新工科背景下智能网联汽车技术概论课程建设

田哲文 陈志标 魏晓旭

（1.武汉理工大学汽车工程学院，湖北 武汉 430070；2.现代汽车零部件技术湖北省重点实验室（武汉理工大学），湖北 武汉 430070；3.上海景格科技股份有限公司，上海 201620）

1 课程建设的必要性

1.1 课程建设是智能网联汽车行业发展的需要

国家发改委等多部门于2020年2月发布了顺应新一轮科技革命和产业变革趋势、 加快汽车创新发展的《智能汽车创新发展战略》（以下简称《战略》）。 《战略》指出汽车的发展将由现在人工操作的机械交通工具向未来电子信息系统控制的智能移动空间和应用终端产品转变。 这种转变将推动我国汽车相关产业的重大转型升级，也将推动我国新兴汽车工业的迅猛发展。

高校作为人才培养的重要基地，要与智能汽车行业发展相匹配，不能与企业对人才的需求相脱节[1]。 为适应当前新兴智能汽车企业对相关技术人才的需求，需对智能网联汽车教学中机械、电子、自动控制、信息交互、人工智能等多学科交叉的特点进行相应课程体系研究，同时也应顺应教育现代化的发展趋势，整合教学资源，针对智能网联汽车课程体系进行构建。

1.2 课程建设是新工科改革的有力支撑

智能网联汽车是伴随着大数据、云计算、人工智能、智能制造等以互联网和工业智能为核心发展起来的新兴产业，属新工科范畴。 目前，很多高等院校对智能网联汽车的研究多处于科研项目研究阶段，智能网联汽车相关课程开设还不成熟。 与传统车辆专业课程不同，智能网联汽车以汽车为载体，涉及人工智能、通信、图像处理、智能控制等多学科，实现车辆工程、计算机、自动化、软件工程、电子信息工程类等各专业课程相融合，培养的车辆工程专业人才具备多学科视野和极强的实践创新能力。 新工科是我国为了主动应对新一轮科技革命与产业变革，智能网联汽车技术课程的开设，为新工科改革提供了有力支撑[2]。

1.3 课程建设是学科专业提升的有效途径

在国家政策的大力扶持下，我国智能网联汽车产业得到了蓬勃发展， 高等教育要紧跟产业发展的步伐。 在汽车技术智能化发展趋势下，智能网联汽车将成为车辆工程专业重要的学习内容，专业体系建设与创新应以市场需求和随技术导向为基础，合理规划课程体系， 加强车辆与人工智能等许多学科的交叉融合，推动专业教学的改革、创新、发展[3]。

2 课程特点

智能网联汽车技术概论是车辆工程、 汽车服务工程等专业学位课程的选修课， 是学习智能网联汽车相关关键技术的基础。 本课程涉及车辆工程、人工智能、电子及自动控制、网络与通信技术学科。 通过学习智能汽车的定义及分类、环境感知系统的结构与组成、无线通信系统的结构及工作原理、 信息交互网络系统的配置以及导航定位系统的基础知识和先进驾驶辅助系统等， 学生应了解智能网联汽车的产生、 现状及发展趋势，掌握智能网联汽车相关的基础知识及关键技术；具有人工智能领域的科学思维， 初步了解结合车辆工程专业的人工智能理论、方法、技术及应用知识[4]。

3 课程内容构建

本课程是智能网联汽车相关技术总体介绍课程，是智能网联汽车技术学习从基础过渡到专业的桥梁。课程内容由理论和实践环节两部分组成，课程具体内容构建如下：

3.1 理论讲授部分内容

3.1.1 智能网联汽车基础知识

该部分由智能网联汽车概述、智能网联汽车的结构体系、智能网联汽车的关键技术和中国智能网联汽车发展规划四部分构成，重难点在于让学生理解智能网联汽车的结构体系及关键技术， 使学生了解智能网联汽车的定义、体系结构、发展及现状。 内容由浅入深，层层递进，充分提升学生的学习兴趣，引导下一步深入学习。

3.1.2 智能网联汽车环境感知系统

该部分包含环境感知系统概述、 环境感知传感器、环境感知任务三部分内容，重难点在于雷达技术和视觉传感器技术以及二者的融合处理，使学生了解环境感知技术及感知数据的基本处理算法，掌握智能网联汽车雷达及视觉传感器的应用。

3.1.3 智能网联汽车无线通信系统

该部分包含无线通信概述、V2X 通信、 蓝牙通信、DSRC 通信、L-TEV 通信、 移动通信六部分内容，重难点在于理解无线通信技术，使学生能够对比学习各种无线通信技术，掌握智能网联汽车无线通信系统的应用。

3.1.4 智能网联汽车网络系统

该部分包含网络类型与特点介绍、车载网络组成及应用、车载自组织网络分类及应用、车载移动互联网组成等内容， 重难点在于让学生了解各种不同网络的类型及特点，掌握车载网络系统的组成及应用。

3.1.5 智能网联汽车导航定位系统

该部分包含导航定位、定位系统、通信基站定位、高精度地图四部门内容，重难点在于高精度定位及应用，使学生了解导航定位系统的应用。

3.1.6 先进驾驶辅助系统

该部分首先介绍了先进驾驶辅助系统概念和组成，接着列举了部分典型先进驾驶辅助系统。 学生应能了解智能网联汽车先进驾驶辅助系统的定义及类型，重难点在于包括车道偏离预警、盲区监测、自适应巡航控制和自动泊车辅助等辅助系统的应用。

3.2 实验实践内容

该部分包括智能网联车驱动硬件调试、智能网联车雷达传感器性能检测、智能网联车定位系统构建和智能网联车路径规划四个实验项目。

3.2.1 智能网联车驱动硬件调试实验

基于ROS 智能小车，首先了解智能网联汽车的硬件组成，学习NXP 通信协议，将PWM 驱动信号以串口指令的方式发送给电机，实现对智能网联汽车电机的驱动和调节。

3.2.2 智能网联车雷达传感器性能检测实验

通过实验掌握雷达测试的原理和通信协议，实验选用LS01C 激光雷达，首先驱动雷达，启动雷达进行实现测距功能，观察可视化数据，读取和分析雷达相关参数。

3.2.3 智能网联车定位系统构建实验

通过实验了解SLAM 建图的基本原理，能够使用Gmapping 算法和可视化界面控制小车移动，完成简单的智能网联车建图功能。

3.2.4 智能网联车路径规划实验

通过实验对摄像头和雷达采集数据进行简单融合，规划起点和终点后，在已建地图上实现自主导航，完成避障路径规划。

4 结语

随着国家对智能网联汽车的大力支持，相关产业迅猛发展， 对智能网联汽车高水平复合型专业人才的需求不断攀升。 为了适应当前汽车技术发展对人才的需求，积极响应教育部新工科改革理念，根据智能网联汽车涉及学科多、机电信息融合、实践性强等特点进行相应课程体系研究，创新了课程体系，文章着重对智能网联汽车技术概论课程内容的理论和实践部分进行了优化。 通过课程的学习，使学生对智能网联汽车总体结构和技术有了一定的认知和了解，为学生后续相关核心技术深入学习奠定了基础，为我国汽车行业产业发展培养人才， 与新兴产业发展接轨。