汽车智能技术与应用

本书是根据“十四五”职业教育国家规划教材编写标准与高等职业学校专业教材编写标准编写的，主要面向高等职业院校的汽车技术运用与新能源汽车技术专业人才的培养，以及社会专业培训机构与行业专业人士参考阅读等。

智能网联汽车是集环境感知、决策规划、多层次辅助驾驶等功能于一体的综合性移动机器人系统，其实现的技术较为复杂，集成了计算机技术、现代智能传感器技术、信息融合技术、通信技术、人工智能技术和自动控制技术等。通过信息感知识别与融合、行为决策与路径规划、车载线控底盘等技术实现无人驾驶车辆的自动控制，具有道路障碍物自动识别、自动报警、自动制动、安全距离自动保持、车速和巡航控制等功能，并可以使车辆与外部节点连接，实现信息共享和协同控制，打造环保、节能、安全舒适的新型智能汽车。

为解决高端人才培养问题，普及智能网联汽车知识，在本书融入了完整的汽车智能网联应用技术，并编写了智能网联汽车常见关键技术的故障维修内容，既可以满足相关知识与技能的学习，又可为日常工作中车辆问题的排查提供技术性参考，与已出版的《车联网技术与应用》（ISBN:9787111676065）的知识结构互补，以满足知识点学习的基本要求，并拓宽实际应用需求。本书共分为10章，主要包括智能网联汽车技术介绍、无人驾驶汽车传感器技术、雷达传感器在无人驾驶汽车的应用、智能汽车驾驶感知与路径规划、无人驾驶决策与控制、底盘线控系统、汽车导航与高精地图、ADAS技术与应用、智能座舱与车载计算平台、车载嵌入式操作系统应用等内容。

本书内容新颖、知识面广、重点难点处理得当、语言通俗易懂，是一本非常实用的教材，有助于促进我国智能网联汽车技术发展和职业人才的培养，改善目前该领域教学用书不足的状况，为职业院校的教学发展和专业体系建设提供有力的支持。

在本书编写过程中，参考了一些专业技术文献和资料，在此向相关的作者表示衷心的感谢！由于编者水平有限，疏漏之处在所难免，恳请广大专家和读者提出宝贵的修正意见和建议。

编 者

本书从原理、应用及维修多个维度全面阐述了智能汽车关键技术，深入地剖析了这个复杂的系统。

本书共分10章。在第1章中阐述了智能网联汽车的基本定义与智能等级划分，以及我国智能网联汽车技术发展方向。在第2章中介绍了车速传感器、曲轴位置传感器、线性节气门位置传感器、车身高度传感器、进气压力传感器、氧传感器、空气流量传感器、MENS惯性传感器、视觉传感器、听觉传感器等车载常用传感器的技术原理与应用方法。第3章介绍了超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达技术原理与标定方法，第4章介绍了智能汽车驾驶感知与路径规划，第5章介绍了无人驾驶决策与控制，第6章介绍了底盘线控系统结构原理与常见故障的维修，第7章介绍了汽车导航与高精地图技术，第8章介绍了ADAS技术应用与维修，第9章介绍了智能座舱与车载计算平台以及其他智能电控系统的应用，第10章介绍了车载Linux、Android、ROS操作系统的技术架构与应用。

本书可作为高等职业院校及应用型本科汽车类专业、汽车智能技术专业的相关课程教材，也可作为社会相关机构的技术培训与车辆维修参考用书。

朱升高，车辆工程专业，大学本科，两个汽车专业教学资源库的开发与建设者。有30年的工作经历，先后服务过宝马、奥迪、保时捷等汽车品牌，2005年转入汽车职业教育行业，有丰富的技术经验、职业培训经验与教学经验，先后编写过近30本汽车专业教材，例如，《车联网技术与应用》《汽车智能网联技术与应用》《电动汽车电池管理系统原理与维修》《汽车4S店销售服务与运营管理》《二手车评估与经营管理》《彩色图解汽车美容与装饰》《汽车售后服务与运营管理》等教材，深受广大师生的好评。

前言
第1章 智能网联汽车技术介绍1

1.1 汽车智能化与网联化的定义及标准1
1.1.1 智能网联汽车基本定义1
1.1.2 无人驾驶汽车智能等级划分5
1.1.3 智能网联汽车标准法规的制定7

1.2 我国智能网联汽车技术的发展方向9
1.2.1 汽车智能化9
1.2.2 汽车网联化10
1.2.3 汽车共享化15
思考题17
第2章 无人驾驶汽车传感器技术18

2.1 常用车载传感器在无人驾驶汽车中的应用18
2.1.1 车速传感器18
2.1.2 曲轴位置传感器19
2.1.3 线性节气门位置传感器20
2.1.4 车身高度传感器22
2.1.5 进气压力传感器22
2.1.6 发动机冷却液温度传感器23
2.1.7 氧传感器24
2.1.8 空气流量传感器25
2.1.9 MENS惯性传感器26

2.2 视觉传感器在无人驾驶汽车中的应用27
2.2.1 视觉传感器种类27
2.2.2 视觉传感器的应用34
2.2.3 视觉传感器标定39

2.3 听觉传感器在无人驾驶汽车中的应用46
2.3.1 声音感知46
2.3.2 音频识别48
思考题50
第3章 雷达传感器在无人驾驶汽车的应用51

3.1 超声波雷达51

3.2 毫米波雷达53
3.2.1 车载毫米波雷达种类53
3.2.2 车载毫米波雷达工作原理55
3.2.3 毫米波雷达校准与标定57

3.3 激光雷达63
3.3.1 车载激光雷达应用类型63
3.3.2 激光雷达工作原理66
3.3.3 激光雷达的标定71
3.3.4 激光雷达在应用中的常见问题75
思考题76
第4章 智能汽车驾驶感知与路径规划77

4.1 环境感知与信息融合77

4.2 深度学习算法在图像处理中的应用85
4.2.1 目标识别87
4.2.2 语义分割89
4.2.3 立体视觉与场景流91
4.2.4 视觉里程计算法93
4.2.5 目标跟踪94

4.3 无人驾驶汽车目标检测96

4.4 无人驾驶路径规划97
4.4.1 无人驾驶路径规划层97
4.4.2 全局路径规划算法98
4.4.3 局部路径规划算法101
4.4.4 车道级路径规划103

4.5 智能协同定位与目标跟踪105
思考题108
第5章 无人驾驶决策与控制109

5.1 汽车驾驶行为预测109

5.2 自由度力学模型112

5.3 车辆横向与纵向控制115
思考题120
第6章 底盘线控系统121

6.1 线控制动系统121
6.1.1 线控制动系统结构与原理121
6.1.2 线控制动系统常见故障维修126

6.2 线控转向系统129
6.2.1 线控转向系统结构与原理129
6.2.2 线控转向系统常见故障维修132

6.3 线控驱动系统136
6.3.1 线控驱动系统结构与原理136
6.3.2 线控驱动系统常见故障维修137

6.4 线控悬架系统138
6.4.1 线控悬架系统结构与原理138
6.4.2 汽车主动悬架系统常见故障维修140

6.5 基于电动汽车的线控底盘技术应用140
思考题142
第7章 汽车导航与高精地图144

7.1 基于卫星定位技术的导航系统144
7.1.1 汽车导航技术的类型144
7.1.2 卫星通信与定位方法146

7.2 惯性导航定位技术应用149
7.2.1 惯性导航定位的作用与结构组成149
7.2.2 惯往导航系统类型152
7.2.3 卡尔曼滤波器与融合定位技术在自动驾驶中的应用154
7.2.4 GPS与惯性导航信息融合定位156

7.3 汽车车载导航系统159
7.3.1 车载GPS导航系统作用与结构组成159
7.3.2 汽车导航系统常见故障维修161

7.4 高精度地图161
7.4.1 高精度地图的作用与原理162
7.4.2 高精度地图的采集与生产167
7.4.3 高精度地图的应用170
思考题171
第8章 ADAS技术与应用173

8.1 ADAS技术简述173

8.2 预警类辅助驾驶系统175
8.2.1 预警类辅助驾驶系统主要功能175
8.2.2 预警类辅助驾驶系统主要功能应用177

8.3 控制类辅助驾驶系统190
8.3.1 控制类辅助驾驶系统主要功能190
8.3.2 控制类辅助驾驶系统主要功能应用191
思考题211
第9章 智能座舱与车载计算平台213

9.1 人机交互213

9.2 抬头显示系统217

9.3 智能座椅219

9.4 智能座舱220

9.5 车载计算平台226

9.6 其他智能控制系统231
9.6.1 智能照明系统231
9.6.2 地形管理系统233
9.6.3 胎压监测系统234
9.6.4 智能电源管理系统236
9.6.5 防盗系统236
9.6.6 电子制动控制系统238
思考题240
第10章 车载嵌入式操作系统应用241

10.1 Linux操作系统在智能网联汽车中的应用241
10.1.1 Linux内核及驱动241
10.1.2 Android框架242

10.2 ROS在智能网联汽车中的应用244
10.2.1 ROS技术架构245
10.2.2 ROS在无人车辆上的应用248
10.2.3 Rviz 3D图形可视化工具的应用251
思考题252
参考文献253

1.《汽车智能技术与应用》一书从智能网联汽车、无人驾驶汽车、雷达传感器、智能座舱 、汽车导航、高精地图、车载计算平台等方面深入剖析智能汽车这一复杂系统，全面阐述智能汽车关键技术。
2.《汽车智能技术与应用》一书注重理论与实践的结合，力求将科研、学术成果总结提炼、归纳梳理成完整的知识结构体系，便于读者参考学习。
3.《汽车智能技术与应用》一书内容新颖、知识面广、重点难点处理得当、语言通俗易懂，是一本非常实用的高职高专教材。