前言
通信、互联网、大数据、云计算和人工智能等新型信息与通信技术飞速发展,推动汽车产业随之变革。汽车朝着电动化、智能化,网联化、共享化方向发展。汽车的智能化是将人工智能技术应用于汽车,让机器来代替驾驶员完成对汽车的操作与控制,推动自动驾驶的发展;汽车网联化则是物联网在汽车与交通中的应用,将交通数据信息进行协同和共享,解决了智能化中感知数据不足,以及驾驶决策的依据不够全面等问题。智能汽车正是汽车智能化和网联化结合的产物,通过将人工智能技术与现代通信技术结合以实现车与人、车与车、车与路以及车与云之间的数据及信息交换。智能车联网使汽车不单单是一种交通工具,还是一个联网的可行走的智能终端,可实现车载信息服务、车辆数据信息服务和自动驾驶等应用。智能车联网带来了汽车产业的转型升级,正在改变人类的生活方式。智能车联网技术已经突破了汽车行业的范畴,成为涉及汽车、通信和互联网等多学科领域的综合体系。本书首先介绍智能汽车的定义、体系结构、发展趋势等;重点介绍智能汽车关键技术,包括环境感知技术、无线通信技术、车载网络技术、导航定位技术、先进驾驶辅助技术、安全技术、路径规划技术、运动控制技术等。通过本书的学习,读者能全面掌握智能汽车涉及的新知识及新技术。本书由高校教师和企业专家联合编撰,高校编写人员包括上海师范大学天华学院石玲、邵友林、丁成林,企业编写人员包括范钱旺博士。在编撰过程中,编者参考了许多优秀的书籍和其他资料,在此向本书所借鉴、参考的所有文献的作者表示衷心的感谢。书中部分图片来源于网络,在此也向图片的原创者表示感谢。
商品简介
本书全面介绍智能汽车的定义、体系结构、发展趋势;重点介绍智能汽车关键技术,包括环境感知技术、无线通信技术、车载网络技术、导航定位技术、先进驾驶辅助技术、安全技术、路径规划技术、运动控制技术等。本书内容新颖、语言简洁、图文并茂,通俗易懂,实用性强,可作为高等院校汽车类专业,包括车辆工程、汽车服务工程、智能车辆工程、交通运输等专业的教材,也可作为从事汽车相关领域工程技术人员的参考书。
作者简介
近五年来,作为第一负责人承担学院和市教委的教学改革项目共5项。包括2019年上海市重点课程建设项目、2017上海市国内访学项目等。积极参与各类教学改革项目共5项。作为主要项目成员,参与上海市属高校应用型本科试点专业、高本贯通及中本贯通专业建设申报和研究工作。近五年来发表教改和科研论文13篇。其中1篇ISTP检索,2篇核心期刊。主编教材《电动汽车概论》、《汽车发动机构造》等2本,参编教材《汽车维修典型项目应用教程》等,自编教材《汽车构造实验指导书》等。
目录
第1章绪论(1)1.1智能汽车概述(1)1.1.1智能汽车的产生(1)1.1.2智能汽车特点(3)1.1.3智能汽车驾驶自动化分级(3)1.2智能汽车发展历程(8)1.3智能汽车体系结构(20)1.3.1智能汽车的价值链(20)1.3.2智能汽车技术链(20)1.3.3智能汽车的产业链(22)1.4智能汽车关键技术(23)1.4.1智能汽车关键零部件(23)1.4.2智能汽车关键技术(23)1.5智能汽车发展趋势 (30)练习题(31)第2章智能汽车环境感知技术(33)2.1环境感知概述(33)2.1.1环境感知简介(33)2.1.2环境感知对象(34)2.1.3环境感知传感器(35)2.2视觉传感器(37)2.2.1视觉传感器分类(37)2.2.2视觉传感器工作原理(40)2.2.3视觉传感器参数、特点及作用(44)2.2.4计算机视觉算法(45)2.3激光雷达(47)2.3.1激光雷达概述(47)2.3.2激光雷达的工作原理(49)2.3.3激光雷达的参数、特点及作用(52)2.3.4激光雷达算法(54)2.4毫米波雷达(55)2.4.1毫米波雷达概述(55)2.4.2毫米波雷达工作原理(56)2.4.3毫米波雷达参数、特点及作用(59)2.4.4毫米波雷达算法(61)2.5超声波雷达(62)2.5.1超声波雷达概述(62)2.5.2超声波雷达工作原理(63)2.5.3超声波雷达参数、特点及作用(64)2.6传感器融合技术(65)2.6.1传感器融合概述(65)2.6.2传感器融合的方案(68)2.6.3多传感器融合算法(69)练习题(69)第3章智能汽车无线通信技术(71)3.1车联网技术的基本概念(71)3.1.1智能网联汽车网络的构成(71)3.1.2智能网联汽车网络的特点(72)3.2车载无线通信技术(72)3.2.1车载无线通信技术的分类(72)3.2.2蓝牙通信技术的工作原理及应用(72)3.2.3NFC通信技术的工作原理及应用(75)3.2.4WiFi通信技术的工作原理及应用(77)3.3V2X无线通信技术(79)3.3.1V2X通信概述(79)3.3.2V2X通信技术的分类(80)3.3.3V2X通信的应用场景(88)3.4车路协同控制技术(89)3.4.1车路协同控制的定义(89)3.4.2车路协同控制的架构(91)3.4.3车路协同控制技术的应用(91)练习题(97)目录智能汽车技术概论第4章智能汽车车载网络技术(98)4.1概述(98)4.1.1车载网络技术发展历程(98)4.1.2车载网络优点(101)4.1.3车载网络系统的功能(102)4.1.4车载网络发展趋势(102)4.1.5车载网络分类(103)4.1.6车载网络总线技术(105)4.2CAN总线(106)4.2.1数据信号及其传输(106)4.2.2CAN总线的特点(110)4.2.3CAN总线组成(111)4.3LIN总线(116)4.3.1LIN总线的特点(116)4.3.2LIN总线组成(117)4.4MOST总线(119)4.4.1MOST总线特点(119)4.4.2MOST总线结构(120)4.4.3MOST总线数据类型(122)4.4.4MOST总线工作状态(122)4.4.5MOST总线控制原理(123)4.5FlexRay总线(123)4.5.1总线概述(123)4.5.2FlexRay总线的特点(124)4.6以太网(125)4.6.1以太网概述(125)4.6.2以太网的特点(126)练习题(126)第5章智能汽车导航定位技术(127)5.1汽车导航定位(127)5.1.1导航定位的定义与作用(127)5.1.2导航定位的方法(128)5.1.3智能汽车导航定位的精度要求(129)5.2智能汽车高精度定位的关键技术(131)5.2.1智能汽车高精度定位系统(131)5.2.2GPS(132)5.2.3北斗卫星导航定位系统(136)5.2.4惯性导航系统及航位推算(138)5.2.5基站通信定位技术(141)5.2.6即时定位与地图构建系统(142)5.3导航定位技术在智能汽车上的应用(147)练习题(148)第6章智能汽车优选驾驶辅助技术(149)6.1概述(149)6.1.1优选驾驶辅助系统定义(149)6.1.2优选驾驶辅助系统结构(149)6.1.3优选驾驶辅助系统分类(152)6.1.4优选驾驶辅助系统发展(156)6.2前向碰撞预警技术(157)6.2.1前向碰撞预警系统组成(157)6.2.1前向碰撞预警系统工作原理(158)6.3车道偏离预警技术(158)6.3.1车道偏离预警系统的组成(159)6.3.2车道偏离预警系统工作原理(160)6.4自适应巡航控制技术(161)6.4.1自适应巡航控制系统组成(162)6.4.2自适应巡航控制系统工作原理(163)6.4.3自适应巡航控制系统作用(163)6.4.4自适应巡航控制系统工作模式(164)6.5自动刹车辅助技术(165)6.5.1自动刹车辅助系统的组成(165)6.5.2自动刹车辅助系统工作原理(166)6.6车道保持辅助技术(167)6.6.1车道保持辅助系统组成(167)6.6.2车道保持辅助系统工作原理(168)6.7其他优选驾驶辅助技术 (169)6.7.1自动泊车技术(169)6.7.2自适应前照灯技术(169)6.7.3汽车夜视辅助技术(170)6.7.4驾驶员疲劳预警技术(171)练习题(172)第7章智能汽车安全技术(173)7.1概述(173)7.1.1汽车安全的重要性(173)7.1.2智能汽车汽车安全性分类(173)7.2主动安全技术(174)7.2.1主流的主动安全技术(174)7.2.2其他主动安全技术(177)7.2.3主动安全技术的发展趋势(179)7.3被动安全技术(180)7.3.1主要的被动安全技术(180)7.3.2被动安全技术发展的趋势(183)7.4网络数据安全技术(184)7.4.1智能网联汽车网络安全环境(184)7.4.2CAN总线安全风险分析(185)7.4.3车载以太网总线安全风险分析(187)7.4.4网络数据安全风险应对措施(188)7.5通信信息安全技术(188)7.5.1车内系统的通信安全(189)7.5.2车外信息交互的通信安全(190)7.5.3云端的通信安全(191)练习题(191)第8章智能汽车路径规划技术(192)8.1概述(192)8.2路由寻径(193)8.2.1路由寻径概述(193)8.2.2Dijikstra算法(194)8.2.3A*算法(199)8.3行为决策(205)8.3.1行为决策概述(205)8.3.2行为预测(206)8.3.3有限状态机模型(210)8.3.4马尔科夫决策过程方法(214)8.4运动规划(217)8.4.1运动规划概述(217)8.4.2运动规划算法介绍(218)练习题(224)第9章智能汽车运动控制技术(225)9.1智能汽车运动控制系统(225)9.1.1概况(225)9.1.2智能汽车运动控制发展趋势(225)9.2智能汽车纵向运动控制技术(226)9.2.1直接式控制(227)9.2.2分层式控制(227)9.3智能汽车横向运动控制技术(228)9.3.1PID控制方法(228)9.3.2模型预测控制方法(229)9.3.3基于神经网络的自适应滑模控制(229)9.3.4智能汽车横纵向协同控制(230)9.4线控制动控制技术(231)9.4.1电子液压制动系统(231)9.4.2电子机械制动系统(233)9.4.3线控制动关键技术(235)9.5线控转向控制技术(237)9.5.1概况(237)9.5.2线控转向系统组成(238)9.5.3线控转向系统的典型布置方式(239)9.5.4路感模拟控制(240)9.5.5主动转向控制(241)练习题(242)参考文献(243)第1章绪论(1)1.1智能汽车定义(1)1.1.1智能汽车定义(1)1.1.2智能汽车特点(3)1.1.3智能汽车驾驶自动化分级(3)1.2智能汽车发展历程(8)1.3智能汽车体系结构(20)1.3.1智能汽车的价值链(20)1.3.2智能汽车技术链(20)1.3.3智能汽车的产业链(22)1.4智能汽车关键技术(23)1.4.1智能汽车关键零部件(23)1.4.2智能汽车关键技术(23)1.5智能汽车发展趋势 (30)练习题(32)第2章智能汽车环境感知技术(33)2.1环境感知概述(33)2.1.1环境感知简介(33)2.1.2环境感知对象(34)2.1.3环境感知方法(35)2.2视觉传感器(37)2.2.1视觉传感器概述(37)2.2.2视觉传感器工作原理(40)2.2.3视觉传感器参数、特点及作用(43)2.2.4计算机视觉算法(45)2.3激光雷达(47)2.3.1激光雷达概述(47)2.3.2激光雷达的工作原理(49)2.3.3激光雷达的参数、特点及作用(52)2.3.4激光雷达算法(54)2.4毫米波雷达(55)2.4.1毫米波雷达概述(55)2.4.2毫米波雷达工作原理(56)2.4.3毫米波雷达参数、特点及作用(59)2.4.4毫米波雷达算法(61)2.5超声波雷达(62)2.5.1超声波雷达概述(62)2.5.2超声波雷达工作原理(63)2.5.3超声波雷达参数、特点及作用(64)2.6传感器融合技术(65)2.6.1传感器融合概述(65)2.6.2传感器融合的方案(68)2.6.3多传感器融合算法(69)练习题(70)目录智能汽车技术概论第3章智能汽车无线通信技术(71)3.1车联网技术的基本概念(71)3.1.1智能网联汽车的网络构成(71)3.1.2智能网联汽车网络的特点(71)3.2车载无线通信技术(72)3.2.1车载无线通信技术的分类(72)3.2.2蓝牙通信技术的工作原理及应用(72)3.2.3NFC通信技术的工作原理及应用(75)3.2.4WiFi通信技术的工作原理及应用(77)3.3V2X无线通信技术(79)3.3.1V2X通信的定义(79)3.3.2V2X通信的分类(80)3.3.3V2X通信的应用场景(88)3.4车路协同控制技术(89)3.4.1 车路协同控制的定义(89)3.4.2车路协同控制的架构(91)3.4.3车路协同控制技术的应用(91)练习题(97)第4章智能汽车车载网络技术(98)4.1概述(98)4.1.1车载网络技术发展历程(98)4.1.2车载网络优点(101)4.1.3车载网络系统的功能(102)4.1.4车载网络发展趋势(102)4.1.5车载网络分类(103)4.1.6车载网络总线技术(105)4.2CAN总线(106)2.1数据信号及其传输(106)4.2.2CAN总线的特点(110)4.2.3CAN总线组成(111)4.3LIN总线(116)4.3.1LIN总线的特点(116)4.3.2LIN总线组成(117)4.4MOST总线(119)4.4.1MOST总线特点(119)4.4.2MOST总线结构(120)4.4.3MOST总线数据类型(122)4.4.4MOST总线工作状态(122)4.4.5MOST总线控制原理(123)4.5FLexRay总线(123)4.5.1FlexRay总线概述(124)4.5.2FlexRay总线特性(125)4.6以太网(126)4.6.1以太网概述(126)4.6.2以太网特点(127)练习题(127)第5章智能汽车导航定位技术(128)5.1汽车导航定位(128)5.1.1导航定位的定义与作用(128)5.1.2导航定位的方法(129)5.1.3智能汽车导航定位的精度要求(130)5.2智能汽车高精度定位的关键技术(132)5.2.1智能汽车高精度定位系统(132)5.2.2GPS(133)5.2.3北斗卫星导航定位系统(138)5.2.4惯性导航系统及航位推算(139)5.2.5基站通信定位技术(142)5.2.6即时定位与地图构建系统(144)5.3导航定位技术在智能汽车上的应用(148)练习题(149)第6章智能汽车优选驾驶辅助技术(150)6.1概述(150)6.1.1优选驾驶辅助系统定义(150)6.1.2优选驾驶辅助系统结构(150)6.1.3优选驾驶辅助系统分类(153)6.1.4优选驾驶辅助系统发展(157)6.2前向碰撞预警技术(158)6.2.1前向碰撞预警系统组成(158)6.2.1前向碰撞预警系统工作原理(159)6.3车道偏离预警技术(159)6.3.1车道偏离预警系统的组成(160)6.3.2车道偏离预警系统工作原理(161)6.4自适应巡航控制技术(162)6.4.1自适应巡航控制系统组成(163)6.4.2自适应巡航控制系统工作原理(164)6.4.3自适应巡航控制系统作用(164)6.4.4自适应巡航控制系统工作模式(165)6.5自动刹车辅助技术(166)6.5.1自动刹车辅助系统的组成(166)6.5.2自动刹车辅助系统工作原理(167)6.6车道保持辅助技术(168)6.6.1车道保持辅助系统组成(168)6.6.2车道保持辅助系统工作原理(169)6.7其他优选驾驶辅助技术 (170)6.7.1自动泊车技术(170)6.7.2自适应前照灯技术(170)6.7.3汽车夜视辅助技术(171)6.7.4驾驶员疲劳预警技术(172)练习题(173)第7章智能汽车安全技术(174)7.1概述(174)7.1.1汽车安全的重要性(174)7.1.2智能汽车汽车安全性分类(174)7.2主动安全技术(175)7.2.1主流的主动安全技术(175)7.2.2其他主动安全技术(178)7.2.3主动安全技术的发展趋势(180)7.3被动安全技术(181)7.3.1吸能车身(182)7.3.2安全带与安全带预收紧装置(182)7.3.3安全气囊(183)7.3.4安全玻璃(184)7.3.5发动机启动防盗锁止系统(184)7.3.6被动安全技术发展的趋势(184)7.4网络数据安全技术(185)7.4.1智能网联汽车网络安全环境(185)7.4.2CAN总线安全风险分析(186)7.4.3车载以太网总线安全风险分析(188)7.4.4网络数据安全风险应对措施(189)7.5通信信息安全技术(190)7.5.1车内系统的通信安全(190)7.5.2车外信息交互的通信安全(191)7.5.3云端的通信安全(192)练习题(193)第8章智能汽车路径规划技术(194)8.1概述(194)8.2路由寻径(195)8.2.1路由寻径概述(195)8.2.2Dijikstra算法(196)8.2.3A*算法(201)8.3行为决策(207)8.3.1行为决策概述(207)8.3.2行为预测(208)8.3.3有限状态机模型(212)8.3.4马尔科夫决策过程方法(216)8.4运动规划(219)8.4.1运动规划概述(219)8.4.2运动规划算法介绍(220)练习题(226)第9章智能汽车运动控制技术(227)9.1智能汽车运动控制系统(227)9.1.1概况(227)9.1.2智能汽车运动控制发展趋势(227)9.2智能汽车纵向运动控制技术(228)9.2.1直接式控制(229)9.2.2分层式控制(229)9.3智能汽车横向运动控制技术(230)9.3.1PID控制方法(231)9.3.2模型预测控制方法(231)9.3.3基于神经网络的自适应滑模控制(232)9.3.4智能汽车横纵向协同控制(232)9.4线控制动控制技术(233)9.4.1电子液压制动系统(234)9.4.2电子机械制动系统(235)9.4.3线控制动关键技术(237)9.5线控转向控制技术(239)9.5.1概况(240)9.5.2线控转向系统组成(240)9.5.3线控转向系统的典型布置方式(242)9.5.4路感模拟控制(242)9.5.5主动转向控制(243)练习题(244)参考文献(245)
内容摘要
本书全面介绍智能汽车的定义、体系结构、发展趋势;重点介绍智能汽车关键技术,包括环境感知技术、无线通信技术、车载网络技术、导航定位技术、优选驾驶辅助技术、安全技术、路径规划技术、运动控制技术等。本书内容新颖、语言简洁、图文并茂,通俗易懂,实用性强,可作为高等院校汽车类专业,包括车辆工程、汽车服务工程、智能车辆工程、交通运输等专业的教材,也可作为从事汽车相关领域工程技术人员的参考书。
主编推荐
本书全面介绍智能汽车的定义、体系结构、发展趋势;重点介绍智能汽车关键技术,包括环境感知技术、无线通信技术、车载网络技术、导航定位技术、优选驾驶辅助技术、安全技术、路径规划技术、运动控制技术等。
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