項目五智能網聯汽車決策規劃與控制執行技術認知智能網聯汽車決策規劃技術Annualworksummary1目錄01教學目標02教學內容03課后練習教學目標0103能解釋決策規劃的要求01能描述決策規劃概念和內容02能描述決策規劃的類型01通過環境感知系統的學習，讓學生知道技術不斷進步，激發學生不斷學習的興趣。02引導學生樹立不斷探索的科學精神，提高科學素養。知識目標素質目標04能說明圍決策規劃的方法教學內容02

智能網聯汽車是集感知、決策和控制等功能于一體的自主交通工具，其中智能決策是依據感知信息來進行決策判斷，確定適當工作模型，制訂相應控制策略，替代人類駕駛員做出駕駛決策，其功能如圖5-1-1所示。汽車決策規劃技術智能決策一、決策規劃的概念決策規劃匯集了所有重要的車輛周圍信息，不僅包括汽車本身的當前位置、速度、方向和所在車道，還包括汽車一定距離范圍內與感知相關的所有重要障礙物體信息和預測軌跡，在所獲得信息的基礎上來確定汽車的駕駛策略。主要包括預測算法、行為規劃和動作規劃等。決策規劃是智能網聯汽車自動駕駛的關鍵部分之一，它首先融合多傳感信息，對周圍可能存在障礙物的目標狀態進行預測，然后根據駕駛需求進行行為決策，規劃出兩點間多條可選安全路徑，并在這些路徑中規劃選取一條最優的路徑作為車輛行駛軌跡。一、決策規劃的概念決策規劃的基本效果如圖5-1-2所示。和人類駕駛員一樣，機器在做駕駛決定時需要回答幾個問題：我在哪兒？周圍的環境怎么樣？接下來會發生什么？我該做什么？這是一個基于信息感知進行決策的過程，具體如何決定需要自動駕駛的決策層完成。二、決策規劃層級結構決策層包括環境認知和決策規劃兩部分，主要完成工作具體來說可分為兩個步驟：第一步認知理解，即依據感知層不同傳感器采集的信息，通過高精度地圖對智能網聯汽車自身的位置精確定位，同時對車輛周圍的環境信息和目標狀態進行精確感知；第二步決策規劃包含目標狀態預測、行為決策和路徑規劃，依據對智能網聯汽車周圍的目標狀態精確感知，準確預測未來可能發生的情況，對下一步行為進行正確判斷和決策，規劃并選擇適宜的路徑達到目標，如圖5-1-3所示。二、決策規劃層級結構環境預測模塊作為決策規劃控制模塊的直接數據上游之一，其主要作用是對感知層所識別到的物體進行行為預測，并且將預測的結果轉化為時間空間維度的軌跡傳遞給后續模塊。通常感知層所輸出的物體信息包括位置、速度、方向等物理屬性，如圖5-1-4所示。01環境預測模塊環境預測二、決策規劃層級結構行為決策模塊在整個自動駕駛決策規劃控制軟件系統中扮演著“副駕駛”的角色。這個層面匯集了所有重要的車輛周邊信息，不僅包括了自動駕駛汽車本身的實時位置、速度、方向，還包括車輛周邊一定距離以內所有的相關障礙物信息以及預測的軌跡，如圖5-1-5所示。行為決策是根據路徑規劃目標，結合環境感知模塊對駕駛環境的描述，以及預測模塊對駕駛環境變化趨勢的預測，對車輛需要采取的行為作出規劃，如圖5-1-6所示。02行為決策模塊二、決策規劃層級結構自動駕駛汽車規劃模塊包括動作規劃和路徑規劃兩部分。動作規劃模塊主要是對短期甚至是瞬時的動作進行規劃，例如轉彎、避障、超車等動作；而路徑規劃模塊是對較長時間內車輛行駛路徑的規劃，例如從出發地到目的地之間的路線設計或選擇，如圖5-1-7所示。03動作規劃模塊動作規劃二、決策規劃層級結構路徑規劃主要包含兩個步驟：建立包含障礙區域與自由區域的環境地圖，以及在環境地圖中選擇合適的路徑搜索算法，快速實時地搜索可行駛路徑。路徑規劃結果對車輛行駛起著導航作用，它引導車輛從當前位置行駛到達目標位置。環境地圖表示方法主要分為度量地圖表示法（如圖5-1-8所示）、拓撲地圖表示法（圖5-1-9所示）等。04路徑規劃模塊路徑規劃技術三、決策規劃的類型路徑規劃模塊需要根據局部環境感知、可用的全局車道級路徑、相關交通規則，提供能夠將車輛引導向目的地（或目的點）的路徑。路徑規劃可分為全局路徑規劃方法、局部路徑規劃方法和混合路徑規劃方法三種。從軌跡決策的角度考慮，根據事先對環境信息的已知程度，可把路徑規劃劃分為基于先驗完全信息的全局路徑規劃和基于傳感器信息的局部路徑規劃。三、決策規劃的類型全局路徑規劃是基于先驗完全信息，按照一定的算法搜尋一條最優或者近似最優的無碰撞路徑。例如，從上海到北京有很多條路，規劃出一條最優行駛路線，即為全局規劃，如圖5-1-10所示。01全局路徑規劃三、決策規劃的類型局部路徑規劃是對環境局部未知或完全未知，是基于傳感器信息。隨著自主車輛的運動，通過傳感器為自主車輛提供有用的信息，從而能夠確定出障礙物和目標點的位置，規劃出一條由起始點到目標點的路徑，如圖5-1-11所示。02局部路徑規劃三、決策規劃的類型在全局規劃好的上海到北京的那條路線上會有其他車輛或者障礙物，想要避過這些障礙物或者車輛，需要轉向調整車道，這就是局部路徑規劃。從獲取障礙物信息是靜態或是動態的角度看，全局路徑規劃屬于靜態規劃（又稱離線規劃），局部路徑規劃屬于動態規劃（又稱在線規劃）。全局路徑規劃需要掌握所有的環境信息，是高精度地圖下的車道級尋徑問題，解決的是起點到終點的最佳道路行駛序列；局部路徑規劃只需要由傳感器實時采集環境信息，了解環境地圖信息，然后確定出所在地圖的位置及其局部的障礙物分布情況，從而可以選出從當前結點到某一子目標結點的最優路徑。根據所研究環境的信息特點，路徑規劃還可分為離散域范圍內的路徑規劃問題和連續域范圍內的路徑規劃問題。離散域范圍內的路徑規劃問題屬于一維靜態優化問題，相當于環境信息簡化后的路線優化問題；而連續域范圍內的路徑規劃問題則是連續性多維動態環境下的問題。02局部路徑規劃四、決策規劃的要求決策規劃是自動駕駛進行行為決策和路徑規劃過程，該過程要完全符合人類對于駕駛性的預期，并且滿足安全、舒適、高效等性能和品質的要求。具體表現在以下幾個方面：1.車輛應該在自動避開所有障礙物的前提下，到達指定的目的地。2.車輛安全到達目的地所用的時間最短，路程最短。3.采用的路徑簡單可靠，以便簡單實現對無人車的控制。4.車輛行駛的路徑盡量不重復或者少重復。5.車輛選用合適的行駛策略，減少車輛的能量消耗。五、決策規劃的方法目標狀態預測，是對智能網聯汽車周邊的目標（人、車、物等）進行未來比較短時間內的行為和軌跡預測，該預測信息可附加在目標感知結果中，與環境感知信息一并發送給下層的決策端，為汽車安全決策規劃提供信息依據。目標狀態預測主要解決兩大類問題：一是目標的行為預測（包括靜止、左行、右行或直行等）；二是目標的軌跡預測（包含位置、時間戳、速度、角度、加速度等信息）。通過辨識目標的行為和擬合運動軌跡，實現對目標的狀態預測。當前主流的目標狀態預測方法主要包括三種：（1）基于運動模型的卡爾曼濾波方法（2）基于馬爾可夫鏈的預測方法（3）基于數據的神經網絡方法01目標狀態預測五、決策規劃的方法智能網聯汽車行為決策系統指通過傳感器感知得到交通環境信息，考慮周邊環境、動靜態障礙物、車輛匯入以及讓行規則等，與智能駕駛庫中的經驗知識等進行匹配，進而選擇適合當前交通環境下的駕駛策略。這種駕駛策略一般指的是在某個特定狀態下，是變道、跟隨還是超車等宏觀意義上的駕駛行為。行為決策的目標主要是保證智能網聯汽車可以像人類一樣產生安全的駕駛行為，滿足車輛安全性能、遵守交通法規等原則。智能網聯汽車的行為決策方法包括基于規則的行為決策方法和基于強化學習的行為決策方法。02行為決策五、決策規劃的方法路徑規劃是智能網聯汽車實現自主駕駛的基礎，其作用是在當前工作環境中按照某種性能指標搜索出一條從起點到終點的最優或次優路徑。嚴格意義上講，路徑規劃是將行為決策的宏觀指令解釋成一條帶有時間信息的軌跡曲線，包括軌跡規劃和速度規劃。路徑規劃是解決智能網聯汽車如何達到行使目標問題的上層模塊，它依賴于為智能聯網汽車駕駛定制的高精度地圖，與普通導航單純提供指引的性質不同，智能網聯汽車的路徑規劃模塊需要提供能夠引導車輛正確駛向目的地的軌跡。這些軌跡至少要達到車道級導航的水平，而且軌跡上影響車輛行駛的周邊的環境也需要被準確描述和考慮，如圖5-1-12所示。03路徑規劃五、決策規劃的方法根據車輛導航系統的研究歷程，智能網聯汽車路徑規劃算法可分為靜態路徑規劃算法和動態路徑算法。靜態路徑規劃是以物理地理信息和交通規則等條件為約束來尋求最短路徑，靜態路徑規劃算法已日趨成熟，相對比較簡單，但對于實際的交通狀況來說，其應用意義不大。動態路徑規劃是在靜態路徑規劃的基礎上，結合實時的交通信息對預先規劃好的最優行車路線進行適時的調整直至到達目的地最終得到最優路徑。下面介紹幾種常見的車輛路徑規劃方法。03路徑規劃五、決策規劃的方法路徑規劃的功能根據路徑規劃給出的軌跡、行為規劃確定的駕駛模式，按照特定的動作去跟隨軌跡。這些具體的動作規劃發送給執行機構實現車輛的運動控制。圖5-1-13所示，將當前的道路系統處理為有向網絡圖，這種有向網絡圖中可以表示道路和道路之間的各種連接、交通規則、道路寬度等，每一個有向邊都帶權重。然后，汽車的路徑規劃問題就變成了在路網圖中，為了使汽車能從從A點位置到達B點位置，在一定方法的基礎上，選擇最優路徑，這就使路徑規劃問題成為有向網絡圖搜索問題。03路徑規劃五、決策規劃的方法智能網聯汽車路徑規劃中的路由尋徑也是解決汽車從A點到達B點的路由問題，但由于輸出結果沒有被駕駛員使用，而是給下游行為決策和行動規劃等模塊作為輸入，因此路徑規劃的層次應該是更深入到高精度地圖所使用的車道級別。箭頭線段代表高精度地圖級別的道路劃分和方向，車道1，車道2，……，車道8構成一系列用于路由輸出的路由段序列，汽車地圖級別的車道劃分與實際的自然道路劃分不一致，如圖5-1-14所示，車道2、車道5和車道7都表示由地圖定義繪制的“虛擬”轉彎車道。同樣，一條較長的實際道路也可分為若干車道。作為整個汽車決策控制規劃系統的最上游模塊，尋路模塊的輸出依賴于高精度地圖的繪制。03路徑規劃五、決策規劃的方法在目標狀態預測之后，需要對智能網聯汽車路徑進行規劃。路徑規劃的基本思路是：把需要解決的最短時間、最短距離、最少花費等問題轉變成求解最短路徑，因為只有找到了最短路徑，以上問題都將得到解決。其一般步驟主要包括環境建模、路徑搜索和路徑平滑三個環節，（1）環境建模環境建模是路徑規劃的重要環節，目的是建立一個便于計算機進行路徑規劃所使用的環境模型，即將實際的物理空間抽象成算法能夠處理的抽象空間，實現相互間的映射。（2）路徑搜索路徑搜索階段是在環境模型的基礎上應用相應算法尋找一條行走路徑，使預定的性能函數獲得最優值。04路徑規劃步驟五、決策規劃的方法（3）路徑平滑通過相應算法搜索出的路徑并不一定是一條運動體可以行走的可行路徑，需要作進一步處理與平滑才能使其成為一條實際可行的路徑。對于離散域范圍內的路徑規劃問題，或者在環境建模或路徑搜索前己經做好路徑可行性分析的問題，路徑平滑環節可以省去。04路徑規劃步驟謝謝項目五智能網聯汽車決策規劃與控制執行技術認知智能網聯汽車控制執行技術Annualworksummary2目錄01教學目標02教學內容教學目標0103能解釋環境感知的應用范圍01能描述環境感知系統概念和內容02.能描述環境感知系統組成01通過環境感知系統的學習，讓學生知道技術不斷進步，激發學生不斷學習的興趣。02引導學生樹立不斷探索的科學精神，提高科學素養。知識目標素質目標教學內容02

自動駕駛要實現對車輛的運動和車身電器進行自動控制，需要相應的線控系統來滿足，其中車身電器系統用于實現對車輛內外部燈光、車門以及人機交互界面等內外部交互的控制，底盤線控系統用于實現對車輛運動的控制。

智能網聯汽車的行為決策是基于環境感知和導航子系統的信息輸出，這包括選擇哪條車道，是否換車道，是否跟車，是否繞道，是否停車如圖5-2-1所示。

底盤線控制系統包括轉向、制動、驅動控制，其中制動部分包括行車制動、駐車制動與輔助制動，驅動系統（發動機、電機、混合動力控制）、傳動系統控制等，如圖5-2-2所示。其中線控轉向和線控制動是自動駕駛執行端方向最核心的產品。一、控制執行的概念控制執行是整個自動駕駛系統的最后一環，是將環境感知，行為決策，路徑規劃的結論付諸實踐的執行者。控制執行系統將來自決策系統的路徑規劃落實到汽車機構的動作上。控制過程的目標就是使車輛的位置、姿態、速度和加速度等重要參數，符合最新決策結果。二、控制執行的類型智能網聯汽車的控制執行是“人-車-路”組成的智能系統，從而完成自動駕駛和協同駕駛的落地部分，主要包括車輛的縱向運動控制和側向運動控制。縱向運動控制，即車輛的制動和驅動控制，如圖5-2-3所示。二、控制執行的類型側向運動控制，即通過輪胎力的控制以及方向盤角度的調整，實現自動駕駛汽車的規劃路徑跟蹤，如圖5-2-4所示。這些縱向和側向控制是通過底盤線控技術來實現汽車自動駕駛。二、控制執行的類型控制執行需要借助復雜的汽車動力學完成主控系統，主控系統由軟件部分的智能車載操作系統與硬件部分的高性能車載集成計算平臺聯合組成。智能車載操作系統融合了內容服務商和運營服務商的數據，以及車內人機交互服務，能夠為乘客提供周到的個性化服務，目前的主流操作系統包括Windows、Linux、Android、QNX、YunOS(阿里云系統)等。高性能車載集成計算平臺融合高精度地圖、傳感器、V2X的感知信息進行認知和最終的決策計算，目前主流硬件處理器包括FPGA、ASI、CGPU等型號。最終，決策的計算信息匯入車輛總線控制系統，完成執行動作。三、控制執行的方法PID控制簡稱比例、積分和微分控制。PID控制器結構簡單、容易實現且能達到較好的控制效果，因此廣泛應用于控制領域。PID控制由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制通過調節比例、積分、微分實現系統的性能優化，各調節參數的作用表現如表3-2-1所示。01PID控制三、控制執行的方法模型預測控制（MPC）用于解決PID控制不易解決的多變量、多約束的優化問題，具有處理線性和非線性模型、同時觀察系統約束和考慮未來行為的能力，近年來廣泛用于智能網聯汽車路徑跟蹤控制。MPC主要由模型預測、滾動優化和反饋調整3部分組成。02模型預測控制三、控制執行的方法滑模控制（SMC）是一類特殊的非線性變結構控制，其非線性表現為控制的不連續性，控制原理為根據系統所期望的動態特性來設計系統的切換超平面，通過滑動模態控制器使系統狀態從超平面之外向切換超平面收束；系統一旦到達切換超平面，控制作用將保證系統沿切換超平面到達系統原點，這一沿切換超平面向原點滑動的過程稱為滑模控制。滑模控制SMC對非線性系統以及未知干擾具有較強的魯棒性，然而單一的SMC往往不能滿足智能汽車控制的要求，因此，改進基于滑模變結構的運動控制方法成為當前的研究重點，主要方向有融合比例微分控制、自適應模糊控制以及神經網絡控制的控制方法。03滑模控制四、線控技術線控技術是將駕駛員的操作動作經過傳感器轉變成電信號來實現傳遞控制，替代傳統機械系統或者液壓系統，并由電信號直接控制執行機構以實現控制目的。由于線控系統取消了傳統的氣動、液壓及機械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執行機構，所以具有安全、響應快、維護費用低、安裝測試簡單快捷的優點。智能網聯線控技術主要是線控底盤，線控底盤主要由四大系統構成，分別是線控轉向、線控制動、線控驅動和車身控制模塊，其中線控轉向和線控制動是自動駕駛執行端方向最核心的產品。五、轉向系統技術線控轉向系統（SBW）是智能網聯汽車實現路徑跟蹤與避障避險必要的關鍵技術，為智能網聯汽車實現自主轉向提供了良好的硬件基礎，其性能直接影響主動安全與駕乘體驗。線控轉向系統取消了傳統的機械式轉向裝置，轉向盤和轉向輪之間無機械連接，可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等優點。線控轉向系統通過在方向盤到車輪間增加主動控制電機，實現對轉向系統的主動控制。在傳統的電助力轉向車輛中，可以通過對助力電機的主動控制實現主動轉向，但是也需要在駕駛人干預時主動控制系統能夠及時退出，滿足人工控制優先的控制需求。五、轉向系統技術線控轉向系統，主要由方向盤模塊、轉向執行模塊和ECU三個主要部分以及自動防故障系統、電源系統等輔助模塊組成，如圖5-2-6所示。01線控轉向系統結構五、轉向系統技術⑴轉向盤模塊轉向盤模塊包括轉向盤、轉向盤轉角傳感器、扭矩電機。其主要功能是將駕駛員的轉向意圖，通過測量轉向盤轉角轉換成數字信號并傳遞給主控制器；同時接受ECU送來的力矩信號產生轉向盤回正力矩，向駕駛員提供相應的路感信號。⑵轉向執行模塊轉向執行模塊包括轉角傳感器、轉向執行電機、轉向電機控制器和前輪轉向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉向電機實現要求的前輪轉角，完成駕駛員的轉向意圖。ECU對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態，向扭矩電機和轉向執行電機發送命令，控制兩個電機的工作，其中轉向執行電機完成車輛航向角的控制，扭矩電機模擬產生方向盤回正力矩以保障駕駛員駕駛感受。01線控轉向系統結構五、轉向系統技術⑶電源系統電源系統承擔控制器、執行電機以及其他車用電機的供電任務，用以保證電網在大負荷下穩定工作。⑷自動防故障系統自動防故障系統是保證在線控轉向系統故障時，提供冗余式安全保障。它包括一系列監控和實施算法，針對不同的故障形式和等級作出相應處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。當檢測到ECU、轉向執行電機等關鍵零部件產生故障時，故障處理ECU自動工作，首先發出指令使ECU和轉向執行電機完全失效，其次緊急啟動故障執行電機以保障車輛航向的安全控制。01線控轉向系統結構五、轉向系統技術駕駛員轉動方向盤時，轉向盤轉矩傳感器和轉向角傳感器將測量到的駕駛員意圖轉換成數字信號，連同整車其他的信號，如車速信號等，通過總線傳輸給ECU，ECU再根據設定好的算法計算出前輪轉角并將該信號傳遞給轉向電機完成轉向，另外通過轉向阻力傳感器獲得轉向阻力信息后，根據回正力矩算法，將回正力矩大小傳遞給駕駛員完成路感反饋。并根據轉向力模擬生成反饋轉矩，同時控制轉向電動機的旋轉方向、轉矩大小和旋轉角度，通過機械轉向裝置控制轉向輪的轉向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛其原理如圖5-2-7所示。02線控轉向系統工作原理五、轉向系統技術02線控轉向系統工作原理五、轉向系統技術⑴轉向輸入當駕駛員轉動轉向盤時，轉向盤轉角位移傳感器檢測出駕駛員轉向意圖，并將其轉換成數字信號連同車速信號、橫擺角速度信號、側向加速度信號、道路附著條件以及其他車輛行駛相關信息通過數據總線傳輸給線控轉向系統ECU；⑵實現轉向ECU按照提前設定好的前輪轉角控制算法，計算出前輪轉角控制信號，并將其傳遞給轉向電機，進而控制轉向車輪輸出目標前輪轉角；⑶實現路感反饋ECU通過轉向執行系統的轉向阻力傳感器獲得轉向阻力信息，按照提前設定好的回正力矩計算方法，計算出回正力矩的大小，將其傳遞給轉向盤系統中的路感電機，使駕駛員獲得一定的反映路感信息的回正力矩；02線控轉向系統工作原理五、轉向系統技術⑴電機故障對系統影響較大的故障分別是電機繞組斷相、電機繞組短路、開關管短路、開關管斷路、故障混合出現、旋變信號異常和溫度傳感器異常等，且出現頻率較高的故障有開關管斷路、旋變信號異常和溫度傳感器異常等。⑵傳感器故障對系統影響較大的故障分別是短路、開路和機械故障，雖然信號混入出現頻率較高但對系統的影響程度較低。⑶通信總線故障對系統影響較大的故障分別是接頭接觸不良、開路、總線初始化故障、總線發送超時故障、總線接收超時故障等，且出現頻率較高的故障主要是接頭接觸不良，雖然信號混入出現頻率較高但對系統的影響程度較低。目前的容錯方法從技術的角度可以分為兩大類:一類是依靠硬件備份的冗余技術，一類是依靠軟件的容錯算法技術。硬件冗余方法主要是通過對重要部件及易發生故障部件提供備份，以提高系統的容錯性能；軟件冗余方法主要是依靠控制器的容錯算法來提高整個系統的冗余度，從而改善系統的容錯性能。03線控轉向系統的容錯技術六、線控驅動技術線控驅動系統（DBW），是智能網聯汽車實現的必要關鍵技術，為智能網聯汽車實現自主行駛提供了良好的硬件基礎。驅動系統是較早實現主動線控控制的系統。比如電子節氣門就是一種典型的線控驅動控制方式，發動機控制系統采集油門踏板角度，然后根據油門踏板角度與節氣門開度之間的關系，控制節氣門，實現非機械結構連接的驅動控制。隨著電驅動系統的發展，混合動力、插電式混合動力、純電動汽車得到了廣泛應用，也進一步為線控驅動系統的發展提供了便利的條件。六、線控驅動技術由于電動汽車整車控制單元（VCU）的主要功能是通過接收車速信號、加速度信號以及加速踏板位移信號，實現扭矩需求的計算，然后發送轉矩指令給電機控制單元，進行電機轉矩的控制，所以通過整車控制單元VCU的速度控制接囗來實現線控驅動控制如圖5-2-8所示。01線控驅動系統結構六、線控驅動技術整車控制器是各類線控驅動控制系統核心，通過油門踏板、檔位以及汽車運動狀態，判斷駕駛人或者自動駕駛系統的操縱或者控制意圖，然后通過對自動變速箱、發動機（或電機、或發動機與電機組合）的動力控制，實現主動驅動控制。針對整車控制器，控制策略的輸入信號有加速踏板開度、制動踏板開度、實際擋位、車速、電機轉速、電機轉矩以及電池SOC信號等，這些信號經過處理后經由CAN總線傳入整車控制器，為驅動控制策略的判斷和運算提供依據。整車控制器輸出扭矩指令信號給到電機控制器MCU，電機控制器MCU輸出電機的實際扭矩；為確保扭矩安全，根據能量守恒原理，利用電機控制器的有功輸出平衡原理，實現電機實際扭矩輸出的監控。電機控制器MCU控制算法為轉子磁鏈定向矢量控制方式。01線控驅動系統結構六、線控驅動技術隨著電動車技術的不斷成熟，對電氣化零部件要求將日益提升，也正推進線控驅動技術由集中式驅動向分布式驅動不斷發展。在L3/L4級別自動駕駛情況下，新能源汽車線控驅動架構將以中央傳統驅動為主。中央傳動驅動有四種布置方式：發動機+后橋電機、發動機+雙電機（帶發電機）、發動機+雙電機（不帶發電機）、發動機+三電機。另外發動機+雙電機/三電機作為電驅動橋技術的另外一種方案，同樣通過傳統驅動和電動驅動實現四驅運行；具有前驅、后驅及四驅自動切換、良好的動力性能和彎道操控性能等優點，但技術要求較高且結構非常復雜。為居中雙電機全輪驅動技術極大地簡化整車結構布局，擁有更多的整車布置空間、更好的加速性能和操控體驗。然而，存在的最大的難題主要是對電控系統要求非常高。02線控驅動系統在先進輔助駕駛的應用七、制動控制線控制動系統（）是智能網聯汽車“控制執行層”的必要關鍵技術，為智能網聯汽車實現自主停車提供了良好的硬件基礎，是實現高級自動駕駛的關鍵部件之一。它是將原有的制動踏板機械信號通過改裝轉變為電控信號，通過加速踏板位置傳感器接收駕駛人的制動意圖，產生制動電控信號并傳遞給控制系統和執行機構，并根據一定的算法模擬踩踏感覺反饋給駕駛人。線控制動系統可以主動產生制動壓力，并分配至各車輪制動輪缸，使車輛產生穩定平衡的制動力。典型的線控制動系統核心是液壓調節器由于線控制動通過ECU實現系統控制，ECU的可靠性、抗干擾性、容錯性以及多控制系統之間通信的實時性，都有可能對制動控制產生影響，制約了線控制動系統的應用與推廣。七、制動控制（1）電子液壓制動系統（EHB）電子液壓制動系統EHB是從傳統的液壓制動系統發展來的。但與傳統制動方式的不同點在于，EHB以電子元件替代了原有的部分機械元件，將電子系統和液壓系統相結合，是一個先進的機電液一體化系統，其控制單元及執行機構布置集中。因為使用制動液作為制動力傳遞的媒介，也稱為集中式、濕式制動系統。（2）電子機械制動系統EMB電子機械制動系統EMB（ElectronicMechanicalBrake），基于一種全新的設計理念，完全摒棄了傳統制動系統的制動液及液壓管路等部件，由電機驅動產生制動力，每個車輪上安裝一個可以獨立工作的電子機械制動器，也稱為分布式、干式制動系統。01線控制動系統分類、組成及原理七、制動控制⑴EHB線控制動系統組成EHB主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執行機構等部分組成。電子踏板是由制動踏板和踏板傳感器（踏板位移傳感器）組成。加速踏板位置傳感器用于檢測踏板行程，然后將位移信號轉化成電信號傳給ECU，實現踏板行程和制動力按比例進行調控。如圖5-2-9所示。02線控制動系統組成七、制動控制（2）電子機械制動系統EMB組成EMB系統主要由電子機械制動器、ECU和傳感器等組成，如圖5-2-10所示。EMB結構極為簡單緊湊，制動系統的布置、裝配和維修都非常方便，同時由于減少了一些制動零部件，大大減輕了系統的重量，更為顯著的優點是隨著制動液的取消，使汽車底盤使用、工作及維修環境得到很大程度地改善。電子機械制動器是EMB系統的關鍵部件，它通過ECU改變輸出電流的大小和方向實現執行電機的力矩和運動方向的改變，將電機軸的旋轉變換為制動鉗塊的開合，通過相應的機構或控制算法補償由于摩擦片的磨損造成的制動間隙變化。02線控制動系統組成七、制動控制⑴EHB線控制動系統工作原理當正常工作時，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關閉狀態。ECU通過傳感器信號判斷駕駛人的制動意圖，并通過電機驅動液壓泵進行制動。當電子系統發生故障時，備用閥打開，EHB變成傳統的液壓系統。制動踏板輸入信號后驅動制動主缸中的制動液通過備用閥流入連接各個車輪制動器的制動輪缸，進入常規的液壓系統制動模式，保證車輛制動的必要安全保障。EHB能通過軟件集成如ABS（防抱死制動系統）、ESP（車身電子穩定系統）、TCS（牽引力控制系統）等功能模塊，可以進一步提高行車的安全性及舒適性。當制動器涉水后，EHB系統可以通過適當的制動動作，恢復制動器的干燥，保持制動器的工作性能。與傳統的液壓或氣壓制動系統相比，EHB系統增加了制動系統的安全性，使車輛在線控制動系統失效時還可以進行制動。但是備用系統中仍然包含復雜的制動液傳輸管路，使得EHB并不完全具備線控制動系統的優點。03線控制動系統工作原理七、制動控制⑵EMB系統工作原理EMB工作時，制動控制單元ECU接收制動踏板傳來的踏板行程信號，ECU計算出踩制動踏板的速度信號并結合車輛速度、加速度等其他電信號，明確汽車行駛狀態，分析各個車輪上的制動需求，計算出各個車輪的最佳制動力矩大小后輸出對應的控制信號，分別控制各車輪上的電子機械制動器中工作電機的電流大小和轉角，通過電子機械制動器中的減速增矩以及運動方向轉換，將電機的轉動轉換為制動鉗塊的夾緊，產生足夠的制動摩擦力矩。與EHB相比，EMB中沒有液壓驅動部分，系統的響應速度更高，工作穩定性和可靠性更好，但由于完全采取線控的方式，不存在備用的制動系統，因而對系統的工作可靠性和容錯要求更高。另外，使用電信號控制電機驅動，使制動系統的響應時間縮短，同時，傳感器信號的共享以及制動系統和其他模塊功能的集成，便于對汽車的所有行駛工況進行全面的綜合控制，提高了汽車的行駛安全性。03線控制動系統工作原理八、車身縱向、側向控制在底盤線控系統的基礎上，智能網聯汽車還需要車身電器系統的控制，實現自車與其它車輛、環境中交通參與者、交通系統以及車內人員的交互。通過各類具體控制算法的設計實現縱側向控制，并由底盤線控與車身電器控制等系統實現各類控制指令的執行。執行控制是智能駕駛系統的動作執行環節，前面所描述的環境感知、路徑規劃、行為決策，都需要執行控制的具體實現，才能到達車輛自動駕駛、完成各項智能化任務的目標。八、車身縱向、側向控制縱向運動控制是指通過對油門和制動的協調，實現對期望車速的精準跟隨。采用油門和制動綜合控制方法實現對預定速度的跟蹤。⑴車身縱向運動控制分類①直接式運動控制直接式運動控制是通過縱向控制器直接控制期望制動壓力和節氣門開度，從而實現對汽車縱向速度的直接控制，該方法能夠使汽車實際縱向速度迅速達到期望值。②分層式運動控制分層式運動控制是根據控制目標的不同設計上位控制器和下位控制器，上位控制器是用來產生期望車速和期望加速度，下位控制器根據上位控制的期望值產生期望的節氣門開度和制動壓力，以實現對速度和制動的分層控制。直接式運動控制考慮了系統的復雜性和非線性等特點，具有集成程度高，模型準確性強的特點。但是其開發難度較高，靈活性較差。分層式運動控制通過協調節氣門和制動分層控制，開發相對易實現。但是由于分層式運動控制會忽略參數不確定性、模型誤差以及外