2.2 无人驾驶汽车的工作过程（教学课件）-六年级信息科技下册同步备课系列（清华版（贵州）·2024）

无人驾驶汽车的工作过程 无人驾驶汽车的工作过程 六年级下册 行业PPT模板http:///hangye/ 清华版 无人驾驶汽车的感知 无人驾驶汽车的决策 无人驾驶汽车的控制执行 学科网 导 入 新 课 导 入 新 课 无人驾驶汽车是如何实现自动驾驶的呢？它需要具备哪些设备？ 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 无人驾驶汽车的职责内容就是要在保障安全的前提下，到达指定的目的地。在工作过程中包含感知、决策、控制执行等内容。 感知 决策 控制执行 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 1. 感知 开始执行该任务，无人驾驶汽车会先弄清楚自己现在身处何地，周围有什么； 2. 决策 而后根据这些情况，预设接下来会发生什么事，思考出应对方法； 3.控制执行 最后自主完成车辆行驶控制。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 一、无人驾驶汽车的感知 感知在无人驾驶汽车工作过程中就是利用各种传感器采集并提取有意义的信息，而后推送至感知子系统以充分了解无人驾驶汽车所处的环境。 “传感”子系统 “感知”子系统 无人驾驶汽车的“传感”子系统有哪些组成呢？ 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 1.传感子系统 如果把无人驾驶汽车当成人来看，人是通过感官来观察外界环境，对应的无人驾驶汽车也需要“感官”来对工作时的路况进行观察，而无人驾驶汽车的感官就是雷达、激光雷达、摄像头等感知设备，所以传感子系统就是通过这些设备获取外界信息，并将有价值的信息传递给感知子系统。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 无人驾驶汽车上的传感器有很多，它们都有什么功能和特点呢？利用网络查找相关资料，并汇总到下表中，分享给同学们。 传感器 功 能 优 点 不 足 摄像头 激光雷达 超声波雷达 毫米波雷达 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 （1）摄像头 功能：通常安置在汽车前玻璃上，能构建立体图像，可以捕捉图像数据和距离数据，还可以检测远处的信号等。 优点：成本低廉，参与摄像头算法的开发人员也比较多，技术相对比较成熟。 不足：对环境因素敏感，因此受环境限制比较大；算法相对复杂。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 （2）激光雷达 功能：通过发射激光脉冲并接收反射信号，可以精确测量物体的距离，实现360度无死角的感知和高精度定位。有效弥补了摄像头和超声波雷达在某些特定环境下的感知不足‌ 优点：高精度定位、全方位感知，适用于复杂场景。 不足：生产成本高，技术成熟度有限，缺乏速度感知，难以应对高速场景，在恶劣天气下表现较差。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 （3）毫米波雷达 功能：可以感知障碍物并辅助自动驾驶，提供前方180°的距离信息。尽管激光雷达容易受到天气因素的影响，但毫米波雷达可以在恶劣天气下保持正常工作‌‌ 优点：高分辨率，恶劣环境表现优异，适合全天候使用，数据处理简单。 不足：传输距离相对较短，复杂环境中容易收到多路径反射和干扰。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 （4）超声波雷达 功能：主要用于倒车时的防撞报警系统，也称为倒车雷达。它通过发射超声波并接收其反射回来的信号，来检测车辆周围的障碍物，从而避免碰撞‌。 优点：生产成本较低，穿透能力强，近距离内精度高，能实时控制。 不足：探测距离有限，在0.1-3米范围内表现最佳，雨雪恶劣天气下影响准确性。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 对于无人驾驶来说，摄像头虽然重要，但有其局限性，单一依赖摄像头有风险。还要配合激光雷达、毫米波雷达、超声波的互补，多传感器融合才能让无人驾驶感知子系统更加全面精准。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 2.感知子系统 感知子系统主要完成两个任务：定位、物体识别与追踪。 （1）定位。无人驾驶汽车需要知道自己在环境中的确切位置且定位的误差不能超过 10cm，避免发生事故。无人驾驶汽车广泛使用的定位方法是卫星系统定位导航，其中我国自主研发的北斗卫星系统在无人驾驶汽车定位导航中占重要的地位。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 （2）物体识别和追踪。无人驾驶汽车要清楚自己周围环境信息，以便对这些物体进行行为预判，做出应对策略。 物体识别和追踪可被用来追踪邻近行驶的车辆或者路上的行人，也可对交通标志和信号灯进行识别。该环节就是将传感设备如摄像头、激光雷达等提供的信息，利用人工智能相关技术。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 二、无人驾驶系统的决策 感知环节让无人驾驶汽车知道自己所处的位置、周围存在的事物，就需要无人驾驶汽车像人类驾驶员一样，能够根据已知的情况，预判周围事物的走向，根据定位规划安全的行车路线等。 所以在决策阶段，无人驾驶汽车需要对周边车辆进行行为预测、规划安全的行驶路径及对周围障碍物设置避障机制，从而制订出一个较“优美”的行驶策略，控制车辆的运行。 行为预测 路径规划 避障机制 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 1.行为预测 车辆驾驶中主要考验的是司机如何应对其他行驶车辆的可能行为，这种预判断直接影响司机本人的驾驶决策，无人驾驶汽车也模拟着这个环节，如何根据周围车辆的行驶状况决策下一秒的行驶行为显得至关重要。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 2.路径规划 在得到卫星导航提供的车辆位置信息和周围车辆行为预测等信息后，无人驾驶汽车可以决定要行驶的路线，在环境地图中规划一条无碰撞且能安全到达目的地的有效路径，按照指标行驶。 无人驾驶汽车行驶路线的规划并非易事，不当的路径规划有可能造成致命的伤害。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 3.避障机制 感知阶段提前对障碍物进行识别，决策阶段制订出避障方法，这对于规划安全的行驶策略至关重要。 在避障机制中通常使用至少两个层级预判障碍： （1）前瞻层。避障机制的第一层级是基于路况预测的前瞻层，预测模块根据现有的交通状况如拥堵、车速等，预测出可能发生碰撞的时间、距离等参数，基于这些预测，避障机制将被启动，以重新规划安全路径。 （2）实时反应层。如果前瞻层预测失效，则第二级实时反应层将使用雷达等数据再次进行路径规划，一旦侦测到路径前方出现障碍物，则立即执行避障操作。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 三、无人驾驶汽车的控制执行 无人驾驶汽车根据决策环节所规划的驾驶策略，通过控制系统，汽车能够按照目标轨迹准确、稳定行驶。 控制的内容主要包括控制方向盘的转向，通过调节油门控制车速，控制车灯、喇叭状态等一系列拟人化的操作。 谢谢观看 学科网制作 Lavf58.46.101 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$你知道吗？在距离地球表面2万至4万公里的地方，中国制造的北斗导航卫星正在24小时工作着。北斗卫星是中国为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位导航和授时服务的国家重要的时空基础设施。那么，北斗导航是如何影响着我们生活的方方面面呢？清晨我们从睡梦中醒来，北斗导航卫星的授时功能让我们看到精确的时间从睡梦中将我们唤醒。北斗导航卫星也参与着更精准的天气预报，打开电视或手机就可以便捷查看。当我们享用桌上的早餐时，中国的农产品正在依靠北斗获得更高的产量和更快的运输。北斗服务着我们的大坝和水源输送，也包括国家电网中的能量涌动，所以我们的水电供应同样离不开北斗。我们可以随时得知网上购买的商品在何时抵达。行驶的汽车可以依靠卫星导航获取更快的路径。繁忙的交通背后，北斗计算着下一班地铁到达的时间，调度着整座城市的公共交通，机场、铁路和港口依靠北斗能够更好的运转。今天北斗系统已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等各行各业，融入国家核心基础设施建设，与新兴技术深度融合，不断将美好的想象力变为现实的图景。 大家好，我是一辆无人驾驶汽车，第一次拍路测vlog，选了个刁钻的角度，希望您能喜欢。看着空空的驾驶位，自动旋转的方向盘，您是不是还有点不适应？请您尽管放心，我持证上岗，最爱守规矩。来，请您后排就坐，让我带您去兜风。大家知道吗？作为勤奋的打工人，我们已经跑了超过450万公里的里程。前方有辆公交车停在路边，上下乘客左侧有对向车辆驶过，让我在公交车屁股后面耐心等待一会再绕行过去。一个骑着电动车的外卖小哥从我左后方窜出来，我有360度无死角的感知能力，早就看到它了。走着走在路上的自行车、电动车常常不按套路出牌，让人防不胜防。比如这几个从我右后方窜出来的电动车。还有这几位逆行的大哥，我早就看到你们了，虽然我们无人驾驶车没有脾气，为人和善，爱讲理，但是还是请大家都遵守交通规则，注意安全出行。你可能有疑问，为啥我能做到这些？因为我拥有一套智能的自动驾驶算法，可以实时根据周围环境的变化做出新的预测与规划。为了与人类和睦相处，我每时每刻都打起12分精神。小姐姐，过马路时不要低头看手机小哥哥，过马路之前先看来往车辆哦阿姨，虽然您的眼里没有我，但我愿意等您先走漫漫人生路总有徘徊时我在路上常会碰到犹豫不定的人和车非常挑战我的预测能力您是停还是走还是停要不我还是先走吧。注意左方这位大哥突然开门下车，从我左边穿过马路，不要紧张，让我迂回一下。完美哈哈。你知道吗？从2020年7月开始，我们就已经在广州开展了全无人驾驶测试。今年的4月13日，我们又拿到了美国加州的全无人测试牌照。但我要做的事情还有很多，除了依靠技术的突飞猛进，还有赖于法律法规及道路基础设施建设等方面的不断健全。一起加油啊。前面这辆小白车是想停路边拐进停车场还是要倒车，我的大脑以每秒刷新十次的速度预测小白车假动作背后的意图，看来还是我算的准得了，兄弟，我先开走了，江湖再见。好了，第一支vlog就先到此为止，感谢您听我唠叨。最后补充一点，其实我国自动驾驶技术正在以超预期的速度落地，我们可以说与国际同行站在了一条起跑线上。未来因为我们的存在，您不会开车也可成为老司机。想一想那时候的世界又会是怎样呢？让我们一起畅想，为梦想前行。