高職院校智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)室建設(shè)探索與實踐

高福友

（杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023）

隨著人工智能技術(shù)、計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)等前沿科學(xué)技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)汽車概念也發(fā)生了翻天覆地的變化，智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代已經(jīng)來臨。隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的興起，產(chǎn)業(yè)對技能型人才的需求與日俱增，智能網(wǎng)聯(lián)汽車教學(xué)涉及多方面技術(shù)的融合，實訓(xùn)條件主要基于智能網(wǎng)聯(lián)“感知、決策和控制”三項關(guān)鍵智能技術(shù)進行建設(shè)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)室建設(shè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生扎實的汽車電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)理論，以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的應(yīng)用、智能終端設(shè)備的測試、裝調(diào)、運維等職業(yè)能力[1-3]。

1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)室建設(shè)的必要性分析

1.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展

以自動駕駛為目標(biāo)的汽車信息化、網(wǎng)絡(luò)化、共享化、智能化技術(shù)日趨成熟，智能網(wǎng)聯(lián)汽車得到了高速發(fā)展。隨著傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的發(fā)展變化日新月異。盡管目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車L1、L2已全面走進市場，并努力打造 L3 和 L4 級別的自動駕駛，但就智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而言仍是個新生事物，就關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)突破而言還是個無人區(qū)，就大批量產(chǎn)業(yè)化而言也是一個新賽道。世界各國都高度重視智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對于我國汽車產(chǎn)業(yè)來說，這既是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也是一次難得的歷史機遇[4-5]。

1.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才需求

無論是產(chǎn)業(yè)還是技術(shù)的發(fā)展，人才都是智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的關(guān)鍵。目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才需求缺口巨大、人才培養(yǎng)滯后、智能汽車相關(guān)技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)化服務(wù)領(lǐng)域人才嚴(yán)重不足。當(dāng)前，汽車行業(yè)對“復(fù)合型”人才的要求更高、更全面、更深入?！捌?信息技術(shù)+通信”高層次復(fù)合型人才非常稀缺，培養(yǎng)高端復(fù)合型人才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

在教育部批準(zhǔn)的職業(yè)技能等級證書名單中，《智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試裝調(diào)職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)》《智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運維職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)》進入1+X證書制度試點工作，以上兩項職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了智能網(wǎng)聯(lián)職業(yè)技能的等級，闡明了相關(guān)企業(yè)崗位工作規(guī)范及其職業(yè)技能要求。每項技能等級標(biāo)準(zhǔn)均包含“初級、中級、高級”，適用于智能網(wǎng)聯(lián)職業(yè)技能等級培訓(xùn)與考核[6]。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)教學(xué)平臺建設(shè)內(nèi)容

2.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)教學(xué)平臺總體構(gòu)架

智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺致力于培養(yǎng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)裝、調(diào)、測試、檢測、運維領(lǐng)域的初、中、高多層級技能型人才，將產(chǎn)業(yè)鏈條中對技能人才的各類需求場景還原到教學(xué)課堂。智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)室努力打造集教學(xué)、實訓(xùn)、體驗、培訓(xùn)、競技、評價等于一體的車路云技術(shù)高技能專業(yè)人才培養(yǎng)平臺，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)、制造產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才[7-8]。

智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺采用“三橫兩縱”式設(shè)計。其中“三橫”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)支撐基礎(chǔ)三大智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術(shù)，是教學(xué)平臺的核心知識與技能體系；“兩縱”包含基礎(chǔ)設(shè)施與專業(yè)課程，是支撐智能網(wǎng)聯(lián)專業(yè)的兩大重要支柱。

“三橫兩縱”相互交叉，確保了分布式智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺與智能網(wǎng)聯(lián)核心技術(shù)緊密結(jié)合，讓學(xué)校智能網(wǎng)聯(lián)專業(yè)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合，同時專業(yè)課程與基礎(chǔ)設(shè)施一一對應(yīng)，讓理論與實訓(xùn)緊密融合。“三橫兩縱”分布式智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺設(shè)備組成如圖1所示。

圖1 分布式智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺設(shè)備組成

2.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)教學(xué)平臺構(gòu)建

教學(xué)平臺基礎(chǔ)設(shè)施由以下三大核心模塊搭配三大輔助模塊組成。三大核心模塊分別為車輛基礎(chǔ)平臺、無人駕駛改裝模塊、智能感知與交互改裝模塊；三大輔助模塊包含基礎(chǔ)工具與物料存取模塊、測試輔助模塊、主題軟裝模塊?；A(chǔ)設(shè)施組成如圖2所示。

圖2 智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺基礎(chǔ)設(shè)施

車輛基礎(chǔ)平臺采用分布式模塊設(shè)計，每個分布式模塊以小型可駕駛車輛為核心，支持 6～12名學(xué)生開展理論學(xué)習(xí)與實踐操作。借助無人駕駛改裝模塊、智能感知與交互改裝模塊與基礎(chǔ)工具與物料存取模塊，學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下改造線控底盤，并在車輛上增設(shè)激光雷達等關(guān)鍵感知、決策與控制模塊，實現(xiàn)車輛無人駕駛裝、調(diào)、檢修等智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)核心技能學(xué)習(xí)。分布式智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺教室三維圖如圖3所示，平面圖如圖4所示。

圖3 分布式智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺教室三維圖

圖4 分布式智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺教室平面圖

3 智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺各模塊介紹

3.1 車輛基礎(chǔ)平臺

車輛基礎(chǔ)平臺核心為賽車（教學(xué)版），此外每個平臺均配套賽車替換配件、常用機械零件。車輛基礎(chǔ)平臺是學(xué)生學(xué)習(xí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的基礎(chǔ)載體，不僅可以在智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)知識教學(xué)時提供直觀感知，同時也為課程實訓(xùn)提供了豐富的改裝升級空間。

每個車輛基礎(chǔ)平臺可供 6～12名學(xué)生同時使用，在實訓(xùn)過程中，學(xué)生可以分工協(xié)作完成車輛基礎(chǔ)平臺裝、調(diào)、測試、檢測、運維的關(guān)鍵作業(yè)過程，將實際應(yīng)用等場景還原至教學(xué)課堂。

3.2 無人駕駛改裝模塊

智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的終極目標(biāo)是實現(xiàn)無人駕駛，無人駕駛模塊是根據(jù)乘用車無人駕駛基本原理改裝的，配置激光雷達套件、深度攝像頭套件、毫米波雷達及標(biāo)定套件、線控底盤改裝執(zhí)行機構(gòu)及驅(qū)動套件等關(guān)鍵設(shè)備。

3.3 智能感知與交互改裝模塊

智能感知與交互改裝模塊主要幫助學(xué)生了解傳感器，動手完成部分ADAS技術(shù)原型裝調(diào)以及交互類實訓(xùn)。智能感知與交互改裝模塊包含智能傳感器系列套件、人機交互模塊套件以及嵌入式主控平臺。借助以上系列套件，學(xué)生可以全面學(xué)習(xí)汽車智能感知過程中使用的各類傳感器基礎(chǔ)原理，同時可以親手將傳感器裝配在汽車上，完成電路連接、燒錄程序后，通過測試調(diào)整傳感器位置、接線以及軟件程序參數(shù)。

4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)教學(xué)平臺核心特色

4.1 支持全員實操的分布式教學(xué)環(huán)境

適合 6～12名學(xué)生分工協(xié)作實操的分布式教學(xué)環(huán)境，不僅可以在理論教學(xué)過程中幫助學(xué)生結(jié)合實物加深對基礎(chǔ)知識的理解，同時能夠讓每一位學(xué)生全程深度參與到各實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，幫助學(xué)生真正掌握智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)需求的各類核心技能。

4.2 智能網(wǎng)聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)全覆蓋

智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺涵蓋了感知、決策、控制三大無人駕駛汽車核心技術(shù)，融入了高級輔助駕駛的系列智能傳感器以及人機交互領(lǐng)域最重要的語音識別、圖像識別技術(shù)，全方位解構(gòu)智能網(wǎng)聯(lián)汽車。

4.3 模塊化課程與實訓(xùn)設(shè)計

智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺將每一個實訓(xùn)任務(wù)都作了模塊化拆解，學(xué)生每一次完成的實訓(xùn)成果都可以直接裝車并發(fā)揮作用。從底盤的線控改造，到關(guān)鍵傳感器裝車標(biāo)定調(diào)試，再到校園環(huán)境建圖與無人駕駛測試，學(xué)生按部就班地完成每一個實訓(xùn)內(nèi)容后，一輛具備無人駕駛能力的車輛也隨之完成。

4.4 具有高改裝潛力的基礎(chǔ)平臺

小型可駕駛車輛作為車輛基礎(chǔ)平臺的核心，不僅充分體現(xiàn)了智能網(wǎng)聯(lián)汽車裝、調(diào)、測試、檢測、運維的關(guān)鍵作業(yè)過程，而且其自身極高的改裝潛力也為車輛智能化改裝升級帶來豐富的實踐操作空間。

借助分布式智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)平臺，學(xué)生可以在實踐中鞏固理論，將理論知識賦予實踐，由淺入深地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識、掌握核心技能，為考取“智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試裝調(diào)職業(yè)技能證書”“智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運維職業(yè)技能證書”打好基礎(chǔ)的同時，也為未來步入工作崗位打下堅實的理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)[9-10]。

5 結(jié)語

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是多學(xué)科前沿技術(shù)發(fā)展融合以及最新工業(yè)革命的產(chǎn)物，它突破了傳統(tǒng)汽車概念，涉及電子技術(shù)、人工智能、通信技術(shù)、控制技術(shù)等多個領(lǐng)域。智能網(wǎng)聯(lián)汽車實訓(xùn)室建設(shè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)理論，能夠動手操作智能傳感器、計算平臺、智能座艙系統(tǒng)、底盤線控執(zhí)行系統(tǒng)進行裝配、調(diào)試和標(biāo)定等，正確使用檢測軟件，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車 ADAS、車輛通信系統(tǒng)等常見故障能夠診斷與排除。