智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)訓(xùn)建設(shè)方案

金重亮

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)開(kāi)始朝著智能網(wǎng)聯(lián)化方向發(fā)展，職業(yè)院校汽車類專業(yè)也開(kāi)始開(kāi)設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)專業(yè)或課程。但是目前還沒(méi)有健全的培養(yǎng)體系，人才培養(yǎng)模式處在探索階段，現(xiàn)結(jié)合1+X證書制度及現(xiàn)有教學(xué)資源提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案，以實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：1+X制度 智能網(wǎng)聯(lián)汽車 實(shí)訓(xùn)方案

Intelligent Networked Vehicle Training Method

Jin Chongliang

Abstract：At present， automobile industry began to develop in the direction of intelligent networking， vocational colleges automobile majors began to open related majors or courses. However， training system is not perfect， and is still in exploration stage. This article combines with “1+X” certification system and existing resources to build an Intelligent Networked Vehicle training system， to achieve the high quality of talent training.

Key words：1+X system， intelligent connected car， training program

1 引言

目前汽車產(chǎn)業(yè)朝著電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，在政府的大力推廣和市場(chǎng)不斷培養(yǎng)壯大的情況下，中國(guó)汽車電動(dòng)化已經(jīng)處于世界第一梯隊(duì)，也催生出中國(guó)代表性的品牌例如蔚來(lái)汽車等。隨著《國(guó)家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)指南》、《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》等政策文件的發(fā)布，發(fā)展具有中國(guó)特色的智能化汽車成為下一個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)力點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)潛力巨大并且有可能成為引領(lǐng)世界的驅(qū)動(dòng)力，智能化和網(wǎng)絡(luò)化將成為下一代汽車的特點(diǎn)。

2019年1月，國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》，并在職業(yè)院校及應(yīng)用型本科高校開(kāi)展“學(xué)歷證書+若干職業(yè)技能等級(jí)證書”試點(diǎn)制度簡(jiǎn)稱為1+X證書制度試點(diǎn)工作。職業(yè)院校汽車專業(yè)主要包括新能源汽車技術(shù)、汽車制造與試驗(yàn)技術(shù)等專業(yè)教學(xué)內(nèi)容對(duì)標(biāo)傳統(tǒng)燃油汽車較多，并具備一定的新能源汽車教學(xué)資源，但是對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)體系不夠健全。本文結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才培養(yǎng)目標(biāo)、1+X智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)證書培訓(xùn)考核要求制定實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系[1][2]。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車方向人才培養(yǎng)目標(biāo)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要車輛作為單獨(dú)智能體具有環(huán)境感知、定位、路徑規(guī)劃、控制能力外，同時(shí)還能夠借助外部設(shè)施或車輛進(jìn)行信息交互實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能。根據(jù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三橫兩縱”技術(shù)框架包含車輛設(shè)＼施關(guān)鍵技術(shù)、信息交互關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)支撐技術(shù)，具體細(xì)分為環(huán)境感知技術(shù)、智能決技術(shù)、控制執(zhí)行技術(shù)、V2X通信技術(shù)、云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息安全技術(shù)、電子電控框架、高精地圖定位等[3][4]。

從智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)來(lái)看，針對(duì)智能化方向主要集中在環(huán)境感知、定位算法研究、路徑規(guī)劃及決策技術(shù)研究、傳感器研發(fā)、控制算法研究、試驗(yàn)測(cè)試分析等環(huán)節(jié)以設(shè)計(jì)和研發(fā)為主。對(duì)于這些方面高職學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)難以勝任。但是目前隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車量產(chǎn)車的發(fā)布及大量上市，也逐漸需要對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車進(jìn)行后市場(chǎng)服務(wù)。結(jié)合高職院校培養(yǎng)人才定位并依據(jù)“智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測(cè)與運(yùn)維”標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)課程、優(yōu)化實(shí)訓(xùn)、培訓(xùn)過(guò)程，同時(shí)利用現(xiàn)有資源包括傳統(tǒng)燃油車及新能源汽車資源相結(jié)合培養(yǎng)能夠根據(jù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全技術(shù)操作規(guī)范，按規(guī)范完成智能網(wǎng)聯(lián)汽車ADAS控制系統(tǒng)及各傳感器、執(zhí)行器、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能座艙系統(tǒng)的故障檢修作業(yè)的復(fù)合型應(yīng)用人才。針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車特點(diǎn)在實(shí)施過(guò)程中有以下幾點(diǎn)思考：

（1）簡(jiǎn)化算法、注重應(yīng)用

由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，涉及學(xué)科多包括電控技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)、優(yōu)化算法設(shè)計(jì)、控制技術(shù)等。對(duì)于高職學(xué)生內(nèi)容較難，但在教學(xué)過(guò)程中回避算法只講解傳感器、執(zhí)行器、控制器部分，學(xué)生無(wú)法全面了解新技術(shù)。為克服這一問(wèn)題需要在教學(xué)過(guò)程中使學(xué)生了解到自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在的難點(diǎn)，引入解決方案并在實(shí)訓(xùn)時(shí)進(jìn)行實(shí)踐。通過(guò)實(shí)踐來(lái)掌握具體硬件包括傳感器、執(zhí)行器對(duì)算法及控制的影響，進(jìn)一步深入理解智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)。

（2）面向應(yīng)用、找準(zhǔn)定位

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)遷移應(yīng)用較為廣泛，不僅僅可以應(yīng)用到自動(dòng)駕駛領(lǐng)域還可以降維應(yīng)用在物流小車、自動(dòng)清掃車等領(lǐng)域并且未來(lái)具有較大的市場(chǎng)前景，能夠增加學(xué)生就業(yè)機(jī)會(huì)。技術(shù)共性較強(qiáng)，使用的算法、傳感器、執(zhí)行器、控制器有共同性，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中可以適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化自身知識(shí)結(jié)構(gòu)，并針對(duì)特定場(chǎng)景下的應(yīng)用進(jìn)行學(xué)習(xí)和嘗試，在較為簡(jiǎn)單的道路環(huán)境中進(jìn)一步理解相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。

（3）差異競(jìng)爭(zhēng)、求同存異

智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)涉及部分技術(shù)和計(jì)算機(jī)專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)有所重合。在此背景下需要充分發(fā)揮汽車專業(yè)特有的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)燃油汽車和新能源汽車結(jié)構(gòu)原理掌握的情況下，利用對(duì)汽車結(jié)構(gòu)、汽車電氣電控系統(tǒng)的良好認(rèn)知進(jìn)一步掌握自動(dòng)駕駛功能在汽車上的具體應(yīng)用。相對(duì)其他專業(yè)更理解汽車電控系統(tǒng)構(gòu)架及原理能夠更快的適應(yīng)工作需求。

3 實(shí)訓(xùn)課程體系

根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)狀主要針對(duì)智能化進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程體系的構(gòu)建，并參考智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測(cè)與運(yùn)維職業(yè)技術(shù)等級(jí)要求，針對(duì)自動(dòng)駕駛L2級(jí)別輔助駕駛技術(shù)制定實(shí)訓(xùn)方案，使學(xué)生能夠同時(shí)達(dá)到等級(jí)要求[5][6]。

實(shí)訓(xùn)主要包括四個(gè)模塊分別為模塊1智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知模塊、模塊2 ADAS系統(tǒng)檢修模塊、模塊3車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢修模塊、模塊4智能座艙系統(tǒng)認(rèn)知模塊。

模塊1智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知模塊主要能夠讓學(xué)生充分了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車和傳統(tǒng)汽車的主要區(qū)別，包括環(huán)境感知、定位傳感器、電控構(gòu)架結(jié)構(gòu)、執(zhí)行器等。并展示相關(guān)功能讓學(xué)生充分的認(rèn)知自動(dòng)駕駛的使用方法及使用條件等。

模塊2 ADAS系統(tǒng)檢修模塊主要包括感知系統(tǒng)檢測(cè)與維修、控制系統(tǒng)檢測(cè)與維修、執(zhí)行系統(tǒng)檢測(cè)與維修。針對(duì)車規(guī)級(jí)傳感器、執(zhí)行器進(jìn)行故障的檢測(cè)與維修，包括視覺(jué)傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、線控系統(tǒng)檢修。

模塊3車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢修模塊主要包括目前汽車主流總線技術(shù)包括CAN總線、LIN總線、MOST總線系統(tǒng)相關(guān)檢測(cè)與維修，此部分和傳統(tǒng)燃油車以及新能源汽車相似，可以使用現(xiàn)有資源進(jìn)行整合。另外還包括模塊4智能座艙系統(tǒng)認(rèn)知模塊讓學(xué)生了解智能座艙、語(yǔ)音識(shí)別、智能交互等新功能。

實(shí)訓(xùn)主要使用智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)并輔助使用新能源汽車進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以讓學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能性認(rèn)知、感知傳感器安裝、調(diào)試、檢測(cè)、標(biāo)定操作訓(xùn)練，并完成相應(yīng)工單。對(duì)于車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以對(duì)CAN總線進(jìn)行檢測(cè)同時(shí)能夠了解汽車線控系統(tǒng)工作原理。并輔助使用新能源汽車對(duì)CAN總線、LIN總線、MOST總線進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)實(shí)訓(xùn)。智能座艙系統(tǒng)通過(guò)使用具有智能座艙配置的混合動(dòng)力汽車進(jìn)行認(rèn)知和檢測(cè)實(shí)訓(xùn)。

通過(guò)上述方法有效結(jié)合了智能網(wǎng)聯(lián)汽車、新能源汽車之間的共同點(diǎn)，又能體現(xiàn)之間的不同技術(shù)，讓學(xué)生能夠更好的掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)。

為了能夠讓學(xué)生更好的了解新技術(shù)，搭建感知系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使用具有i7處理器和RTX30系列顯卡作為計(jì)算主機(jī)運(yùn)行先進(jìn)開(kāi)源算法，配合激光雷達(dá)包括多線激光雷達(dá)和單線激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)、視覺(jué)傳感器以及深度視覺(jué)傳感器。能夠從訓(xùn)練、推理環(huán)節(jié)展現(xiàn)算法如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)的目標(biāo)檢測(cè)、車道線識(shí)別、行人檢測(cè)等功能。激光雷達(dá)點(diǎn)云檢測(cè)效果展現(xiàn)、目標(biāo)識(shí)別等算法展現(xiàn)，該平臺(tái)能夠充分展示傳感器、執(zhí)行器對(duì)算法的影響，也能夠讓學(xué)生進(jìn)一步理解系統(tǒng)工作原理。

感知系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)使用Ubuntu操作系統(tǒng)，配合使用ROS系統(tǒng)框架，能夠讓學(xué)生運(yùn)行算法并簡(jiǎn)單了解節(jié)點(diǎn)之間的工作原理。通過(guò)實(shí)訓(xùn)學(xué)生能夠建立下一代汽車電控系統(tǒng)框架概念。

4 結(jié)語(yǔ)

在“1+X”制度背景下，結(jié)合目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀，為滿足人才能提升需求，提高人才培養(yǎng)效率。提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案，能夠結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車和新能源汽車的共同教學(xué)特點(diǎn)，又能突出智能網(wǎng)聯(lián)新技術(shù)，提高職業(yè)綜合能力培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型技術(shù)人才。為了進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)新技術(shù)的理解及興趣，搭建感知系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，充分展示傳感器視角的真實(shí)世界，進(jìn)一步提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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