田哲文 陳志標(biāo) 魏曉旭

（1.武漢理工大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.現(xiàn)代汽車(chē)零部件技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢理工大學(xué)），湖北 武漢 430070；3.上海景格科技股份有限公司，上海 201620）

1 課程建設(shè)的必要性

1.1 課程建設(shè)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的需要

國(guó)家發(fā)改委等多部門(mén)于2020年2月發(fā)布了順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢(shì)、 加快汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展的《智能汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》（以下簡(jiǎn)稱《戰(zhàn)略》）。 《戰(zhàn)略》指出汽車(chē)的發(fā)展將由現(xiàn)在人工操作的機(jī)械交通工具向未來(lái)電子信息系統(tǒng)控制的智能移動(dòng)空間和應(yīng)用終端產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。 這種轉(zhuǎn)變將推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的重大轉(zhuǎn)型升級(jí)，也將推動(dòng)我國(guó)新興汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展。

高校作為人才培養(yǎng)的重要基地，要與智能汽車(chē)行業(yè)發(fā)展相匹配，不能與企業(yè)對(duì)人才的需求相脫節(jié)[1]。 為適應(yīng)當(dāng)前新興智能汽車(chē)企業(yè)對(duì)相關(guān)技術(shù)人才的需求，需對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)教學(xué)中機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、信息交互、人工智能等多學(xué)科交叉的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)課程體系研究，同時(shí)也應(yīng)順應(yīng)教育現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)，整合教學(xué)資源，針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)課程體系進(jìn)行構(gòu)建。

1.2 課程建設(shè)是新工科改革的有力支撐

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)是伴隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、智能制造等以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心發(fā)展起來(lái)的新興產(chǎn)業(yè)，屬新工科范疇。 目前，很多高等院校對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的研究多處于科研項(xiàng)目研究階段，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)相關(guān)課程開(kāi)設(shè)還不成熟。 與傳統(tǒng)車(chē)輛專業(yè)課程不同，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)以汽車(chē)為載體，涉及人工智能、通信、圖像處理、智能控制等多學(xué)科，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛工程、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、軟件工程、電子信息工程類(lèi)等各專業(yè)課程相融合，培養(yǎng)的車(chē)輛工程專業(yè)人才具備多學(xué)科視野和極強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。 新工科是我國(guó)為了主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)課程的開(kāi)設(shè)，為新工科改革提供了有力支撐[2]。

1.3 課程建設(shè)是學(xué)科專業(yè)提升的有效途徑

在國(guó)家政策的大力扶持下，我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展， 高等教育要緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。 在汽車(chē)技術(shù)智能化發(fā)展趨勢(shì)下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)將成為車(chē)輛工程專業(yè)重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，專業(yè)體系建設(shè)與創(chuàng)新應(yīng)以市場(chǎng)需求和隨技術(shù)導(dǎo)向?yàn)榛A(chǔ)，合理規(guī)劃課程體系， 加強(qiáng)車(chē)輛與人工智能等許多學(xué)科的交叉融合，推動(dòng)專業(yè)教學(xué)的改革、創(chuàng)新、發(fā)展[3]。

2 課程特點(diǎn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)概論是車(chē)輛工程、 汽車(chē)服務(wù)工程等專業(yè)學(xué)位課程的選修課， 是學(xué)習(xí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)。 本課程涉及車(chē)輛工程、人工智能、電子及自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)學(xué)科。 通過(guò)學(xué)習(xí)智能汽車(chē)的定義及分類(lèi)、環(huán)境感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成、無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理、 信息交互網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置以及導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)等， 學(xué)生應(yīng)了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的產(chǎn)生、 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)及關(guān)鍵技術(shù)；具有人工智能領(lǐng)域的科學(xué)思維， 初步了解結(jié)合車(chē)輛工程專業(yè)的人工智能理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用知識(shí)[4]。

3 課程內(nèi)容構(gòu)建

本課程是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)相關(guān)技術(shù)總體介紹課程，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)學(xué)習(xí)從基礎(chǔ)過(guò)渡到專業(yè)的橋梁。課程內(nèi)容由理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)兩部分組成，課程具體內(nèi)容構(gòu)建如下：

3.1 理論講授部分內(nèi)容

3.1.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)基礎(chǔ)知識(shí)

該部分由智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概述、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)體系、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)和中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃四部分構(gòu)成，重難點(diǎn)在于讓學(xué)生理解智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)體系及關(guān)鍵技術(shù)， 使學(xué)生了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的定義、體系結(jié)構(gòu)、發(fā)展及現(xiàn)狀。 內(nèi)容由淺入深，層層遞進(jìn)，充分提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)下一步深入學(xué)習(xí)。

3.1.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)環(huán)境感知系統(tǒng)

該部分包含環(huán)境感知系統(tǒng)概述、 環(huán)境感知傳感器、環(huán)境感知任務(wù)三部分內(nèi)容，重難點(diǎn)在于雷達(dá)技術(shù)和視覺(jué)傳感器技術(shù)以及二者的融合處理，使學(xué)生了解環(huán)境感知技術(shù)及感知數(shù)據(jù)的基本處理算法，掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)?yán)走_(dá)及視覺(jué)傳感器的應(yīng)用。

3.1.3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)無(wú)線通信系統(tǒng)

該部分包含無(wú)線通信概述、V2X 通信、 藍(lán)牙通信、DSRC 通信、L-TEV 通信、 移動(dòng)通信六部分內(nèi)容，重難點(diǎn)在于理解無(wú)線通信技術(shù)，使學(xué)生能夠?qū)Ρ葘W(xué)習(xí)各種無(wú)線通信技術(shù)，掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用。

3.1.4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

該部分包含網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型與特點(diǎn)介紹、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)組成及應(yīng)用、車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)及應(yīng)用、車(chē)載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)組成等內(nèi)容， 重難點(diǎn)在于讓學(xué)生了解各種不同網(wǎng)絡(luò)的類(lèi)型及特點(diǎn)，掌握車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成及應(yīng)用。

3.1.5 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)導(dǎo)航定位系統(tǒng)

該部分包含導(dǎo)航定位、定位系統(tǒng)、通信基站定位、高精度地圖四部門(mén)內(nèi)容，重難點(diǎn)在于高精度定位及應(yīng)用，使學(xué)生了解導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

3.1.6 先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)

該部分首先介紹了先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)概念和組成，接著列舉了部分典型先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。 學(xué)生應(yīng)能了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的定義及類(lèi)型，重難點(diǎn)在于包括車(chē)道偏離預(yù)警、盲區(qū)監(jiān)測(cè)、自適應(yīng)巡航控制和自動(dòng)泊車(chē)輔助等輔助系統(tǒng)的應(yīng)用。

3.2 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容

該部分包括智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)驅(qū)動(dòng)硬件調(diào)試、智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)?yán)走_(dá)傳感器性能檢測(cè)、智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)定位系統(tǒng)構(gòu)建和智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)路徑規(guī)劃四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3.2.1 智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)驅(qū)動(dòng)硬件調(diào)試實(shí)驗(yàn)

基于ROS 智能小車(chē)，首先了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的硬件組成，學(xué)習(xí)NXP 通信協(xié)議，將PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)以串口指令的方式發(fā)送給電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和調(diào)節(jié)。

3.2.2 智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)?yán)走_(dá)傳感器性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握雷達(dá)測(cè)試的原理和通信協(xié)議，實(shí)驗(yàn)選用LS01C 激光雷達(dá)，首先驅(qū)動(dòng)雷達(dá)，啟動(dòng)雷達(dá)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能，觀察可視化數(shù)據(jù)，讀取和分析雷達(dá)相關(guān)參數(shù)。

3.2.3 智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)定位系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解SLAM 建圖的基本原理，能夠使用Gmapping 算法和可視化界面控制小車(chē)移動(dòng)，完成簡(jiǎn)單的智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)建圖功能。

3.2.4 智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)攝像頭和雷達(dá)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單融合，規(guī)劃起點(diǎn)和終點(diǎn)后，在已建地圖上實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，完成避障路徑規(guī)劃。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的大力支持，相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展， 對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)高水平復(fù)合型專業(yè)人才的需求不斷攀升。 為了適應(yīng)當(dāng)前汽車(chē)技術(shù)發(fā)展對(duì)人才的需求，積極響應(yīng)教育部新工科改革理念，根據(jù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)涉及學(xué)科多、機(jī)電信息融合、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)課程體系研究，創(chuàng)新了課程體系，文章著重對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)概論課程內(nèi)容的理論和實(shí)踐部分進(jìn)行了優(yōu)化。 通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)和技術(shù)有了一定的認(rèn)知和了解，為學(xué)生后續(xù)相關(guān)核心技術(shù)深入學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展培養(yǎng)人才， 與新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展接軌。