，如激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器等。了解信息融合的技術和方法，包括數據預處理、特征級融合、決策級融合等。熟悉環境感知與信息融合在自動駕駛系統中的重要性。能力目標：能夠分析并選擇合適的傳感器進行環境感知。能夠使用數據處理和融合算法對感知數據進行處理和分析。能夠設計并實現一個簡單的環境感知與信息融合系統。具備評估環境感知與信息融合系統性能的能力。1任務4.2：深度學習算法在圖像處理中的應用知識目標：理解深度學習算法的基本原理和常用模型。掌握卷積神經網絡（CNN）在圖像分類、目標檢測等任務中的應用。了解循環神經網絡（RNN）在圖像序列處理中的應用。熟悉深度學習算法在圖像處理中的優勢和挑戰。能力目標：能夠使用深度學習框架實現基本的深度學習模型。能夠針對具體圖像處理任務選擇合適的深度學習模型并優化參數。能夠分析深度學習算法在圖像處理中的應用效果和限制。具備設計創新性深度學習解決方案的能力。1任務4.3：無人駕駛汽車目標檢測知識目標：理解目標檢測在無人駕駛汽車中的重要性。掌握目標檢測的常見方法和技術，如基于傳統圖像處理的方法、基于深度學習的方法等。熟悉目標檢測的評價指標和挑戰。了解最新的目標檢測算法和發展趨勢。能力目標：能夠使用現成的目標檢測框架（如YOLO、FasterR-CNN）進行目標檢測任務。能夠針對特定場景和需求，設計并實現一個目標檢測系統。能夠對目標檢測算法進行優化和改進，提高檢測準確率和實時性。具備評估和選擇合適的目標檢測算法的能力。1任務4.4：汽車無人駕駛路徑規劃知識目標：理解無人駕駛路徑規劃的基本概念和意義。掌握常見的路徑規劃算法，如基于圖的方法、基于優化的方法、基于機器學習的方法等。了解無人駕駛車輛路徑規劃的約束條件和評價指標。熟悉無人駕駛路徑規劃在實際應用中的挑戰。能力目標：能夠使用路徑規劃算法進行簡單的無人駕駛車輛路徑規劃。能夠針對具體場景和需求，設計并實現一個無人駕駛路徑規劃系統。能夠對路徑規劃算法進行優化和改進，提高規劃效率和安全性。具備評估和選擇合適路徑規劃算法的能力。0.5任務4.5：智能協同定位與目標跟蹤知識目標：理解協同定位與目標跟蹤在無人駕駛等領域的應用。掌握多傳感器數據融合的基本原理和方法。熟悉粒子濾波、卡爾曼濾波等常用目標跟蹤算法。了解智能協同定位與目標跟蹤的技術挑戰和發展趨勢。能力目標：能夠使用目標跟蹤算法進行簡單的協同定位與目標跟蹤任務。能夠針對特定場景和需求，設計并實現一個智能協同定位與目標跟蹤系統。能夠對目標跟蹤算法進行優化和改進，提高跟蹤準確率和魯棒性。具備評估和選擇合適的目標跟蹤算法的能力。0.5課程設計思路設計理念：理論與實踐相結合：課程設計中將理論知識與實際應用相結合，使學生能夠深入理解并掌握相關技術。循序漸進：課程設計按照從基礎到高級的順序，逐步引導學生學習并實踐各個模塊，確保學生具備扎實的基礎和豐富的實踐經驗。案例驅動：通過分析真實案例，使學生更好地理解理論知識，并培養學生的實際問題解決能力。注重能力培養：課程設計注重培養學生的實際操作能力、創新能力和團隊協作能力。設計依據：行業需求：隨著人工智能和自動駕駛技術的發展，對相關技術人才的需求越來越大。本課程設計依據行業需求，培養學生的環境感知、圖像處理、目標檢測、路徑規劃和定位跟蹤等方面的能力。學生基礎：根據學生已有的知識基礎和能力水平，設計適合他們的課程內容，確保學生能夠循序漸進地學習和掌握相關技術。教學資源：根據現有的教學資源和設施，設計課程內容和實驗實踐，充分利用實驗室、計算設備等資源，提高學生的實踐操作能力。培養目標：根據培養目標，設計課程內容和教學方法，確保學生能夠達到培養要求，具備從事智能汽車駕駛感知與路徑規劃相關領域的工作能力。教學方法：結合學生的學習特點，采用講授、實踐、案例分析、小組討論等多種教學方法，提高學生的學習興趣和效果。多方考核評價理論考核與實操考核相結合第17-20學時智能汽車駕駛感知與路徑規劃一、教學授課信息項目四智能汽車駕駛感知與路徑規劃授課學時4學時教學任務任務4.1：環境感知與信息融合任務4.2：深度學習算法在圖像處理中的應用任務4.3：無人駕駛汽車目標檢測任務4.4：汽車無人駕駛路徑規劃任務4.5：智能協同定位與目標跟蹤授課地點多媒體教室二、教學任務目標授課內容1) 智能汽車環境感知技術原理和實現方法及其在智能汽車中的應用。2) 主流深度學習算法的原理、實現方法和應用。3) 無人駕駛汽車中目標檢測算法。4) 無人駕駛汽車路徑規劃的基本原理和方法。5) 智能汽車協同定位的基本原理和方法。6) 基于多傳感器融合的目標跟蹤技術。學情分析1.學生已經掌握了智能汽車的基本概念，對于智能汽車的環境感知技術有一定的了解。但是，對于環境感知技術的原理和實現方法，以及其在智能汽車中的應用還需深入學習。2.學生對于深度學習算法有一定的了解，但是需要進一步學習主流深度學習算法的原理、實現方法和應用，以便能夠理解和應用于智能汽車領域。3.學生需要學習無人駕駛汽車路徑規劃、協同定位的基本原理和方法，以及基于多傳感器融合的目標跟蹤技術，這是實現智能汽車互連和協同工作的基礎。教學目標知識目標：1.理解環境感知與信息融合的基本原理和應用。2.了解無人駕駛汽車目標檢測的主要技術。3.熟悉汽車無人駕駛路徑規劃的基本算法和方法。能力目標：1.掌握深度學習算法在圖像處理中的基本方法和應用。2.掌握智能協同定位與目標跟蹤的關鍵技術。素質目標：培養學生的創新意識和責任感教學重點1.環境感知和信息融合技術,包括傳感器類型、融合算法等。2.深度學習在圖像處理中的應用,如目標檢測、分類等。3.無人駕駛汽車目標檢測的主要方法和技術。4.汽車無人駕駛路徑規劃的算法和實現。5.智能協同定位與目標跟蹤的關鍵技術。教學難點1.如何將多傳感器數據有效融合,提高感知精度和魯棒性。2.如何設計高性能的深度學習模型,實現準確高效的圖像處理。3.如何在復雜環境下實現穩定可靠的目標檢測和跟蹤。4.如何綜合考慮道路、交通規則等因素,生成安全合理的路徑規劃。5.如何在動態環境中實現精準的定位和追蹤。三、教學設計課程思政教學設計使學生掌握智能汽車駕駛感知、信息融合、路徑規劃等核心技術。提高學生在圖像處理、深度學習、目標檢測等方面的實踐能力。培養學生的創新意識，增強國家情懷和社會責任感，促進學生遵守社會主義核心價值觀。教學資源1.PPT教學課件2.參考視頻教學方法講授法、案例分析法、討論法教學過程（教學流程圖）四、教學活動（一）課前任務教師發布任務：在微信班級群里發布任務，讓學生預習第一章內容，了解智能汽車的基本原理和關鍵技術。案例研究：提前布置案例研究任務，讓學生查找國內外智能汽車發展的最新動態。小組討論：組織學生分組，就智能汽車技術對社會的影響進行討論，準備課堂分享。學生活動：學生分組，每組就智能汽車技術對社會的影響進行討論，準備課堂分享。（二）課堂教學教學環節教師活動學生活動設計意圖環節1：課堂導入（5分鐘）通過展示一些無人駕駛汽車的實際應用案例，如自動駕駛出租車、無人駕駛貨車等，激發學生的興趣，引導學生思考無人駕駛汽車的工作原理和關鍵技術。觀察案例，提出問題，與同學討論。激發學生對無人駕駛汽車技術的興趣，為后續的教學內容做鋪墊。環節2：環境感知（15分鐘）講解環境感知在無人駕駛汽車中的重要性，介紹傳感器（如激光雷達、攝像頭等）的工作原理和應用。聽講并記錄關鍵信息，參與討論。讓學生了解無人駕駛汽車感知周圍環境的基本原理和技術。環節3：信息融合（10分鐘）講解多傳感器信息融合的原理和方法，介紹卡爾曼濾波等算法在信息融合中的應用。聽講并記錄關鍵信息，參與討論。讓學生了解無人駕駛汽車如何通過多傳感器信息融合提高感知精度和可靠性。環節4：目標檢測與識別（15分鐘）介紹基于深度學習的目標檢測和識別方法，如YOLO、FasterR-CNN等，展示目標檢測和識別的效果。觀察效果，提出問題，與同學討論。讓學生了解無人駕駛汽車如何利用深度學習技術進行目標檢測和識別。環節5：路徑規劃（10分鐘）講解路徑規劃的原理和方法，介紹全局路徑規劃和局部路徑規劃在無人駕駛汽車中的應用。聽講并記錄關鍵信息，參與討論。讓學生了解無人駕駛汽車如何規劃行駛路徑，確保行駛安全高效。環節6：課堂總結（5分鐘）總結本節課的主要內容，強調無人駕駛汽車技術的關鍵知識點。回顧本節課所學內容，提出疑問。幫助學生鞏固本節課的知識點，為后續學習打下基礎。環節7：課后作業布置相關的課后作業，如閱讀資料、完成練習題等。完成課后作業，鞏固所學知識。檢驗學生對課堂教學內容的掌握程度，為后續教學提供反饋。（三）課后拓展1.發布作業：請說說什么是環境感知，其原理是什么？請說說什么是信息融合，其原理是什么？請說說KITTI數據集的作用與原理。多傳感器信息融合方法分為哪幾類？智能汽車環境感知信息融合的關鍵技術有哪些？深度學習算法在圖像處理中的作用是什么？基于深度學習的目標檢測與識別算法有哪幾類？請說說卷積神經網絡視覺識別原理。什么是語義分割？其作用是什么？實現立體視覺的方法有哪些什么是場景流？什么是視覺里程計算法？DLT視覺跟蹤算法的工作流程是什么？無人駕駛汽車目標檢測的方法類型有哪些？請說說全局路徑規劃和局部路徑規劃的方法與原理請說說全局路徑規劃和局部路徑規劃的常見算法有哪些？請說說基爾霍夫車道線檢測原理。請說說貝葉斯方法原理。請說說SLAM即時定位原理。（四）教學反思教學內容：評估學生對課程思政內容的掌握程度，確保核心價值觀的傳承。教學方法：根據學生的反饋調整教學方法，確保教學效果最佳。思政融入：反思如何在教學中更自然地融入思政元素，提高教育的針對性和有效性。學生參與：觀察學生的參與度，找出提升學生積極性的方法。實踐環節：檢視項目實踐環節，確保學生能夠將所學知識應用于實際問題解決中。教學內容教學內容教學批注/記錄任務4.1：環境感知與信息融合根據教學內容，將任務一的教學內容分解如下表：序號教學內容結構教學內容詳解1教學導入1.向學生介紹環境感知與信息融合在無人駕駛汽車技術中的重要性，包括提高自動駕駛系統的可靠性和準確性。2.展示不同類型的傳感器，如相機、激光雷達、毫米波雷達等，以及它們在環境感知中的應用。2環境感知技術1.介紹環境感知的定義，即通過傳感器感知周圍環境和車輛狀態信息。2.講解不同傳感器的工作原理和特點，如激光雷達提供周圍環境的三維空間信息，攝像頭識別顏色等。3.分析不同傳感器在實際應用中的優勢和局限性，以及如何通過多傳感器融合克服這些局限性。3信息融合方法1.講解多傳感器信息融合的基本原理，即通過綜合處理來自不同傳感器的數據，提高感知系統的準確性。2.介紹信息融合的三個層次：低級信息融合、中級信息融合和高級信息融合，以及它們的區別和應用場景。3.分析信息融合的關鍵技術，包括時空參考對準技術、多目標關聯技術、參數融合技術、多目標跟蹤預測技術和目標分類識別技術。4KITTI數據集應用1.介紹KITTI數據集的背景和組成，強調其作為自動駕駛場景下計算機視覺算法評估數據集的重要性。2.講解KITTI數據集包含的真實圖像數據和對應的三維激光雷達數據，以及如何將兩者結合進行融合處理。3.分析KITTI數據集在視覺圖像與三維雷達數據融合應用中的作用，如目標檢測、跟蹤和語義分割等。5案例分析1.以日產奇駿T30的“ProPILOT”超智駕的巡航控制系統為例，介紹數據融合在實際應用中的作用。2.分析該系統中毫米波雷達和單目攝像頭等信息數據的融合處理過程，以及如何提高目標識別、視覺里程測量等效果。3.討論該案例中的關鍵技術，如多傳感器數據融合、目標跟蹤和預測等。6總結與展望1.總結本節課所學內容，強調環境感知與信息融合在無人駕駛汽車技術中的關鍵作用。2.展望未來自動駕駛技術的發展趨勢，如更高級的信息融合方法、更高效的傳感器技術等。3.強調數據融合在提高自動駕駛系統性能和安全性方面的潛在價值。任務4.2：深度學習算法在圖像處理中的應用根據教學內容，將任務二的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1教學導入1.向學生介紹深度學習算法在圖像處理中的應用，特別是其在無人駕駛汽車技術中的應用。2.展示深度學習在圖像處理中的關鍵優勢，如提高目標識別和圖像語義分割的準確性。2深度學習算法概述1.講解深度學習算法的原理，包括卷積神經網絡（CNN）和遞歸神經網絡（RNN）等。2.分析深度學習算法在圖像處理中的優勢，如特征提取和自適應學習能力。3目標識別技術1.介紹目標識別的概念，包括圖像分類、定位和檢測等。2.講解基于深度學習的目標識別算法，如R-CNN、FastR-CNN、FasterR-CNN、YOLO和SSD等。3.分析不同目標識別算法的優缺點和適用場景。4語義分割技術1.講解語義分割的概念，即給圖像每個像素一個語義標簽。2.介紹基于深度學習的光流和立體視覺技術，包括FCN、SegNet、DeepLab和RefineNet等。3.分析不同語義分割算法的性能和適用場景。5立體視覺與場景流1.講解立體視覺的基本原理，即利用兩幅或多幅圖像在不同的視角重建三維結構。2.分析立體視覺在無人駕駛汽車中的應用，如紅綠燈檢測和環境感知。3.介紹基于深度學習的立體視覺算法，如基于CNN的特征提取和匹配算法。6視覺里程計算法1.講解視覺里程計算法的基本原理，即基于視覺信息進行定位和地圖構建。2.介紹單目和雙目視覺里程計算法的區別和應用場景。3.分析視覺里程計算法在無人駕駛汽車中的應用，如環境感知和自主導航。7目標跟蹤技術1.講解目標跟蹤的概念，即在特定場景中跟蹤一個或多個特定感興趣對象。2.介紹基于深度學習的目標跟蹤算法，如基于生成算法的DLT視覺跟蹤算法和基于判別算法的MD-Net等。3.分析不同目標跟蹤算法的優缺點和適用場景。8總結與展望1.強調深度學習算法在圖像處理中的應用及其對無人駕駛汽車技術的重要性。2.展望未來深度學習算法在圖像處理領域的發展趨勢，如更高效的算法、更廣泛的應用場景等。3.強調深度學習算法在提高無人駕駛汽車性能和安全性方面的潛在價值。任務4.3：無人駕駛汽車目標檢測根據教學內容，將任務三的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1教學導入1.向學生介紹無人駕駛汽車目標檢測的重要性，包括提高行車安全性、降低事故發生率等。2.展示無人駕駛汽車目標檢測的應用場景，如結構化道路、非結構化道路和形式化環境下的目標檢測。2結構化道路檢測1.講解直線探測的概念，如車道線擬合、曲率變化等。2.演示如何利用直線探測算法進行車道線識別和擬合。3.介紹曲線檢測的方法，如建立曲線模型、提取像素點和確定曲線數據模型參數等。3復雜環境的預處理1.講解環境光照不均勻性的影響，以及直方圖調節、灰度映射調節和伽馬調節等方法。2.分析不同預處理方法在復雜環境下的適用性和效果。4非結構化道路檢測1.介紹非結構化道路的概念，如野生土路和農村道路等。2.講解如何結合先驗知識庫模型和環境檢測信息進行數據和圖像處理。3.分析模型在非結構化道路檢測中的更新和修正方法。5形式環境中的目標檢測1.介紹行人檢測的方法，如HOG特征和區域梯度直方圖等。2.演示如何利用行人檢測算法進行行人識別。3.講解車輛檢測的步驟，如激光雷達與視覺信息結合、定義檢測區域和算法等。4.分析紅綠燈檢測的方法，如彩色視覺交通信號識別和彩色直方圖目標跟蹤算法等。6三維目標識別1.介紹三維目標識別的概念，如人工選擇局部特征描述符等。2.講解關鍵點檢測、特征描述符計算和分類器確定對象類別等步驟。7總結與展望1.強調無人駕駛汽車目標檢測的重要性及其在提高行車安全性、降低事故發生率等方面的作用。2.展望未來無人駕駛汽車目標檢測技術的發展趨勢，如更高效、更準確的目標檢測算法等。3.強調無人駕駛汽車目標檢測在應對現實環境復雜多變中的關鍵作用。任務4.4：汽車無人駕駛路徑規劃根據教學內容，將任務四的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1無人駕駛路徑規劃概述1.介紹無人駕駛路徑規劃的概念和重要性，包括提高行車安全性和效率。2.解釋全局路徑規劃和局部路徑規劃的區別和應用場景。3.展示無人駕駛汽車的運行和感知環境的方式。2全局路徑規劃算法1.介紹網格法路徑規劃的原理和步驟。2.展示網格法原理示意圖，解釋如何將環境劃分為網格，并對每個網格進行編碼以區分無障礙和障礙物。3.介紹視覺方法路徑規劃的原理和步驟。4.展示視覺方法原理示意圖，解釋如何構建路徑圖并找到從起點到終點的最優路徑。5.介紹自由空間法路徑規劃的原理和步驟。6.展示自由空間法原理示意圖，解釋如何建立自由空間并找到最優路徑。3局部路徑規劃算法1.介紹遺傳算法路徑規劃的原理和步驟。2.展示遺傳算法流程圖，解釋如何通過復制、雜交和變異找到最優路徑。3.介紹模糊邏輯控制算法路徑規劃的原理和步驟。4.展示模糊邏輯控制算法原理圖，解釋如何通過模糊規則找到最優路徑。5.介紹人工勢場法路徑規劃的原理和步驟。6.展示人工勢場法原理示意圖，解釋如何通過引力場和排斥場找到最優路徑。4車道級路徑規劃1.介紹車道線檢測的重要性，以及霍夫線檢測、基于透視變換的車道線檢測和基于擬合的車道線檢測等方法。2.展示車道線檢測原理示意圖，解釋如何通過霍夫線檢測、透視變換和擬合找到車道線。3.介紹車道線檢測中的跟蹤算法，以及如何通過跟蹤提高檢測速度和精度。5總結與展望1.強調無人駕駛路徑規劃在提高行車安全性和效率方面的重要性。2.展望未來無人駕駛路徑規劃技術的發展趨勢，如更高效、更準確的路徑規劃算法等。3.強調無人駕駛路徑規劃在應對現實環境復雜多變中的關鍵作用。任務4.5：智能協同定位與目標跟蹤根據教學內容，將任務五的教學內容分解如下表：序號教學結構內容詳解1智能駕駛信息感知概述1.介紹智能駕駛信息感知的概念，包括激光雷達、超聲波、無線網絡、相機等傳感器的作用。2.解釋多傳感器和網絡信息融合的重要性，以及如何通過融合補充獲取的不確定信息。3.展示多傳感器信息融合的應用場景，如無人駕駛汽車的環境和障礙物檢測。2多傳感器信息融合方法1.介紹車輛智能檢測方法，包括雷達、激光、聲波、圖像等檢測方法的信息融合。2.展示圖像信息與激光、雷達、超聲雷達和視覺傳感器信息融合的示意圖。3.解釋如何通過信息融合獲得最優的檢測結果。3智能駕駛定位與跟蹤1.介紹智能駕駛中的車輛定位與跟蹤，作為對車輛本身和目標狀態的一個估計問題。2.解釋估計理論和濾波遞推在解決定位與跟蹤問題中的應用。3.展示最小二乘估計（LS）、最大似然估計（ML）、最小均方誤差估計（MMSE）和最大后驗估計（MAP）等方法。4動態狀態估計的貝葉斯方法1.解釋后驗概率密度函數在動態狀態估計中的應用，以及如何從中得到最優狀態估計和估計精度。2.展示遞歸濾波器在處理接收到的測量值中的應用，以及其預測和更新系統的狀態的作用。5多車輛協作算法1.介紹多車輛協作算法在彌補目標定位和跟蹤精度不足中的應用。2.展示多車輛協作算法通過增加先驗知識提高定位和跟蹤精度的過程。6SLAM即時定位與地圖構建概述1.解釋即時定位與地圖構建（SLAM）的概念，以及其在VR和AR領域的應用。2.展示SLAM的基本原理，包括定位問題和映射問題。3.展示SLAM在無人駕駛汽車中的應用，如百度的Robotaxi無人駕駛汽車。7多傳感器數據融合在SLAM中的應用1.解釋多傳感器數據融合在移動機器人的地圖生成、定位、路徑規劃等方面的應用。2.展示多傳感器數據融合在SLAM中的應用，如激光雷達SLAM、GPS/IMU和高精度地圖等。8創建SLAM地圖的方法1.解釋創建SLAM地圖的步驟，包括構建場景地圖、構建語義圖和基于算法和驅動車輛或移動機器人運動的路徑規劃。2.展示創建SLAM地圖的具體過程，包括使用激光雷達構建場景的二維或三維點云，對場景中的對象進行識別、分割和標記，以及基于算法和驅動車輛或移動機器人運動的路徑規劃。項目五無人駕駛決策與控制 課程名稱無人駕駛決策與控制課程類型職業技術課授課專業及對象新能源汽車技術專業23新能源1-7班總學時4授課教材教材名稱：《汽車智能技術與應用》，朱升高，機械工業出版社，2022年9月。教輔材料：教學輔助視頻、網絡參考資料課程教學安排教學項目教學任務理論學時實訓學時學時小計項目1：無人駕駛決策與控制5.1汽車駕駛行為預測5.2自由度力學模型5.3車輛橫向與縱向控制44內容教學項目2教學任務主要教學內容和要求學時任務5.1：汽車駕駛行為預測知識目標：1.掌握決策規劃系統的作用、組成部分、行為決策和軌跡規劃的實現方法；2.了解運動控制系統的作用、組成和車輛的橫向、縱向控制實現方法；3.學習行為決策方法，包括基于規則的方法和基于學習的方法，并分析其應用和優缺點；4.掌握機器學習方法在無人駕駛車輛中的應用、基本原理和常用算法；能力目標：1.能夠進行無人駕駛車輛的決策規劃和軌跡規劃；2.能夠選擇和應用合適的行為決策方法；3.能夠應用機器學習方法解決無人駕駛車輛相關問題；4.能夠分析實際案例中無人駕駛車輛的決策規劃和運動控制策略，并提出優化方案；1任務5.2：自由度力學模型知識目標：1.理解無人駕駛車輛控制系統的體系結構及其各模塊的功能；2.掌握車輛數學模型的建立方法和不同類型的車輛模型，如牛頓力學模型、拉格朗日方程模型和多剛體動力學模型等；3.學習兩自由度車輛模型的假設、狀態方程和平衡方程，了解車輛的穩態響應特性；4.理解多軸轉向技術對提高車輛轉向靈活性和穩定性的重要性；5.學習兩自由度控制器的結構和工作原理，包括前饋控制器和反饋控制器的作用；能力目標：1.能夠分析無人駕駛車輛控制系統的各模塊功能和相互作用；2.能夠理解和應用不同類型的車輛模型進行動力學分析；3.能夠建立兩自由度車輛模型的狀態方程和平衡方程，分析車輛的穩態響應特性；4.能夠設計和實現多軸轉向技術以提高車輛的轉向性能；5.能夠設計和調整兩自由度控制器，以實現良好的系統性能和魯棒性；6.能夠描述車輛運動和坐標系，并進行車輛運動的分析；1.5任務5.3：車輛橫向與縱向控制知識目標：1.掌握無人駕駛車輛的縱向和橫向運動控制概念及其在自動駕駛中的重要性；2.了解縱向控制策略，包括油門和剎車控制、發動機和傳動系統的控制等；3.理解車輛運動之間的耦合效應，包括運動耦合、輪胎力耦合和載荷傳遞耦合；4.學習傳統的控制方法，如PID控制和模型預測控制等；5.了解智能控制策略，如模糊控制、自適應控制、神經網絡控制等能力目標：1.能夠分析無人駕駛車輛的橫向和縱向運動控制策略；2.能夠理解和應用車輛運動之間的耦合效應，并分析其對控制策略的影響；3.能夠選擇和應用傳統的控制方法，如PID控制和模型預測控制；4.能夠分析和優化車輛自動駕駛的縱向和橫向運動集成控制系統1.5課程設計思路設計理念：1.秉承“理論聯系實際、注重實踐操作、培養創新能力”的設計理念，通過系統地介紹汽車駕駛行為預測、自由度力學模型以及車輛橫向與縱向控制相關知識，使學生掌握無人駕駛車輛的核心技術，提高學生在實際工程中的應用能力和創新能力。2.通過課堂講授、案例分析等方式，使學生系統地掌握無人駕駛車輛的駕駛行為預測、自由度力學模型以及車輛橫向與縱向控制的基本概念、原理和方法。設計依據：1.行業需求：隨著智能交通和無人駕駛技術的發展，無人駕駛車輛的控制技術已經成為當前研究的熱點。本課程設計依據行業需求，培養學生在無人駕駛車輛控制技術方面的專業素養。2.培養目標：本課程設計旨在培養學生掌握無人駕駛車輛的駕駛行為預測、自由度力學模型以及車輛橫向與縱向控制的基本原理和方法，使學生具備實際工程項目中的分析和解決問題的能力。3.課程大綱：根據課程大綱的要求，本課程設計涵蓋了汽車駕駛行為預測、自由度力學模型和車輛橫向與縱向控制三個部分，系統地介紹了無人駕駛車輛控制技術的基本概念、原理和方法。多方考核評價理論考核與實操考核相結合第21-24學時無人駕駛決策與控制一、教學授課信息項目五無人駕駛決策與控制授課學時4學時教學任務任務5.1：汽車駕駛行為預測任務5.2：自由度力學模型任務5.3：車輛橫向與縱向控制授課地點多媒體教室二、教學任務目標授課內容汽車駕駛行為預測自由度力學模型車輛橫向與縱向控制學情分析本課程面向具有基本計算機科學、數學和物理學知識背景的學生。學生可能已經接觸過傳感器原理、控制理論和動力學模型，但可能對無人駕駛車輛系統的具體技術和應用了解不多。因此，教學需要結合理論知識和實際案例，幫助學生深入理解和應用無人駕駛車輛的關鍵技術。教學目標知識目標：理解無人駕駛車輛的環境感知、決策規劃、運動控制的基本概念和組成部分。學習不同傳感器在環境感知中的應用，以及它們如何為決策規劃提供關鍵數據。了解決策規劃系統的組成和作用，以及行為決策和軌跡規劃的實現方法。學習運動控制系統的結構和如何實現車輛的橫向和縱向控制。掌握行為決策方法和機器學習方法在無人駕駛車輛中的應用。能力目標：分析和設計無人駕駛車輛的環境感知系統。開發和實現決策規劃系統，包括行為決策和軌跡規劃。設計和實施運動控制系統，以控制無人駕駛車輛的轉向、驅動和制動。評估和選擇適合特定應用場景的行為決策和機器學習方法。素質目標：培養解決復雜工程問題的能力，包括分析實際案例，討論技術和方法的