新工科背景下智能網聯汽車技術概論課程建設

田哲文 陳志標 魏曉旭

（1.武漢理工大學汽車工程學院，湖北 武漢 430070；2.現代汽車零部件技術湖北省重點實驗室（武漢理工大學），湖北 武漢 430070；3.上海景格科技股份有限公司，上海 201620）

1 課程建設的必要性

1.1 課程建設是智能網聯汽車行業發展的需要

國家發改委等多部門于2020年2月發布了順應新一輪科技革命和產業變革趨勢、 加快汽車創新發展的《智能汽車創新發展戰略》（以下簡稱《戰略》）。 《戰略》指出汽車的發展將由現在人工操作的機械交通工具向未來電子信息系統控制的智能移動空間和應用終端產品轉變。 這種轉變將推動我國汽車相關產業的重大轉型升級，也將推動我國新興汽車工業的迅猛發展。

高校作為人才培養的重要基地，要與智能汽車行業發展相匹配，不能與企業對人才的需求相脫節[1]。 為適應當前新興智能汽車企業對相關技術人才的需求，需對智能網聯汽車教學中機械、電子、自動控制、信息交互、人工智能等多學科交叉的特點進行相應課程體系研究，同時也應順應教育現代化的發展趨勢，整合教學資源，針對智能網聯汽車課程體系進行構建。

1.2 課程建設是新工科改革的有力支撐

智能網聯汽車是伴隨著大數據、云計算、人工智能、智能制造等以互聯網和工業智能為核心發展起來的新興產業，屬新工科范疇。 目前，很多高等院校對智能網聯汽車的研究多處于科研項目研究階段，智能網聯汽車相關課程開設還不成熟。 與傳統車輛專業課程不同，智能網聯汽車以汽車為載體，涉及人工智能、通信、圖像處理、智能控制等多學科，實現車輛工程、計算機、自動化、軟件工程、電子信息工程類等各專業課程相融合，培養的車輛工程專業人才具備多學科視野和極強的實踐創新能力。 新工科是我國為了主動應對新一輪科技革命與產業變革，智能網聯汽車技術課程的開設，為新工科改革提供了有力支撐[2]。

1.3 課程建設是學科專業提升的有效途徑

在國家政策的大力扶持下，我國智能網聯汽車產業得到了蓬勃發展， 高等教育要緊跟產業發展的步伐。 在汽車技術智能化發展趨勢下，智能網聯汽車將成為車輛工程專業重要的學習內容，專業體系建設與創新應以市場需求和隨技術導向為基礎，合理規劃課程體系， 加強車輛與人工智能等許多學科的交叉融合，推動專業教學的改革、創新、發展[3]。

2 課程特點

智能網聯汽車技術概論是車輛工程、 汽車服務工程等專業學位課程的選修課， 是學習智能網聯汽車相關關鍵技術的基礎。 本課程涉及車輛工程、人工智能、電子及自動控制、網絡與通信技術學科。 通過學習智能汽車的定義及分類、環境感知系統的結構與組成、無線通信系統的結構及工作原理、 信息交互網絡系統的配置以及導航定位系統的基礎知識和先進駕駛輔助系統等， 學生應了解智能網聯汽車的產生、 現狀及發展趨勢，掌握智能網聯汽車相關的基礎知識及關鍵技術；具有人工智能領域的科學思維， 初步了解結合車輛工程專業的人工智能理論、方法、技術及應用知識[4]。

3 課程內容構建

本課程是智能網聯汽車相關技術總體介紹課程，是智能網聯汽車技術學習從基礎過渡到專業的橋梁。課程內容由理論和實踐環節兩部分組成，課程具體內容構建如下：

3.1 理論講授部分內容

3.1.1 智能網聯汽車基礎知識

該部分由智能網聯汽車概述、智能網聯汽車的結構體系、智能網聯汽車的關鍵技術和中國智能網聯汽車發展規劃四部分構成，重難點在于讓學生理解智能網聯汽車的結構體系及關鍵技術， 使學生了解智能網聯汽車的定義、體系結構、發展及現狀。 內容由淺入深，層層遞進，充分提升學生的學習興趣，引導下一步深入學習。

3.1.2 智能網聯汽車環境感知系統

該部分包含環境感知系統概述、 環境感知傳感器、環境感知任務三部分內容，重難點在于雷達技術和視覺傳感器技術以及二者的融合處理，使學生了解環境感知技術及感知數據的基本處理算法，掌握智能網聯汽車雷達及視覺傳感器的應用。

3.1.3 智能網聯汽車無線通信系統

該部分包含無線通信概述、V2X 通信、 藍牙通信、DSRC 通信、L-TEV 通信、 移動通信六部分內容，重難點在于理解無線通信技術，使學生能夠對比學習各種無線通信技術，掌握智能網聯汽車無線通信系統的應用。

3.1.4 智能網聯汽車網絡系統

該部分包含網絡類型與特點介紹、車載網絡組成及應用、車載自組織網絡分類及應用、車載移動互聯網組成等內容， 重難點在于讓學生了解各種不同網絡的類型及特點，掌握車載網絡系統的組成及應用。

3.1.5 智能網聯汽車導航定位系統

該部分包含導航定位、定位系統、通信基站定位、高精度地圖四部門內容，重難點在于高精度定位及應用，使學生了解導航定位系統的應用。

3.1.6 先進駕駛輔助系統

該部分首先介紹了先進駕駛輔助系統概念和組成，接著列舉了部分典型先進駕駛輔助系統。 學生應能了解智能網聯汽車先進駕駛輔助系統的定義及類型，重難點在于包括車道偏離預警、盲區監測、自適應巡航控制和自動泊車輔助等輔助系統的應用。

3.2 實驗實踐內容

該部分包括智能網聯車驅動硬件調試、智能網聯車雷達傳感器性能檢測、智能網聯車定位系統構建和智能網聯車路徑規劃四個實驗項目。

3.2.1 智能網聯車驅動硬件調試實驗

基于ROS 智能小車，首先了解智能網聯汽車的硬件組成，學習NXP 通信協議，將PWM 驅動信號以串口指令的方式發送給電機，實現對智能網聯汽車電機的驅動和調節。

3.2.2 智能網聯車雷達傳感器性能檢測實驗

通過實驗掌握雷達測試的原理和通信協議，實驗選用LS01C 激光雷達，首先驅動雷達，啟動雷達進行實現測距功能，觀察可視化數據，讀取和分析雷達相關參數。

3.2.3 智能網聯車定位系統構建實驗

通過實驗了解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移動，完成簡單的智能網聯車建圖功能。

3.2.4 智能網聯車路徑規劃實驗

通過實驗對攝像頭和雷達采集數據進行簡單融合，規劃起點和終點后，在已建地圖上實現自主導航，完成避障路徑規劃。

4 結語

隨著國家對智能網聯汽車的大力支持，相關產業迅猛發展， 對智能網聯汽車高水平復合型專業人才的需求不斷攀升。 為了適應當前汽車技術發展對人才的需求，積極響應教育部新工科改革理念，根據智能網聯汽車涉及學科多、機電信息融合、實踐性強等特點進行相應課程體系研究，創新了課程體系，文章著重對智能網聯汽車技術概論課程內容的理論和實踐部分進行了優化。 通過課程的學習，使學生對智能網聯汽車總體結構和技術有了一定的認知和了解，為學生后續相關核心技術深入學習奠定了基礎，為我國汽車行業產業發展培養人才， 與新興產業發展接軌。