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智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台建设方案

发布时间:2023-06-08

编辑人:灵图互动

阅读量:226

以往车辆工程专业虚拟仿真实验平台只能有效地提高学生对车辆结构、原理、设计、性能测试与制造等相关理论知识和实践能力的培养质量和教学效果。但是在现今智能网联汽车的大背景下,车辆工程专业的学生也应该掌握环境感知、智能决策、控制执行以及系统设计等相关理论知识和实践能力。传统车辆工程专业虚拟仿真实验平台无法满足对环境感知、智能决策、控制执行以及系统设计等智能网联汽车相关理论教学和实践培训的需求。因此,非常有必要在传统车辆工程专业虚拟仿真实训平台的基础上,增加智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台。由此出现了智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台的新“三横两纵”技术架构。

智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台

1. 智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台“三横两纵”架构设计

1.1 智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台“三横”

“三横”指得是车辆关键技术、信息交互关键技术与基础支撑关键技术,(1)车辆关键技术包括环境感知、智能决策、控制执行以及系统设计等技术;(2)信息交互关键技术包括专用通信与网络技术、大数据运控基础平台技术以及车间协同技术等技术;(3)基础支撑技术包括人工智能技术、安全技术以及高精度地图定位技术等技术。

1.2 智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台“两纵”

“两纵”指得是支持智能网联汽车发展的车载平台与基础设施。

智能网联汽车的研究开发与测试过程中需要系统动力学软件、场景建模软件、传感器建模软件以及控制器建模软件等多个专业软件来支撑。对学生开展上述软件的教学和培训需要非常高的时间和金钱成本。建立合理的智能网联汽车虚拟实训平台可以让学生不受时间和空间的限制自主完成智能网联汽车技术的学习和虚拟仿真实训任务,提高教学质量和教学效率,同时有利于开展线上线下混合式教学以及“问题和项目为导向”的“探究式”教学等多个相关理论和实训课程的先进教学方法。

基于智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台,将智能网联汽车的“环境感知、智能决策、控制执行”等算法开发和虚拟仿真测试验证的相关理论知识、方法和工程经验有机地融合到智能网联汽车的“教”与“学”环节。

(1)教师操作端:包括个人中心、任务发布、仿真建模操作模块、传感器建模模块、场景建模模块、控制器建模模块、仿真测试模块、成绩评定。教师在教师操作端上传自动驾驶虚拟仿真实训的任务,发布需要仿真的自动驾驶系统的功能、本次仿真实训的目标以及评分标准,同时根据教学任务在相应功能模块进行实训演示,最后通过教师操作端查阅学生实训的结果数据,并进行评价。

(2)学生操作端:包括个人中心、仿真建模操作模块、汽车动力学建模模块、传感器建模模块、场景建模模块、控制器建模模块、仿真测试模块、作业上传。学生在学生操作端认领虚拟仿真实训任务,进入相应的仿真模块进行实训操作,并保存和上传实训的结果数据。

智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台“三横两纵”架构设计

2. 智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台的教学方法

智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台,采用“线上-线下”相结合以及“理论-实践”相结合的混合式教学。通过案例教学、任务教学以探究式教学等多种方式开展“教、学、做”理实一体化教学模式,将以学生为中心的教学方式落到实处,培养科研兴趣,夯实知识基础,提高创新能力。基于智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台的教学过程可规划为线上线下理论教学、单一浸入式实训和小组团队项目式实训三个环节。

2.1 智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台线上线下理论教学

线下理论教学过程中遇到抽象难懂的理论模型或数学公式,通过线上建立模型,并以仿真动画的方式给学生深入讲解理论模型背后的含义,加深学生对理论知识的理解和掌握。

2.2 智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台单一浸入式实训

分别对“驾驶场景”“视觉传感器”“毫米波雷达”“激光雷达”“车辆识别”“行人识别”“道路识别”“交通标志识别”“交通信号灯识别”“导航定位”“车辆运动控制”等知识点进行浸入式的仿真实践训练。

2.3 智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台小组团队项目式实训

分别针对“前向碰撞预警系统”“车道保持辅助系统”“自动制动辅助系统”“自适应巡航控制系统”以及“路径跟踪系统”等项目进行小组团队仿真实训,以小组为单位确认工作任务和实施方案,确认小组成员分工,最后进行整体项目实践的考核。

智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台的教学方法

智能网联汽车虚拟仿真实训教学平台可以弥补许多真实实验项目受场地、成本、安全等因素制约的缺陷,解决了目前学生工程实践能力缺乏和创新意识淡薄的核心问题,缓解了教学内涵相对于产业发展水平滞后的现状,对于探索专业教学新模式、培养创新型人才具有重要而深远的意义。

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