《智能汽车传感器技术》教案 诸论.docx

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《智能汽车传感器技术》教案

课时分配表

章序

课程内容

课时

备注

1

绪论

1

2

超声波雷达技术

6

3

毫米波雷达技术

6

4

激光雷达技术

6

5

视觉传感器技术

6

6

组合导航技术

9

7

多传感器融合技术

6

合计

40

课题

绪论

课时

1课时（45min）

教学目标

知识目标：

（1）了解智能传感器的基本概念、特点和功能

（2）了解智能汽车传感器的常见类型

（3）了解智能汽车传感器的应用领域

技能目标：

（1）理解智能传感器对智能汽车的重要意义

（2）能够对智能传感器形成大致的认识

素质目标：

培养学生不断探索和创新的科技自信

教学重难点

教学重点：智能传感器的特点和功能，智能汽车传感器的常见类型和应用领域

教学难点：对智能汽车传感器形成大致清晰的认识

教学方法

讲授法、问答法、讨论法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

新课预热

【教师】自我介绍，与学生简单互动，介绍课程定位、内容安排、考核要求等

【学生】聆听、互动

【学生】讲述智能汽车传感器的应用案例，强调学习本课程的意义

【学生】聆听、思考、理解

问题导入

【教师】播放课件中的“智能驾驶离了传感器可不行”视频，并提出以下问题：

（1）什么是智能传感器？

（2）超声波雷达常用于什么场合？

【学生】观看、思考、举手回答

传授新知

【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解传感器与智能传感器的概念，智能传感器的特点和功能，智能汽车传感器的类型和应用等知识

0.1智能传感器概述

0.1.1传感器与智能传感器

【教师】利用多媒体展示“传感器的组成”图片（详见教材），并进行讲解

传感器是一种检测装置，能够将检测到的特定信息转换为控制系统可用的电信号，以实现信息的传输、处理、存储、显示、记录、控制等功能。国家标准GB/T7665—2005《传感器通用术语》对传感器的定义是：能感受被测量并按照一定的规律转换为可用输出信号的器件或装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源4部分组成，如图所示。

智能传感器是一种可与外部系统进行双向通信，用于发送测量信息和状态信息，接收和处理外部命令的传感器。它在传统传感器的基础上增加了微处理器（或微型计算机），不仅可对传感器内部行为进行调节，还可充分利用微处理器的计算和存储能力来完成对数据的采集和处理。

【教师】利用多媒体展示“智能传感器的组成”图片（详见教材），并进行讲解

智能传感器的组成如图所示。在工作时，传感器将被测量转换为电信号，电信号在经过预处理器的A/D转换后被送入微处理器。微处理器不仅可对测量数据进行存储、计算等，还可将相应的信息反馈至传感器，从而实现对传感器的调节，提升传感器的数据采集性能。

【教师】随机邀请学生回答以下问题：

智能传感器如何实现的智能化操作？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生的回答

智能传感器可以通过微处理器驱动，具备通信、板载诊断等功能，可以实现智能化操作。例如，在智能手机、人工智能/机器人、AR/VR、无人机、智能穿戴、智能家居和智能汽车/自动驾驶等领域中，智能传感器都起到了关键作用。

0.1.2智能传感器的特点

相较于传统传感器，智能传感器有如下特点。

（1）高精度。传统传感器容易出现输入输出的非线性误差、幅度误差、零点误差、正反行程误差等确定性系统误差。而智能传感器具有信息处理功能，不仅能够通过软件修正此类误差，还可适当地补偿随机误差，从而降低噪声、提高检测精度。

（2）高可靠性。智能传感器可自动修正某些由环境因素导致的系统特性漂移（如零点漂移、灵敏度漂移等），从而提高了抗干扰能力。同时，它能够对外部信息进行自动收集、数据处理、逻辑判断、功能计算等，大大提高了稳定性。

（3）多功能。智能传感器能够实现多参数、多传感器综合检测，并通过编程来改变使用的范围；具有自适应功能，输出数据的范围可根据检测对象和检测条件的变化而变化；具有多种数据输出形式（如PIO、RS-232、IEE-488等），能够适配多种应用系统；具有数字通信接口，可直接将数据送入远程计算机。

（4）高性价比。在同等精度要求下，与功能单一的传统传感器相比，智能传感器的性价比较高，尤其是在集成了成本相对较低的单片机后，智能传感器的性价比优势更加明显。

0.1.3智能传感器的功能

智能传感器具有以下功能。

（1）自校准功能。在用户输入零值或某一标准量值后，智能传感器通过软件的自校准功能可自动实现在线校准。

（2）自补偿功能。智能传感器可对非线性误差、温度漂移、时间漂移等进行自动补偿。

（3）自诊断功能。接通电源后，智能传感器可进行自检