第一单元第1节《物联网数据采集与传输》 课件 2025-2026学年川教版初中信息科技八年级下册

第一节：物联网数据采集与传输 川教2024版 八年级（下） 第一单元：智能物联网数据探索 引入 无人驾驶元年来啦！ 2026 课程导入：智能驾驶初体验 未来出行愿景 想象一下，坐在汽车里无需自己驾驶，车辆就能自动带你前往目的地。这不仅是解放双手，更是出行方式的革命。 智能驾驶的关键核心 要实现真正的智能驾驶，车辆需要像人一样“感知”和“思考”。而支撑这一切的底层逻辑，正是对海量数据的采集与分析。 核心答案：数据！数据是智能驾驶的血液。 1.7.2013 首先，让我们想象一下这样一个场景：你坐在一辆汽车里，不需要自己驾驶，汽车就能自动带你去想去的地方。这就是智能驾驶。大家觉得，一辆车要实现智能驾驶，最关键的是什么呢？没错，就是数据！ ‹#› 物联网的架构 应用层 物联网的最终服务呈现，将物联网技术转化为实际价值，是物联网与用户交互的直接层面 平台层 数据处理与能力支撑核心，核心功能是对网络层传输的海量数据进行存储、分析、挖掘。 网络层 数据传输通道 感知层 识别物体、采集数据 负责“数据从哪里来” 负责“数据怎么传递” 负责“数据怎么用” 负责“价值怎么落地” 自动驾驶汽车采用了物联网技术，同样具有物联网的一般架构 一、数据的采集 传统驾驶：以人为核心 主要依靠人通过眼睛看、耳朵听来感知环境，做出判断。人是唯一的感知主体和决策核心。 智能驾驶：以数据为核心 依靠摄像头、雷达等设备采集数据。数据种类更多、数量更大、相互关系更复杂，需要强大的计算能力进行分析。 传统驾驶 vs 智能驾驶 1.7.2013 我们来对比一下传统驾驶和智能驾驶。在传统驾驶中，是我们人来观察路况。而在智能驾驶中，这个任务交给了各种智能设备。这些设备就像汽车的“五官”，它们能收集到比人眼、人耳更多、更精确的信息，也就是数据。 ‹#› 一、数据的采集 传统驾驶主要是人与路、人与车、车与路的关系，需要考虑的是人与路之间的数据，人与车之间的数据，车与路之间的数据。 而智能驾驶是人、路、车等万物互联的关系，需要考虑的数据种类更多、数量更大、相互关系更复杂。 三大数据 环境数据 位置数据 通信数据 6 智能驾驶利用车载传感器等感知车辆周围环境，识别分析行驶道路、车辆位置和障碍物信息，做出超车、停车、变道等具体任务决策，控制车辆的加速、刹车和转向......实现安全、可靠的行驶。 一、数据的采集 7 对比传统驾驶与智能驾驶的“感知”方式 对比维度 传统驾驶 智能驾驶 感知方式 驾驶员用眼睛、耳朵观察 传感器（摄像头、雷达、激光雷达） 信息获取 看路牌、听声音、感觉车速 实时采集环境、车身、网联数据 决策依据 驾驶员的经验和反应 算法分析数据并作出决策 核心优势 灵活，能应对突发情况 反应快，不知疲倦，避免人为失误 思考讨论：智能驾驶的感知系统，相比人类驾驶员的感知能力，在哪些方面具有明显优势？ 1.7.2013 现在，我们通过一个探究活动来深入理解。请大家看这个表格，对比一下我们熟悉的传统驾驶和未来的智能驾驶，在“感知”这个环节有什么不同。 传统驾驶靠的是我们驾驶员自己的眼睛和耳朵，而智能驾驶则完全依赖各种传感器。 大家可以分组讨论一下，你觉得智能驾驶的这种“感知”方式，相比我们人类，有哪些优势呢？ ‹#› 探究活动一：传统驾驶 VS 智能驾驶 （一）感知（环境感知） 环境感知相当于智能驾驶系统的“眼睛和耳朵”。智能汽车通过传感器采集周围环境的信息。环境感知是实现智能驾驶自主决策和安全驾驶的基础。 一、数据的采集 雨量传感器 陀螺仪 安全带传感器 声音传感器 思考：智能驾驶可能使用哪些传感器? 10 精确测量周围物体的距离、方位和形状，生成高精度的3D环境地图 模拟人眼视觉，捕捉二维图像信息，通过算法识别交通信号灯、交通标志、车道线、行人和其他车辆 精确测量车辆的行驶距离、速度和车轮转动状态 负责无线信号的接受与发送 感知环境的光照强度和降雨量，自动控制大灯、雨刮器的启停 1. 环境感知数据：利用传感器采集周围环境的信息。 探究活动二：物联网数据种类繁多，按来源分为传感器数据和设备运行数据，数据类型有图像、声音、文字、数值等。请查阅资料，分析身边的智能驾驶采集的数据，填写下表。 一、数据的采集 采集设备 采集内容 数据类型 摄像头 图像、视频 图片/视频数据 胎压传感器 胎压大小 数值数据 声音传感器 声音 数值数据 温度传感器 环境温度 数值数据 速度传感器 车速 数值数据 12 （二）定位（车身感知） 物联网的定位技术包含卫星定位技术、基站定位技术、室内定位技术(RFID定位、Wi-Fi定位、蓝牙定位等)和其他定位技术等。综合应用这些定位技术可以保证数据采集的准确性。比如:智能驾驶的车身感知定位系统使用全球导航卫星系统、惯性导航和高精度地图等多方式定位，实现了车辆位置、速度、航向等数据的采集，保证了车辆定位精准。 我国“自主研发”的卫星定位系统是“北斗卫星导航系统”。 一、数据的采集 13 定位（车身感知）——知道自己在哪里 全球导航卫星系统 (GNSS) 利用GPS或北斗卫星信号确定车辆的绝对位置。这是我们日常导航最主要的依赖。 惯性测量单元 (IMU) 一种精密芯片，用于测量车辆的加速度和角速度。在隧道等卫星信号盲区，作为“接力棒”辅助定位，防止车辆迷路。 高精度地图 它的核心不是告诉人怎么走，而是为车辆提供超出人类感官极限的、厘米级的精准道路模型，让车知道自己在哪、前方有什么，以及该如何行驶。 定位技术包含：卫星定位技术、基站定位技术、室内定位（RFID定位、Wi-Fi定位、蓝牙定位） 1.7.2013 除了感知外部环境，智能汽车还必须时刻清楚自己的位置，这就是定位技术。我们平时用的高德、百度地图，主要靠的就是GPS或北斗卫星系统。但在一些特殊情况下，比如进入隧道，卫星信号会丢失，这时候就需要IMU和轮速传感器来“接力”，确保汽车不会“迷路”。 ‹#› （三）通信（网联感知） 物联网通过通信技术来获取数据，通信的主要方式包含有线通信技术和无线通信技术。智能驾驶的通信(网联感知)通过车联网(Vehicle-Everything，V2X)通信技术，实现多个车辆之间的感知信息进行共享和融合。它涵盖了车与车、车与基础设施、车与人、车与网络等之间的通信。通过这些通信数据大幅提升交通安全、效率等。 一、数据的采集 15 16 数据采集是物联网系统的基础，数据传输将采集到的数据发送到数据中心或云平台进行进一步的处理和分析。 物联网数据传输的方式分为有线传输方式(以太网、串行通信技术等)和无线传输(如Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络4G/5G、NB-I0T等)。 二、数据的传输 17 二、网络层——数据的传输 物联网数据传输协议包含网络层协议(IPv6和6LoWPAN等)和应用层协议等(Http，MQTT，CoAP协议等)。 二、数据的传输 19 二、网络层——数据的传输 物联网采集的数据种类多、数量大，为了确保数据实时、高效、可靠地传输，采用数据加密来保证数据安全，用边缘计算减少数据传输延迟、节省带宽，用身份认证技术确保合法用户安全访问数据。 二、数据的传输 21 探究活动四：智能驾驶系统中交通信号灯的准确识别是确保车辆遵守交通规则、实现安全行驶的关键环节之一。动手实践，搭建简易智能交通信号灯采集传输系统，完成如图所示场景中红绿灯信号数据的采集与传输。 二、数据的传输 22 简易智能交通信号灯采集传输系统，主要是实现红绿灯数据的采集和传输，比如使用摄像头采集交通信号灯图像并传输至本地处理单元显示。 任务一：需要的采集设备是： 。 采集到的数据类型是： 。 摄像头 图片 USB连接 (1).流程图 (2).图形化程序 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $