汽車工程職業學院課程教案教案課程名稱：智能網聯汽車技術概論授課教師：適用專業：教學單位：編制時間：2025年6月目錄TOC\o"1-3"\h\u9244智能網聯汽車技術概論教案 112959第一章概述 18464第二章智能網聯汽車技術原理 85889第三章智能駕駛決策、控制與執行 16984第四章智能網聯汽車通信與定位技術 2323042第五章智能座艙 3110082第六章ADAS 407640第七章智能網聯汽車軟件系統 47

第五章智能座艙 課程名稱智能網聯汽車技術概論課程類型職業技術課授課專業及對象總學時授課教材教材名稱：《智能網聯汽車技術概論》，趙春田，機械工業出版社，2025年6月。教輔材料：教學輔助視頻、網絡參考資料二、教學任務目標授課內容本章詳細講解通信技術種類、原理及應用場景，定位技術原理、優缺點及應用場景分析。同時，深入探討車聯網通信技術、移動通信系統應用場景和優勢、高精度地圖構建流程及應用場景、SLAM技術原理及在自動駕駛中的應用、多傳感器融合定位技術原理及應用優勢以及云計算和大數據處理技術應用案例和優勢。學情分析與第四章相似，但內容更詳細。學生可能需要更多時間來消化和理解這些復雜的技術細節。教學中需提供足夠的實例和實驗，幫助學生鞏固知識，通過項目實踐培養他們的解決問題的能力，同時注重引導學生關注技術前沿動態。教學目標知識目標：理解智能網聯汽車通信技術的種類、原理及應用。掌握智能網聯汽車定位技術的原理、方法及應用。了解車聯網（V2X）通信技術的基本概念、架構及應用場景。掌握4G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中的應用。理解高精度地圖與定位技術的重要性及其構建流程。掌握SLAM（同時定位與地圖構建）技術原理及其在自動駕駛中的應用。了解多傳感器融合定位技術的原理與優勢。掌握云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中的應用。能力目標：能夠分析智能網聯汽車通信技術的優缺點，選擇適合的通信技術方案。能夠設計智能網聯汽車的定位方案，選擇合適的定位技術。能夠構建簡單的車聯網通信系統模型。能夠分析4G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中的應用場景和優勢。能夠理解高精度地圖的構建流程，評估其精度和可靠性。能夠應用SLAM技術進行簡單的環境建模。能夠設計多傳感器融合定位方案，提高定位精度和穩定性。能夠分析云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中的應用案例，提出優化建議。素質目標：培養學生的創新思維和問題解決能力。增強學生的團隊協作精神和溝通能力。提升學生的實踐操作能力和技術應用能力。教學重點ADAS系統的基本概念、發展歷程及主要功能模塊。ADAS系統中各傳感器的工作原理及應用。ADAS系統中預警類輔助系統和控制類輔助系統的工作原理及實現方式。教學難點ADAS系統中復雜算法的理解與分析。ADAS系統在不同駕駛場景下的適應性與局限性分析。ADAS系統的集成與調試。三、教學設計課程思政教學設計思政元素融入點：民族自信與愛國情懷：通過介紹我國在智能網聯汽車通信與定位技術方面的研究成果和應用案例，激發學生的民族自豪感和愛國情懷。創新意識與開創精神：鼓勵學生積極探索智能網聯汽車通信與定位技術的新模式、新技術，培養其創新意識和開創精神。社會責任感與職業道德：引導學生關注智能網聯汽車通信與定位技術的安全性和可靠性，培養其社會責任感和職業道德。思政教學設計：在課程導入環節，通過展示我國在智能網聯汽車通信與定位技術方面的最新成果和國際地位，激發學生的民族自信心和愛國情懷。在講解智能網聯汽車通信與定位技術時，強調創新的重要性，鼓勵學生敢于挑戰傳統，勇于創新。在分析智能網聯汽車通信與定位技術的應用案例時，引導學生思考如何為行業的可持續發展貢獻力量，培養其社會責任感。在總結智能網聯汽車通信與定位技術時，強調職業道德的重要性，提醒學生在未來的職業生涯中堅守職業底線。教學資源教材：《智能網聯汽車技術概論》，主編：趙春田，機械工業出版社。多媒體課件：包含智能網聯汽車通信與定位技術的基本概念、原理、應用案例等內容的PPT。實訓設備：計算機、網絡環境、智能網聯汽車通信系統模擬軟件、定位技術實驗設備等。網絡資源：相關學術論文、技術文檔、行業標準、智能網聯汽車通信與定位技術案例等。教學方法講授法：通過教師講解，使學生掌握智能網聯汽車通信與定位技術的基本理論和原理。討論法：組織學生分組討論，就智能網聯汽車通信與定位技術的應用案例和問題進行深入探討。演示法：利用多媒體課件和實訓設備，演示智能網聯汽車通信系統的搭建流程和定位技術的實現方法。實訓法：安排學生進行實訓任務，通過實踐操作加深對理論知識的理解。案例分析法：通過具體案例分析，使學生了解智能網聯汽車通信與定位技術的實際應用和問題解決過程。四、教學活動（一）課前任務預習教材：要求學生預習教材第五章的內容，了解智能網聯汽車通信與定位技術的基本概念、原理和應用。查閱資料：鼓勵學生查閱相關資料，了解智能網聯汽車通信與定位技術的最新發展動態和研究成果。思考問題：提出幾個與課程內容相關的問題，如“智能網聯汽車通信技術有哪些種類？各有什么優缺點？”“高精度地圖在智能網聯汽車定位中的作用是什么？”“SLAM技術是如何實現同時定位與地圖構建的？”等，讓學生帶著問題預習和思考。（二）課堂教學教學環節教師活動學生活動設計意圖教學環節一：課程導入通過展示我國在智能網聯汽車通信與定位技術方面的最新成果和國際地位，引出本課程的教學主題。認真聆聽教師的介紹，感受我國在智能網聯汽車通信與定位技術方面的快速發展和廣闊前景。激發學生的學習興趣和求知欲，為后續課程的學習奠定良好的情感基礎。教學環節二：智能網聯汽車通信技術講解介紹智能網聯汽車通信技術的種類，包括車內網絡、車際通信（V2V）、車與路之間的通信（V2I）、車與行人之間的通信（V2P）、車與網絡之間的通信（V2N）等。詳細講解各種通信技術的原理、特點及應用場景。分析各種通信技術的優缺點，討論其在智能網聯汽車中的應用前景。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論各種通信技術的優缺點和應用前景。使學生掌握智能網聯汽車通信技術的種類、原理及應用，為后續課程的學習打下基礎。教學環節三：智能網聯汽車定位技術講解介紹智能網聯汽車定位技術的原理和方法，包括衛星定位系統（如GPS、北斗）、慣性測量單元（IMU）、車輪編碼器、高精度地圖與定位等。詳細講解各種定位技術的原理、特點及應用場景。分析各種定位技術的優缺點，討論其在智能網聯汽車中的應用前景。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論各種定位技術的優缺點和應用前景。使學生掌握智能網聯汽車定位技術的原理、方法及應用，為后續課程的學習提供理論支持教學環節四：車聯網（V2X）通信技術講解介紹車聯網（V2X）通信技術的基本概念、架構及應用場景。詳細講解車際通信（V2V）、車與路之間的通信（V2I）、車與行人之間的通信（V2P）、車與網絡之間的通信（V2N）等子系統的原理和功能。分析車聯網（V2X）通信技術的優勢和挑戰，討論其在智能網聯汽車中的應用前景。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論車聯網（V2X）通信技術的優勢和挑戰。使學生掌握車聯網（V2X）通信技術的基本概念、架構及應用場景，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節五：4G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中的應用講解介紹4G/5G/6G移動通信系統的基本概念和技術特點。詳細講解4G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中的應用場景和優勢。分析4G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中面臨的挑戰和解決方案。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論4G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中的應用前景和挑戰。使學生掌握4G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中的應用場景和優勢，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節六：高精度地圖與定位技術講解介紹高精度地圖的基本概念、特點和重要性。詳細講解高精度地圖的構建流程、技術挑戰及應用場景。分析高精度地圖在智能網聯汽車定位中的作用和優勢。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論高精度地圖的構建流程和技術挑戰。使學生掌握高精度地圖的基本概念、構建流程及應用場景，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節七：SLAM技術講解介紹SLAM技術的基本概念、原理和應用場景。詳細講解SLAM技術的實現方法和關鍵技術。分析SLAM技術在自動駕駛中的應用前景和挑戰。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論SLAM技術在自動駕駛中的應用前景和挑戰。使學生掌握SLAM技術的基本原理和應用場景，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節八：多傳感器融合定位技術講解介紹多傳感器融合定位技術的基本概念、原理和應用場景。詳細講解多傳感器融合定位技術的實現方法和關鍵技術。分析多傳感器融合定位技術在智能網聯汽車中的應用前景和優勢。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論多傳感器融合定位技術的應用前景和優勢。使學生掌握多傳感器融合定位技術的基本原理和應用場景，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節九：云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中的應用講解介紹云計算和大數據處理技術的基本概念、原理和應用場景。詳細講解云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中的應用案例和優勢。分析云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中面臨的挑戰和解決方案。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中的應用前景和挑戰。使學生掌握云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中的應用案例和優勢，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節十：實訓任務講解介紹實訓任務的目標和要求。講解實訓任務的步驟和注意事項。認真聆聽教師的講解和示范。記錄實訓步驟和注意事項。小組討論實訓任務的可能遇到的問題和解決方案。使學生明確實訓任務的目標和要求，掌握實訓步驟和注意事項，為后續的實驗操作打下基礎。教學環節十一：課堂總結與作業布置總結本節課的主要內容和知識點。強調本節課的重點和難點。布置課后作業和預習任務。回顧本節課的學習內容。記錄課后作業和預習任務。提問和解答疑惑。鞏固本節課的學習成果，為下節課的學習做好準備。實訓任務一：智能網聯汽車通信系統模擬搭建實訓目標：掌握智能網聯汽車通信系統的搭建流程和方法。實訓設備：計算機、網絡環境、智能網聯汽車通信系統模擬軟件等。實訓步驟：需求分析：根據給定的業務場景，進行需求分析，明確通信系統的功能和性能要求。技術選型：根據需求分析結果，選擇合適的技術棧和開發工具。系統設計：設計通信系統的整體架構和模塊劃分，繪制系統框圖和流程圖。開發測試：按照系統設計進行編碼實現，并進行單元測試和集成測試。系統部署：將開發完成的通信系統部署到服務器上，進行線上測試和優化。實訓報告：要求學生撰寫實訓報告，包括實訓目的、步驟、結果和結論等內容。實訓任務二：智能網聯汽車定位技術實驗實訓目標：掌握智能網聯汽車定位技術的實現方法和應用。實訓設備：計算機、網絡環境、定位技術實驗設備等。實訓步驟：實驗準備：檢查實驗設備是否完好，安裝必要的軟件和驅動程序。實驗設計：根據實驗要求，設計實驗方案，明確實驗步驟和注意事項。實驗操作：按照實驗方案進行實驗操作，記錄實驗數據和結果。數據分析：對實驗數據進行處理和分析，評估定位技術的精度和可靠性。實驗報告：要求學生撰寫實驗報告，包括實驗目的、步驟、結果和結論等內容。（三）課后拓展實驗報告撰寫：要求學生根據實訓任務的結果撰寫實驗報告，包括實驗目的、方法、步驟、結果和結論等內容。資料查閱與整理：鼓勵學生查閱相關資料，了解智能網聯汽車通信與定位技術的最新發展動態和研究成果，并整理成文獻綜述或研究報告。小組討論與交流：組織學生分組討論智能網聯汽車通信與定位技術的最新進展和應用前景，分享學習心得和體會。創新創業實踐：鼓勵學生參與智能網聯汽車通信與定位技術相關的創新創業實踐項目，將所學知識應用于實際中。（四）教學反思教學效果評估：通過課堂提問、作業批改、實訓報告和期末考試等方式評估學生的學習效果。教學方法改進：根據教學效果評估結果和學生的反饋意見，及時調整教學方法和手段，提高教學效果和學生的學習興趣。思政元素融入效果評估：通過問卷調查和訪談等方式評估思政元素融入課程的效果，了解學生在思政方面的收獲和感受，為后續的思政教學設計提供參考。教學內容教學內容教學批注/記錄5.1車內網絡系統5.1.1車內通信網絡系統介紹定義與功能：車內通信網絡是指汽車內部各個電子控制單元（ECU）通過特定的通信協議連接形成的一個綜合網絡系統。該系統集成了多種通信技術，包括控制器局域網絡（CAN）、局部互聯網（LIN）、柔性射頻（RF）、以太網（Ethernet）、移動通信模塊（如4G/5G）及衛星定位系統等。通過這些技術，智能網聯汽車得以實現遠程操控、指令下發、準確定位以及與其他車輛和交通基礎設施之間的數據交流。常見通信協議：CAN總線：一種車輛中廣泛使用的串行通訊協議，是汽車電子系統中最基礎也是應用最廣泛的通信協議之一。CAN總線許許不同電子控制單元（ECU）之間無需主機即可相互通信。LIN總線：一種局部互聯網協議，主要用于低速輔助設備之間的通信，如車窗、座椅加熱等。FlexRay：一種高速、高可靠性的通信協議，主要用于需要高性能和實時性的系統，如線控剎車、線控轉向等。MOST總線：一種專門用于音頻/視頻設備之間的高速多媒體網絡標準，提供高數據帶寬的音頻、視頻和數據通信。汽車以太網：采用單對非屏蔽雙絞線提供高達100Mbit/s甚至1Gbit/s的傳輸速率，支持復雜數據協議，為多媒體、遠程診斷提供強大數據傳輸。系統架構：如圖5-1所示，車輛內部網絡通常采用分域控制模型，包括動力域、車身域、輔助駕駛域和信息娛樂域等。每個域中包含若干個專門的ECU進行專門任務的處理，通過高速的Ethernet連接保證數據在各域之間的高效傳輸。5.1.2車內通信技術的應用遠程診斷與維護：通過車內通信網絡，制造商可以遠程監控車輛的狀態，及時發現并解決問題，提高車輛的可靠性和使用壽命。車輛控制與信息娛樂：車內通信網絡將車輛的控制系統與信息娛樂系統緊密連接，實現車輛狀態信息顯示、導航、音樂播放等功能。自動駕駛與輔助駕駛：車內通信網絡為自動駕駛和輔助駕駛系統提供實時、準確的數據傳輸，確保系統的穩定運行和安全性。5.2V2X通信技術5.2.1V2X通信技術概述定義：V2X（VehicletoEverything）通信技術是指車輛與周圍環境中的各種元素實現實時通信的技術，包括車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎設施（V2I）、車輛與行人（V2P）以及車輛與網絡（V2N）等。作用：V2X通信技術通過提供實時、準確的環境信息，增強車輛的安全性、舒適性和智能化水平。5.2.2車際通信（V2V）定義與功能：V2V（VehicletoVehicle）通信是指車輛與車輛之間的無線通信技術。通過V2V通信，車輛可以實時共享位、、速度、行駛方向等關鍵信息，提高道路安全性和通行效率。應用場景：碰撞預警：當車輛檢測到潛在的碰撞風險時，通過V2V通信向周圍車輛發送預警信息，避免或減輕碰撞事故。協同駕駛：多輛車通過V2V通信協同行駛，提高道路通行效率和安全性。智能停車：車輛通過V2V通信交換空閑停車位信息，實現智能停車。5.2.3車與路之間的通信（V2I）定義與功能：V2I（VehicletoInfrastructure）通信是指車輛與道路基礎設施之間的無線通信技術。通過V2I通信，車輛可以獲取道路信息、交通信號、路況等實時數據，提高行駛安全性和效率。應用場景：實時導航調整：根據道路信息和交通信號實時調整導航路線，提供最優行駛方案。紅綠燈信息預告：車輛提前獲取前方紅綠燈狀態，調整車速以減少等待時間和油耗。交通管制信息接收：車輛能實時接收道路施工、事故等交通管制信息，提前規劃繞行路線。5.2.4車與行人之間的通信（V2P）定義與功能：V2P（VehicletoPedestrian）通信是指車輛與行人之間的無線通信技術。通過V2P通信，車輛可以感知行人位置、動態，及時預警潛在的碰撞風險，保障行人安全。應用場景：行人碰撞預警：車輛檢測到行人進入危險區域時，通過V2P通信向行人設備（如智能手機）發送預警信息，同時車輛采取相應避讓措施。行人過街輔助：車輛與行人設備通信，為行人提供過街時機建議，提高過街安全性。5.2.5車與網絡之間的通信（V2N）定義與功能：V2N（VehicletoNetwork）通信是指車輛與云端網絡或后臺服務系統之間的無線通信技術。通過V2N通信，車輛可以訪問遠程服務，如實時交通信息、地圖更新、軟件升級等，提升車輛智能化水平。應用場景：實時交通信息服務：車輛通過V2N通信獲取實時交通信息，如擁堵情況、事故預警等，優化行駛路線。遠程軟件升級：車輛通過V2N通信接收軟件更新包，實現功能升級或漏洞修復。車輛遠程監控與管理：運營商或制造商通過V2N通信遠程監控車輛狀態，提供故障預警、維護建議等服務。5.3智能網聯汽車定位技術5.3.1定位技術概述定義與重要性：智能網聯汽車定位技術是指通過一系列技術手段確定車輛在地球表面上的精確位置，是自動駕駛、導航等功能的基礎。準確的定位信息對于車輛的安全行駛、路徑規劃、交通管理等方面至關重要。5.3.2常見定位技術衛星定位系統：如GPS（全球定位系統）、北斗系統等，通過接收衛星發射的信號來確定車輛位置。具有全球覆蓋、精度高等優點，但受環境（如高樓、隧道）影響可能導致信號丟失或精度下降。慣性測量單元（IMU）：通過加速度計和陀螺儀等傳感器測量車輛的加速度和角速度，結合初始位置信息推算出當前位置。具有自主性強、不受外界干擾等優點，但長時間使用會因累積誤差導致定位精度下降。車輪編碼器：通過測量車輪轉動圈數來計算車輛行駛距離，結合方向傳感器信息推算出車輛位置。成本低、實時性好，但受車輪滑移、磨損等因素影響可能導致定位誤差。高精度地圖與定位：結合高精度地圖和車輛傳感器數據，實現精確到車道級的定位。具有高精度、高可靠性等優點，但需要定期更新地圖數據以保持準確性。5.3.3SLAM技術定義與原理：SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）即同時定位與地圖構建，是一種在沒有先驗地圖的情況下，通過傳感器數據實時構建環境地圖并確定自身位置的技術。通過激光雷達、攝像頭等傳感器獲取環境信息，結合算法處理實現定位與地圖構建。應用場景：自動駕駛：在未知環境中，SLAM技術為自動駕駛車輛提供實時、準確的定位信息，支持車輛自主導航。機器人導航：在機器人領域，SLAM技術使機器人能夠在未知環境中自主移動和完成任務。5.3.4多傳感器融合定位技術定義與原理：多傳感器融合定位技術是指通過融合多種傳感器（如衛星定位、IMU、車輪編碼器等）的數據，提高定位精度和穩定性的技術。通過算法處理不同傳感器的數據，彌補單一傳感器的不足，實現優勢互補。優勢：提高定位精度：融合多種傳感器數據，減少單一傳感器誤差對定位結果的影響。增強穩定性：在部分傳感器失效或受干擾時，仍能保持較高的定位精度。5.44G/5G/6G移動通信系統在智能網聯汽車中的應用5.4.14G/5G/6G技術概述4G技術：提供較快的數據傳輸速度，支持高清視頻流、在線游戲等應用。在智能網聯汽車中，4G技術已廣泛應用于車載娛樂系統、遠程監控等方面。5G技術：具有超高速率、超低時延、大容量連接等特點，為智能網聯汽車提供更強有力的通信支持。支持自動駕駛、遠程操控等實時性要求較高的應用，提升車輛安全性和智能化水平。6G技術（展望）：預計將在5G基礎上進一步提升通信性能，滿足未來智能網聯汽車對更高帶寬、更低時延的需求。可能引入新的通信技術，如太赫茲通信、空天地一體化網絡等，為智能網聯汽車帶來更多可能性。5.4.24G/5G/6G在智能網聯汽車中的應用場景自動駕駛：通過高速、低時延的通信網絡，實現車輛與云端、其他車輛及基礎設施的實時數據交換，支持自動駕駛系統的決策和控制。遠程操控：操作人員通過通信網絡遠程操控車輛，適用于特殊場景下的車輛控制，如救援、危險作業等。車載娛樂與信息服務：提供高清視頻流、在線音樂、實時新聞等娛樂和信息服務，提升駕乘體驗。車輛遠程監控與管理：運營商或制造商通過通信網絡遠程監控車輛狀態，提供故障預警、維護建議等服務，降低運營成本。5.5云計算和大數據處理技術在智能網聯汽車中的應用5.5.1云計算與大數據概述云計算：一種基于互聯網的計算方式，通過提供動態、可擴展、虛擬化的資源和服務，支持用戶按需獲取計算能力、存儲空間和信息服務。大數據：指無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，具有海量、高速、多樣的特點。5.5.2云計算和大數據在智能網聯汽車中的應用數據處理與分析：云計算平臺提供強大的數據處理能力，支持智能網聯汽車產生的大量數據的實時處理和分析。通過大數據分析，挖掘車輛行駛規律、用戶行為等信息，為車輛管理、優化和服務提供決策支持。遠程更新與維護：云計算平臺支持車輛軟件的遠程更新和維護，確保車輛功能及時升級和漏洞修復。通過大數據分析，預測車輛故障和維護需求，提前安排維修服務，降低運營成本。智能交通管理：結合云計算和大數據技術，實現智能交通管理系統的構建和優化。通過實時數據分析，提供交通流量預測、擁堵預警、事故處理等信息，提高道路通行效率和安全性。個性化服務定制：基于大數據分析用戶行為和偏好，為智能網聯汽車用戶提供個性化服務定制。如根據用戶駕駛習慣推薦最優行駛路線、提供定制化的娛樂和信息服務等，提升用戶滿意度和忠誠度。第六章ADAS課程名稱智能網聯汽車技術概論課程類型職業技術課授課專業及對象總學時授課教材教材名稱：《智能網聯汽車技術概論》，趙春田，機械工業出版社，2025年6月。教輔材料：教學輔助視頻、網絡參考資料一、教學任務目標授課內容本章詳細介紹ADAS系統的基本概念、發展歷程及主要功能模塊。學生將理解ADAS系統中各傳感器的工作原理及應用，并熟悉預警類輔助系統（如前碰撞警告、行人檢測、盲點檢測等）和控制類輔助系統（如自適應巡航控制、車道保持輔助等）的工作原理及實現方式。學情分析學生可能對ADAS系統有初步了解，但缺乏實際應用經驗。他們可能對傳感器的工作原理和系統實現方式感興趣，但面對復雜的系統架構和算法時可能感到困難。教學中需注重引導學生理解系統原理，通過案例分析培養他們的實踐能力，同時激發學生對ADAS系統技術的創新思維。教學目標知識目標：掌握ADAS系統的基本概念、發展歷程及主要功能模塊。理解ADAS系統中各傳感器（如雷達、攝像頭、激光雷達等）的工作原理及應用。熟悉ADAS系統中預警類輔助系統（如前碰撞警告、行人檢測、盲點檢測等）和控制類輔助系統（如自適應巡航控制、車道保持輔助等）的工作原理及實現方式。能力目標：能夠分析ADAS系統在不同駕駛場景下的應用效果及局限性。能夠設計簡單的ADAS系統方案，包括傳感器選型、算法設計及系統集成。能夠通過實訓操作，熟悉ADAS系統的調試與測試流程。素質目標：培養學生的安全意識和創新思維，理解ADAS系統在提高道路交通安全中的作用。增強學生的團隊協作精神和溝通能力，通過小組討論和實訓操作提升問題解決能力。提升學生的實踐操作能力和工程實踐能力，為未來從事智能網聯汽車研發工作打下基礎。教學重點ADAS系統的基本概念、發展歷程及主要功能模塊。ADAS系統中各傳感器的工作原理及應用。ADAS系統中預警類輔助系統和控制類輔助系統的工作原理及實現方式。教學難點ADAS系統中復雜算法的理解與分析，如目標檢測、跟蹤與識別算法。ADAS系統在不同駕駛場景下的適應性與局限性分析。ADAS系統的集成與調試，包括傳感器校準、算法優化及系統測試。三、教學設計課程思政教學設計思政元素融入點：安全意識與社會責任：通過介紹ADAS系統在提高道路交通安全中的作用，增強學生的安全意識和社會責任感。創新精神與探索意識：鼓勵學生探索ADAS系統的新技術、新算法，培養其創新精神和探索意識。職業道德與法律法規：引導學生了解ADAS系統研發過程中的職業道德和法律法規要求，培養其合規意識和職業素養。思政教學設計：在課程導入環節，通過展示ADAS系統在實際駕駛中的應用案例，激發學生的學習興趣和安全意識。在講解ADAS系統工作原理時，強調技術創新和算法優化的重要性，鼓勵學生敢于挑戰傳統，勇于創新。在分析ADAS系統應用效果時，引導學生思考如何平衡技術創新與道路交通安全的關系，培養其社會責任感。在總結ADAS系統研發流程時，強調職業道德和法律法規的重要性，提醒學生在未來的職業生涯中堅守職業底線。教學資源教材：《智能網聯汽車技術概論》，趙春田、徐振、李春超主編，機械工業出版社。多媒體課件：包含ADAS系統基本概念、工作原理、應用案例等內容的PPT。實訓設備：智能網聯汽車實驗平臺、傳感器模塊（雷達、攝像頭、激光雷達等）、計算機及仿真軟件。網絡資源：相關學術論文、技術文檔、行業標準、ADAS系統案例等。教學方法講授法、案例分析法、討論法教學過程（教學流程圖）講授法：通過教師講解，使學生掌握ADAS系統的基本理論和原理。討論法：組織學生分組討論，就ADAS系統的實際應用和問題進行深入探討。演示法：利用多媒體課件和實訓設備，演示ADAS系統的工作原理及實現方式。實訓法：安排學生進行實訓任務，通過實踐操作加深對理論知識的理解。案例分析法：通過具體案例分析，使學生了解ADAS系統的實際應用和問題解決過程。四、教學活動（一）課前任務預習教材：要求學生預習第六章的相關內容，了解ADAS系統的基本概念、工作原理及應用案例。查閱資料：鼓勵學生查閱相關資料，了解國內外ADAS系統的最新動態和研究成果。思考問題：提出幾個與課程內容相關的問題，如“ADAS系統相比傳統駕駛輔助系統有哪些優勢？”“ADAS系統在不同駕駛場景下的應用效果如何？”等，讓學生帶著問題預習和思考。（二）課堂教學教學環節教師活動學生活動設計意圖教學環節一：課程導入通過展示ADAS系統在實際駕駛中的應用案例（如自適應巡航控制、車道保持輔助等），引出本課程的教學主題認真聆聽教師的介紹，感受ADAS系統在提高道路交通安全中的作用。激發學生的學習興趣和求知欲，為后續課程的學習奠定良好的情感基礎。教學環節二：ADAS系統基本概念與工作原理利用多媒體課件展示ADAS系統的基本概念和發展歷程。逐一介紹ADAS系統的主要功能模塊，包括傳感器、ECU、執行器等。詳細講解ADAS系統中各傳感器（如雷達、攝像頭、激光雷達等）的工作原理及應用。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論ADAS系統的工作原理及各傳感器的應用。使學生掌握ADAS系統的基本概念和工作原理，為后續課程的學習打下基礎。教學環節三：預警類輔助系統工作原理及實現方式介紹預警類輔助系統的主要功能，如前碰撞警告、行人檢測、盲點檢測等。詳細講解各預警系統的工作原理及實現方式，包括傳感器數據采集、信號處理、算法分析及決策輸出等步驟。通過案例分析，展示預警類輔助系統在實際駕駛中的應用效果。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論各預警系統的工作原理及優缺點。提出自己對預警類輔助系統在實際駕駛中應用效果的看法和建議。使學生掌握預警類輔助系統的工作原理及實現方式，了解其在實際駕駛中的應用效果及局限性。教學環節四：控制類輔助系統工作原理及實現方式介紹控制類輔助系統的主要功能，如自適應巡航控制、車道保持輔助、自動泊車等。詳細講解各控制系統的工作原理及實現方式，包括傳感器數據融合、路徑規劃、軌跡跟蹤及執行控制等步驟。通過案例分析，展示控制類輔助系統在實際駕駛中的應用效果。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論各控制系統的工作原理及優缺點。提出自己對控制類輔助系統在實際駕駛中應用效果的看法和建議。使學生掌握控制類輔助系統的工作原理及實現方式，了解其在實際駕駛中的應用效果及局限性。教學環節五：ADAS系統集成與調試介紹ADAS系統的集成方法，包括傳感器選型、算法設計及系統集成等步驟。詳細講解ADAS系統的調試與測試流程，包括傳感器校準、算法優化及系統測試等步驟。強調ADAS系統集成與調試過程中需要注意的問題和解決方法。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論ADAS系統集成與調試過程中的難點和解決方案。使學生掌握ADAS系統的集成與調試方法，為后續的實訓操作打下基礎。教學環節六：實訓任務講解介紹實訓任務的目標和要求。講解實訓任務的步驟和注意事項。強調實訓過程中的安全操作規范。認真聆聽教師的講解和示范。記錄實訓步驟和注意事項。小組討論實訓任務的可能遇到的問題和解決方案。使學生明確實訓任務的目標和要求，掌握實訓步驟和注意事項，為后續的實驗操作打下基礎。教學環節七：課堂總結與作業布置總結本節課的主要內容和知識點。強調本節課的重點和難點。布置課后作業和預習任務。回顧本節課的學習內容。記錄課后作業和預習任務。提問和解答疑惑。鞏固本節課的學習成果，為下節課的學習做好準備。實訓任務一：ADAS系統模擬仿真實驗實訓目標：掌握ADAS系統的工作原理及實現方式。通過仿真實驗，熟悉ADAS系統的算法設計和參數調試過程。培養學生的實踐操作能力和問題解決能力。實訓設備：計算機、仿真軟件（如PreScan、CarSim等）。實訓步驟：系統搭建：利用仿真軟件搭建ADAS系統仿真模型，包括傳感器模型、車輛動力學模型、環境模型等。參數設置：根據實驗要求，設置仿真模型的參數，如傳感器性能參數、車輛動力學參數、環境參數等。算法設計：設計ADAS系統的算法，包括目標檢測、跟蹤與識別算法、路徑規劃與軌跡跟蹤算法等。仿真實驗：運行仿真模型，觀察ADAS系統在不同駕駛場景下的表現，記錄實驗數據。結果分析：分析實驗數據，評估ADAS系統的性能，提出改進建議。實訓報告：要求學生撰寫實訓報告，包括實訓目的、步驟、結果和結論等內容。實訓任務二：ADAS系統傳感器校準實驗實訓目標：掌握ADAS系統中傳感器校準的方法和步驟。通過實驗操作，熟悉傳感器校準的原理和流程。培養學生的實踐操作能力和團隊協作能力。實訓設備：智能網聯汽車實驗平臺、傳感器模塊（雷達、攝像頭、激光雷達等）、校準工具等。實訓步驟：設備準備：檢查實驗設備是否完好，確保傳感器模塊安裝正確。校準參數設置：根據傳感器類型，設置校準參數，如角度校準、距離校準等。校準操作：按照校準步驟，對傳感器進行校準操作，記錄校準數據。結果驗證：通過對比校準前后的數據，驗證傳感器校準效果。實訓報告：要求學生撰寫實訓報告，包括實訓目的、步驟、結果和結論等內容。實訓任務三：ADAS系統實車測試實驗實訓目標：掌握ADAS系統在實車測試中的方法和步驟。通過實車測試，評估ADAS系統的性能及可靠性。培養學生的實踐操作能力和安全意識。實訓設備：智能網聯汽車實驗車輛、ADAS系統測試工具等。實訓步驟：車輛準備：檢查實驗車輛是否完好，確保ADAS系統安裝正確。測試路線規劃：根據實驗要求，規劃測試路線，包括城市道路、高速公路等不同駕駛場景。實車測試：按照測試路線進行實車測試，記錄ADAS系統在不同駕駛場景下的表現及數據。結果分析：分析測試數據，評估ADAS系統的性能及可靠性，提出改進建議。實訓報告：要求學生撰寫實訓報告，包括實訓目的、步驟、結果和結論等內容。（三）課后拓展實驗報告撰寫：要求學生根據實訓任務的結果撰寫實驗報告，包括實驗目的、方法、步驟、結果和結論等內容。資料查閱與整理：鼓勵學生查閱相關資料，了解國內外ADAS系統的最新動態和研究成果，并整理成文獻綜述或研究報告。小組討論與交流：組織學生分組討論ADAS系統的最新進展和應用前景，分享學習心得和體會。創新創業實踐：鼓勵學生參與ADAS系統相關的創新創業實踐項目，將所學知識應用于實際中。（四）教學反思教學效果評估：通過課堂提問、作業批改、實訓報告和期末考試等方式評估學生的學習效果。教學方法改進：根據教學效果評估結果和學生的反饋意見，及時調整教學方法和手段，提高教學效果和學生的學習興趣。思政元素融入效果評估：通過問卷調查和訪談等方式評估思政元素融入課程的效果，了解學生在思政方面的收獲和感受，為后續的思政教學設計提供參考。教學內容教學內容教學批注/記錄6.1ADAS系統概述6.1.1ADAS系統基本概念ADAS（AdvancedDriverAssistanceSystems）系統，即高級駕駛輔助系統，是指利用車載傳感器（如雷達、攝像頭、激光雷達等）、ECU（電子控制單元）和執行器等硬件，結合先進的算法和軟件技術，為駕駛員提供輔助駕駛信息或執行部分駕駛操作的系統。ADAS系統旨在提高道路交通安全、減輕駕駛員負擔、提升駕駛舒適性和便捷性。6.1.2ADAS系統發展歷程ADAS系統的發展歷程可以追溯到上世紀60年代，隨著汽車電子技術和傳感器技術的不斷發展，ADAS系統逐漸從簡單的輔助駕駛功能發展到復雜的自動駕駛功能。目前，ADAS系統已成為智能網聯汽車的重要組成部分，為實現自動駕駛提供了重要的技術支持。6.1.3ADAS系統主要功能模塊ADAS系統主要包括傳感器模塊、ECU模塊和執行器模塊三大功能模塊。傳感器模塊負責采集車輛周圍環境的信息，如距離、速度、角度等；ECU模塊負責處理傳感器采集到的信息，進行算法分析和決策輸出；執行器模塊負責根據ECU的決策輸出，執行相應的駕駛操作，如加速、剎車、轉向等。6.2ADAS系統傳感器技術6.2.1雷達傳感器雷達傳感器是ADAS系統中常用的傳感器之一，主要包括毫米波雷達和超聲波雷達兩種類型。毫米波雷達具有探測距離遠、精度高等優點，常用于自適應巡航控制、前碰撞警告等功能；超聲波雷達具有成本低、易于集成等優點，常用于泊車輔助、盲點檢測等功能。6.2.2攝像頭傳感器攝像頭傳感器是ADAS系統中另一種常用的傳感器，通過捕捉車輛周圍的圖像信息，實現車道線識別、交通標志識別、行人檢測等功能。攝像頭傳感器具有成本低、信息豐富等優點，但受光照、天氣等因素影響較大。6.2.3激光雷達傳感器激光雷達傳感器是一種高精度的三維環境感知傳感器，通過發射激光束并接收反射信號，實現車輛周圍環境的三維建模。激光雷達傳感器具有探測距離遠、精度高、不受光照影響等優點，但成本較高，目前主要用于高級自動駕駛系統中。6.2.4其他傳感器除了雷達、攝像頭和激光雷達傳感器外，ADAS系統還可能使用其他類型的傳感器，如紅外傳感器、慣性測量單元（IMU）等。這些傳感器可以提供車輛的速度、加速度、姿態等信息，為ADAS系統的決策輸出提供重要支持。6.3預警類輔助系統6.3.1前碰撞警告系統（FCW）前碰撞警告系統通過雷達或攝像頭傳感器監測車輛前方的障礙物情況，當判斷存在碰撞風險時，向駕駛員發出警告信號，提醒駕駛員及時采取措施避免碰撞。前碰撞警告系統通常與自動緊急制動系統（AEB）配合使用，以提高行車安全性。6.3.2行人檢測系統（PED行人檢測系統通過攝像頭傳感器捕捉車輛前方的圖像信息，利用圖像處理算法識別行人目標，并判斷行人與車輛之間的距離和速度關系。當判斷存在碰撞風險時，向駕駛員發出警告信號或觸發自動緊急制動系統以避免碰撞。6.3.3盲點檢測系統（BSD）盲點檢測系統通過雷達或攝像頭傳感器監測車輛兩側的盲點區域，當判斷有其他車輛進入盲點區域時，向駕駛員發出警告信號或點亮盲點指示燈，提醒駕駛員注意變道安全。6.3.4其他預警類輔助系統除了前碰撞警告系統、行人檢測系統和盲點檢測系統外，ADAS系統還可能包括其他類型的預警類輔助系統，如車道偏離警告系統（LDW）、車道保持輔助系統（LKA）、駕駛員疲勞檢測系統（DFM）等。這些系統通過監測車輛狀態和駕駛員行為，提供及時的警告信息或輔助駕駛操作，以提高行車安全性。6.4控制類輔助系統6.4.1自適應巡航控制系統（ACC）自適應巡航控制系統通過雷達或攝像頭傳感器監測前方車輛的速度和距離信息，自動調節本車車速以保持與前車的安全距離。自適應巡航控制系統可以減輕駕駛員的駕駛負擔，提高駕駛舒適性和便捷性。6.4.2車道保持輔助系統（LKA）車道保持輔助系統通過攝像頭傳感器捕捉車輛前方的車道線信息，利用圖像處理算法識別車道線并判斷車輛是否偏離車道。當判斷車輛偏離車道時，向駕駛員發出警告信號或自動調整車輛方向以保持車道行駛。6.4.3自動泊車系統（APA）自動泊車系統通過超聲波雷達或攝像頭傳感器監測車輛周圍的停車位信息，利用算法規劃泊車路徑并自動控制車輛完成泊車操作。自動泊車系統可以減輕駕駛員的泊車負擔，提高泊車效率和便捷性。6.4.4其他控制類輔助系統除了自適應巡航控制系統、車道保持輔助系統和自動泊車系統外，ADAS系統還可能包括其他類型的控制類輔助系統，如自動變道輔助系統（ALC）、緊急制動輔助系統（EBA）等。這些系統通過監測車輛狀態和周圍環境信息，自動執行部分駕駛操作以提高行車安全性和便捷性。6.5ADAS系統集成與調試6.5.1ADAS系統集成方法ADAS系統的集成方法主要包括傳感器選型、算法設計及系統集成三個步驟。傳感器選型需要根據車輛類型和應用場景選擇合適的傳感器類型和規格；算法設計需要根據傳感器采集到的信息設計合適的算法進行目標檢測、跟蹤與識別等操作；系統集成需要將傳感器、ECU和執行器等硬件進行連接和調試，確保整個系統能夠正常工作。6.5.2ADAS系統調試與測試流程ADAS系統的調試與測試流程主要包括傳感器校準、算法優化和系統測試三個步驟。傳感器校準需要確保傳感器采集到的信息準確無誤；算法優化需要根據實際駕駛場景對算法進行調整和優化以提高系統性能；系統測試需要對整個系統進行全面的測試以評估其性能和可靠性。6.6ADAS系統應用案例與分析6.6.1ADAS系統應用案例：特斯拉Autopilot系統特斯拉Autopilot系統是ADAS系統的一個典型應用案例。該系統集成了多種傳感器技術，包括雷達、攝像頭和超聲波傳感器，以及高精度的GPS和慣性測量單元（IMU），為駕駛員提供了一系列高級駕駛輔助功能。Autopilot系統能夠實現自適應巡航控制，根據前方車輛的速度和距離自動調整車速，保持安全跟車距離。同時，它還具備車道保持輔助功能，能夠識別車道線并自動調整車輛方向，確保車輛始終在車道中央行駛。此外，特斯拉Autopilot系統還具備自動變道輔助、自動泊車、召喚功能等高級特性。自動變道輔助系統能夠在駕駛員打轉向燈后，自動判斷周圍交通情況并安全地完成變道操作。自動泊車系統則能夠自動尋找停車位并完成泊車過程，極大地減輕了駕駛員的泊車負擔。而召喚功能則允許駕駛員在車輛附近使用遙控鑰匙或手機APP控制車輛進出車庫或狹窄空間。6.6.2ADAS系統應用案例分析特斯拉Autopilot系統的成功應用，得益于其先進的傳感器技術和算法設計。雷達傳感器提供了車輛周圍環境的距離和速度信息，攝像頭傳感器則捕捉了豐富的圖像信息，用于車道線識別、交通標志識別和障礙物檢測等。超聲波傳感器則用于近距離的障礙物檢測和泊車輔助。同時，特斯拉Autopilot系統的算法設計也非常關鍵。通過深度學習等先進技術，系統能夠準確地識別和理解復雜的駕駛場景，并做出合理的決策和輸出。此外，特斯拉還不斷對算法進行優化和更新，以適應不斷變化的駕駛環境和法規要求。然而，特斯拉Autopilot系統也面臨著一些挑戰和局限性。例如，在某些極端天氣或光照條件下，攝像頭傳感器的性能可能會受到影響。此外，系統對于靜態障礙物的識別也存在一定的局限性，需要駕駛員保持警惕并隨時準備接管駕駛。總的來說，特斯拉Autopilot系統是ADAS系統的一個成功應用案例，它展示了ADAS系統在提高道路交通安全、減輕駕駛員負擔和提升駕駛舒適性和便捷性方面的巨大潛力。同時，我們也應該認識到ADAS系統仍然存在一定的局限性和挑戰，需要不斷地進行技術研發和優化，以實現更加安全、高效和智能的駕駛體驗。第七章智能網聯汽車軟件系統 課程名稱智能網聯汽車技術概論課程類型職業技術課授課專業及對象總學時二、教學任務目標授課內容本章介紹智能網聯汽車軟件系統的技術架構與工作原理，包括RTOS、Linux、QNX等操作系統，以及ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統。學生將了解Apollo、Autoware、Python等智能駕駛軟件平臺的技術架構與應用。學情分析學生可能已具備一定的計算機基礎知識，但對智能網聯汽車的軟件系統可能不熟悉。他們可能對操作系統和軟件平臺感興趣，但面對復雜的軟件架構和編程任務時可能感到困惑。教學中需注重引導學生理解軟件原理，通過編程實踐培養他們的系統集成能力，同時關注學生對軟件發展趨勢的洞察力培養。教學目標知識目標：掌握RTOS、Linux、QNX等操作系統的技術架構與工作原理。理解ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統的技術架構與工作原理。了解Apollo、Autoware、Python等智能駕駛軟件平臺的技術架構與應用。能力目標：能夠分析智能網聯汽車軟件系統的架構與功能。能夠根據實際需求選擇合適的軟件系統或平臺進行智能網聯汽車應用開發。能夠通過案例分析解決智能網聯汽車軟件系統中的實際問題。素質目標：培養學生的系統分析與設計能力。增強學生的團隊協作能力與創新思維。提升學生的實踐操作能力和問題解決能力。教學重點RTOS、Linux、QNX等操作系統的技術特點與應用場景。ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統的架構與功能。Apollo、Autoware、Python等智能駕駛軟件平臺的技術架構與應用。教學難點智能網聯汽車軟件系統的復雜性與集成性。不同軟件系統或平臺之間的互操作性與兼容性。智能網聯汽車軟件系統的安全性與可靠性保障。三、教學設計課程思政教學設計思政元素融入點：創新意識與工匠精神：鼓勵學生積極探索智能網聯汽車軟件系統的新技術與新應用，培養其創新意識和工匠精神。科技強國與社會責任：通過介紹智能網聯汽車軟件系統在汽車產業升級與智能化轉型中的重要作用，激發學生的科技強國意識和社會責任感。法律法規與職業道德：引導學生關注智能網聯汽車軟件系統的法律法規與職業道德要求，培養其合法合規的從業意識和職業素養。思政教學設計：在課程導入環節，通過展示智能網聯汽車軟件系統的最新成果和應用案例，激發學生的創新意識和科技強國意識。在講解不同軟件系統或平臺的技術架構與應用時，強調工匠精神和技術細節的重要性，培養學生的專業素養和嚴謹態度。在分析智能網聯汽車軟件系統的安全性與可靠性時，引導學生關注法律法規和職業道德要求，培養其合法合規的從業意識和職業素養。教學資源教材：《智能網聯汽車技術概論》，ISBN：978-7-111-77984-1，趙春田等編著，機械工業出版社多媒體課件：包含智能網聯汽車軟件系統的基本概念、技術架構、應用場景等內容的PPT。實訓設備：計算機、智能網聯汽車模擬器、開發板等。網絡資源：相關學術論文、技術文檔、行業標準、軟件平臺案例等。教學方法講授法：通過教師講解，使學生掌握智能網聯汽車軟件系統的基本理論和原理。討論法：組織學生分組討論，就智能網聯汽車軟件系統的實際應用和問題進行深入探討。演示法：利用多媒體課件和實訓設備，演示智能網聯汽車軟件系統的搭建流程和管理方法。實訓法：安排學生進行實訓任務，通過實踐操作加深對理論知識的理解。案例分析法：通過具體案例分析，使學生了解智能網聯汽車軟件系統的實際應用和問題解決過程。四、教學活動（一）課前任務預習教材：要求學生預習第七章的相關內容，了解智能網聯汽車軟件系統的基本概念和技術架構。查閱資料：鼓勵學生查閱相關資料，了解智能網聯汽車軟件系統的最新動態和研究成果。思考問題：提出幾個與課程內容相關的問題，如“RTOS、Linux、QNX等操作系統在智能網聯汽車中有哪些應用？”“ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統在智能網聯汽車中扮演什么角色？”“Apollo、Autoware、Python等智能駕駛軟件平臺有哪些技術特點？”等，讓學生帶著問題預習和思考。（二）課堂教學教學環節教師活動學生活動設計意圖教學環節一：課程導入通過展示智能網聯汽車軟件系統的最新成果和應用案例，引出本課程的教學主題。認真聆聽教師的介紹，感受智能網聯汽車軟件系統的快速發展和廣闊前景。激發學生的學習興趣和求知欲，為后續課程的學習奠定良好的情感基礎。教學環節二：智能網聯汽車軟件系統概述利用多媒體課件展示智能網聯汽車軟件系統的基本概念和技術架構。逐一介紹RTOS、Linux、QNX等操作系統的技術特點與應用場景。講解ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統的架構與功能。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論智能網聯汽車軟件系統的基本概念和技術架構。使學生掌握智能網聯汽車軟件系統的基本概念和技術架構，為后續課程的學習打下基礎。教學環節三：RTOS、Linux、QNX等操作系統詳解分別介紹RTOS、Linux、QNX等操作系統的技術特點與優勢。通過案例分析，展示這些操作系統在智能網聯汽車中的應用實例。講解操作系統在智能網聯汽車中的選型依據和考慮因素。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論不同操作系統的技術特點與應用場景。使學生深入理解RTOS、Linux、QNX等操作系統的技術特點與應用場景，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節四：ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統詳解分別介紹ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統的架構與功能。通過案例分析，展示這些系統在智能網聯汽車中的應用實例。講解不同系統之間的互操作性與兼容性問題。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論不同系統的架構與功能以及互操作性與兼容性問題。使學生掌握ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統的架構與功能，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節五：Apollo、Autoware、Python等智能駕駛軟件平臺詳解分別介紹Apollo、Autoware、Python等智能駕駛軟件平臺的技術架構與應用。通過案例分析，展示這些平臺在智能網聯汽車中的應用實例。講解不同平臺之間的技術特點與優勢比較。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論不同平臺的技術特點與應用場景以及優勢比較。使學生了解Apollo、Autoware、Python等智能駕駛軟件平臺的技術架構與應用，為后續課程的學習提供理論支持。教學環節六：智能網聯汽車軟件系統的安全性與可靠性講解智能網聯汽車軟件系統的安全性與可靠性要求。分析智能網聯汽車軟件系統中可能存在的安全風險與隱患。介紹提高智能網聯汽車軟件系統安全性與可靠性的方法與措施。認真觀看多媒體課件和教師的講解。記錄關鍵知識點和疑問點。小組討論智能網聯汽車軟件系統的安全性與可靠性問題以及解決方案。使學生了解智能網聯汽車軟件系統的安全性與可靠性要求，培養其合法合規的從業意識和職業素養。教學環節七：實訓任務講解介紹實訓任務的目標和要求。講解實訓任務的步驟和注意事項。展示實訓任務的相關案例和示范操作。認真聆聽教師的講解和示范。記錄實訓步驟和注意事項。小組討論實訓任務的可能遇到的問題和解決方案。使學生明確實訓任務的目標和要求，掌握實訓步驟和注意事項，為后續的實驗操作打下基礎。教學環節八：課堂總結與作業布置總結本節課的主要內容和知識點。強調本節課的重點和難點。布置課后作業和預習任務。回顧本節課的學習內容。記錄課后作業和預習任務。提問和解答疑惑。鞏固本節課的學習成果，為下節課的學習做好準備。實訓任務一：智能網聯汽車軟件系統模擬搭建實訓目標：掌握智能網聯汽車軟件系統的搭建流程和技術選型。能夠獨立或團隊協作搭建一個簡單的智能網聯汽車軟件系統。實訓設備：計算機、智能網聯汽車模擬器、開發板等。實訓步驟：需求分析：根據給定的業務場景，進行需求分析，明確軟件系統的功能和性能要求。技術選型：根據需求分析結果，選擇合適的技術棧和開發工具。系統設計：設計軟件系統的整體架構和模塊劃分，繪制系統框圖和流程圖。開發測試：按照系統設計進行編碼實現，并進行單元測試和集成測試。系統部署：將開發完成的軟件系統部署到模擬器或開發板上，進行線上測試和優化。實訓報告：要求學生撰寫實訓報告，包括實訓目的、步驟、結果和結論等內容。實訓任務二：智能網聯汽車軟件系統案例分析實訓目標：了解智能網聯汽車軟件系統的成功案例和失敗教訓。能夠分析智能網聯汽車軟件系統案例，提煉出成功要素和失敗原因。實訓設備：計算機、網絡環境等。實訓步驟：案例選擇：選擇國內外智能網聯汽車軟件系統的典型案例進行分析。案例分析：從系統架構、功能實現、技術創新等方面進行分析。成功要素提煉：提煉出成功案例中的成功要素和可借鑒之處。失敗原因總結：總結出失敗案例中的失敗原因和教訓。解決方案提出：針對失敗案例提出改進建議和解決方案。實訓報告：要求學生撰寫實訓報告，包括案例背景、分析過程、成功要素提煉、失敗原因總結和解決方案提出等內容。實訓評估與反饋過程評估：觀察學生在實訓過程中的操作表現、團隊協作情況和問題解決能力等方面進行評估。結果評估：根據學生提交的實訓報告和實訓成果進行評估。反饋與改進：及時給予學生反饋意見，指出存在的問題和改進的方向，幫助學生不斷提升實踐操作能力。（三）課后拓展實驗報告撰寫：要求學生根據實訓任務的結果撰寫實驗報告，包括實驗目的、方法、步驟、結果和結論等內容。資料查閱與整理：鼓勵學生查閱相關資料，了解智能網聯汽車軟件系統的最新動態和研究成果，并整理成文獻綜述或研究報告。小組討論與交流：組織學生分組討論智能網聯汽車軟件系統的最新進展和應用前景，分享學習心得和體會。創新創業實踐：鼓勵學生參與智能網聯汽車軟件系統相關的創新創業實踐項目，將所學知識應用于實際中。（四）教學反思教學效果評估：通過課堂提問、作業批改、實訓報告和期末考試等方式評估學生的學習效果。教學方法改進：根據教學效果評估結果和學生的反饋意見，及時調整教學方法和手段，提高教學效果和學生的學習興趣。思政元素融入效果評估：通過問卷調查和訪談等方式評估思政元素融入課程的效果，了解學生在思政方面的收獲和感受，為后續的思政教學設計提供參考。教學內容教學內容教學批注/記錄第一節RTOS、Linux、QNX等操作系統詳解1.RTOS操作系統RTOS的基本概念RTOS（Real-TimeOperatingSystem，實時操作系統）是一種為實時應用設計的操作系統。RTOS的主要特點是其快速響應和高實時性，能夠在微秒級別對事件作出及時反應。RTOS的技術架構與工作原理RTOS系統結構與原理如圖7-1所示，其核心概念之一是“任務”，它是為實現特定系統功能而設計的相互關聯的代碼集合。RTOS主要由四部分組成：任務管理器、時間管理器、資源管理器和中斷處理器，各部分協同工作，共同確保了RTOS的高效和實時性。任務管理器：負責任務的創建、銷毀、同步及調度。根據任務的優先級進行調度，確保關鍵任務的及時完成。時間管理器：用于實現精確計時和延時功能，提供微秒級別的時間管理能力。資源管理器：用于管理系統資源，如內存、文件、設備驅動等。通過信號量、互斥鎖等機制處理任務間資源爭奪的問題。中斷處理器：負責響應和處理各類中斷請求，包括硬件和軟件中斷。RTOS在智能網聯汽車中的應用RTOS在無人駕駛系統中負責實時處理傳感器數據、路徑規劃等任務。特斯拉早期版本的Autopilot就使用了RTOS來管理自動駕駛的核心功能。2.Linux操作系統Linux的基本概念Linux是一種免費且開源的類Unix操作系統，對多種硬件設備提供了出色的支持，擁有先進的網絡功能和強大的安全性能。Linux的技術架構與工作原理Linux技術架構如圖7-8所示，整個系統的架構主要包括三大部分：硬件層、Linux內核層和Shell腳本語言。硬件層：為系統提供必要的物理資源。Linux內核層：負責硬件資源的管理，并提供核心的系統服務，如CPU調度、內存管理、設備輸入輸出等。Shell腳本語言：實現人機交互的重要手段，用戶可以通過Shell腳本語言輸入命令來執行各種操作。Linux在智能網聯汽車中的應用Linux通過設備驅動程序，能夠有效地管理和控制各類硬件設備，確保自動駕駛系統的平穩運行。谷歌的Waymo自動駕駛項目就利用Linux構建了復雜的自動駕駛解決方案。3.QNX操作系統QNX的基本概念QNX操作系統以其高度的模塊化和微內核架構而聞名，為實時應用提供了一個穩定、可靠的平臺。QNX的技術架構與工作原理QNX操作系統技術架構如圖7-11所示，微內核本身負責處理最基本且關鍵的系統任務，如進程調度、中斷處理、進程間通信(IPC)、定時器與同步機制。設備驅動在QNX操作系統中以用戶模式獨立運行，每個設備驅動均作為一個獨立的進程存在。QNX支持多種文件系統類型，如QNX4文件系統和Power-Safe文件系統等。QNX提供全面的網絡協議棧支持，包括TCP/IP、UDP、ICMP、ARP等關鍵技術。QNX在智能網聯汽車中的應用QNX以其高穩定性和安全性著稱，特別適用于無人駕駛車輛中的關鍵任務系統。在ADAS和自動駕駛汽車中，QNX確保系統平穩運行，處理行人檢測、交通標志識別等任務。第二節ROS、AUTOSAR、Rviz3D等系統詳解1.ROS系統ROS的基本概念ROS（RobotOperatingSystem，