本書對智能駕駛系統(tǒng)、控制理論和配套的智能駕駛實踐平臺進行了簡要介紹，內(nèi)容包括智能駕駛所涉及的環(huán)境感知、規(guī)劃決策、控制執(zhí)行、ADAS多級輔助系統(tǒng)等方面；對車道保持輔助、主動轉(zhuǎn)向避撞、自動緊急制動、自適應(yīng)巡航和自動泊車這五個智能駕駛系統(tǒng)，從系統(tǒng)組成、工作原理、設(shè)計要求、算法開發(fā)、仿真測試和基于配套的智能小車開發(fā)實踐進行了詳細的實例講解。
本書的目標(biāo)讀者為具有一定智能駕駛知識基礎(chǔ)和語言編程基礎(chǔ)，有意或已經(jīng)進入智能駕駛領(lǐng)域的學(xué)生或工程師。本書可以作為車輛工程專業(yè)和智能車輛工程專業(yè)高年級本科生和研究生學(xué)習(xí)的教材及教師參考用書，也可作為汽車企業(yè)人才培訓(xùn)和理工科院校人工智能、自動化、電子電器、機器人等專業(yè)的學(xué)習(xí)參考教程。完成本書的學(xué)習(xí)能對智能駕駛系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計有較為全面的認(rèn)知，能迅速提升參與相關(guān)智能駕駛系統(tǒng)開發(fā)項目的工作能力。
本書配有PPT課件和部分演示視頻，免費贈送給采用本書作為教材的教師，可登錄www.cmpedu.com注冊下載。
智能駕駛是一個集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通信、人工智能及自動控制等技術(shù)，集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，是典型的高新技術(shù)綜合體。
由于智能駕駛跨學(xué)科知識融合的背景，其人才培養(yǎng)要求教師注重課堂內(nèi)外的有效融合，實施實踐與理論并重的新型課堂教學(xué)模式，才能使人學(xué)以致用。國內(nèi)智能駕駛書籍雖不在少數(shù)，但大多偏向于介紹智能駕駛系統(tǒng)組成及工作原理，偏向于科普層面，實踐操作性較低，讀者僅能從中了解技術(shù)原理及現(xiàn)狀，很難獲得直接的項目經(jīng)驗，導(dǎo)致人才培養(yǎng)難以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。
另外，智能駕駛對于超過一個班級（40人左右）的全專業(yè)人才培養(yǎng)，在實踐方面由于師資力量、場地資金限制、課程時長安排等因素，大型的車規(guī)級實踐教學(xué)設(shè)備必然存在設(shè)備臺套數(shù)與學(xué)生人數(shù)的矛盾，因此基于桌面級智能小車的智能駕駛系統(tǒng)設(shè)計與實踐是智能駕駛?cè)瞬排囵B(yǎng)重要的學(xué)習(xí)手段。
本書配套桌面級智能小車，依托于車道保持輔助、主動轉(zhuǎn)向避撞、自動緊急制動、自適應(yīng)巡航和自動泊車五個智能駕駛系統(tǒng)項目案例，對于智能駕駛技術(shù)從系統(tǒng)組成、工作原理、設(shè)計要求、算法開發(fā)、仿真測試和基于配套的智能小車開發(fā)實踐進行詳細的實例講解，實踐性很強，結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)小車開發(fā)平臺即可實現(xiàn)原理層面的智能駕駛系統(tǒng)設(shè)計及測試，幫助讀者建立起相關(guān)的設(shè)計實踐流程，并對智能駕駛研究發(fā)展趨勢有一定的了解。本書用直接的方式引導(dǎo)讀者分析和解決智能駕駛設(shè)計與實踐問題，可讓初學(xué)者以快的方式和時間進入自動駕駛領(lǐng)域。
全書共8章，第1章智能駕駛系統(tǒng)概述，可讓讀者對于智能駕駛前沿技術(shù)有較為全面的了解；第2章智能駕駛實踐平臺簡介，對于本書的實踐平臺——智能網(wǎng)聯(lián)小車進行介紹；第3章控制理論基礎(chǔ)，能夠讓讀者掌握控制理論和車輛運動控制基礎(chǔ)知識；第4～8章對于車道保持輔助系統(tǒng)、主動轉(zhuǎn)向避撞系統(tǒng)、自動緊急制動系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)和自動泊車系統(tǒng)這五個系統(tǒng)進行項目開發(fā)實例講解，基于編著者團隊開發(fā)的智能網(wǎng)聯(lián)小車，讓讀者對于每個系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、工作原理、算法開發(fā)、仿真測試和實車測試具備全方位深入的認(rèn)知，從而迅速提升參與相關(guān)智能駕駛系統(tǒng)開發(fā)項目的工作能力。
本書由重慶理工大學(xué)胡遠志教授、劉西教授和樂知行（重慶）科技有限公司魏嘉浩共同編著。研究生曾憲員、祝恩朋、張隆、施友寧、李浩、宋佳、李東峻、蔣濤、李世杰、夏環(huán)、李建飛等人進行了資料搜集與整理工作。特別感謝樂知行（重慶）科技有限公司，他們提供的桌面級智能小車實現(xiàn)了本書的開發(fā)實踐應(yīng)用。感謝多年來給予編著者團隊大力支持和幫助的各位師長、同事和朋友們。對于書中內(nèi)容的表述存在疏漏不當(dāng)之處，衷心希望各位專家學(xué)者和廣大讀者不吝批評、指正。
編著者
前言
第1章智能駕駛系統(tǒng)概述1
1.1智能駕駛簡介1
1.1.1智能駕駛分級標(biāo)準(zhǔn)1
1.1.2智能駕駛技術(shù)結(jié)構(gòu)6
1.2環(huán)境感知技術(shù)7
1.2.1激光雷達7
1.2.2毫米波雷達10
1.2.3普通攝像頭11
1.2.4深度攝像頭12
1.3導(dǎo)航與定位技術(shù)14
1.3.1衛(wèi)星與慣性傳感器組合定位15
1.3.2傳感器與高精度地圖融合匹配定位16
1.3.3同時定位與建圖17
1.4高精度地圖19
1.4.1高精度地圖的概念及特點19
1.4.2高精度地圖的制作流程20
1.4.3高精度地圖的應(yīng)用21
1.5規(guī)劃與決策控制22
1.5.1路由尋徑23
1.5.2行為決策24
1.5.3動作規(guī)劃25
1.5.4反饋控制26
1.6智能駕駛計算平臺27
1.6.1基于GPU的計算解決方案27
1.6.2基于DSP的計算解決方案28
1.6.3基于FPGA的計算解決方案29
1.6.4基于ASIC的計算解決方案30
1.6.5基于云計算的自動駕駛開發(fā)平臺30
1.6.6其他計算解決方案32
1.7V2X技術(shù)33
1.7.1V2X分類概念34
1.7.2V2X通信技術(shù)35
1.7.3V2X應(yīng)用場景37
第2章智能駕駛實踐平臺簡介39
2.1智能小車整體架構(gòu)39
2.1.1驅(qū)動系統(tǒng)39
2.1.2懸架系統(tǒng)41
2.1.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)42
2.2智能小車環(huán)境感知45
2.2.1杜邦線45
2.2.2霍爾傳感器45
2.2.3超聲波測距傳感器46
2.2.4攝像頭47
2.2.5激光雷達48
2.3智能小車計算平臺49
2.3.1樹莓派接口及配件介紹50
2.3.2樹莓派系統(tǒng)燒錄與配置52
2.3.3開發(fā)工具55
2.3.4MATLAB/Simulink配置方法62
第3章控制理論基礎(chǔ)67
3.1控制理論67
3.1.1經(jīng)典控制理論67
3.1.2現(xiàn)代控制理論69
3.1.3智能控制理論74
3.2車輛模型76
3.2.1車輛動力學(xué)77
3.2.2車輛運動學(xué)80
3.3車輛運動控制82
3.3.1概述82
3.3.2橫向控制83
3.3.3縱向控制83
3.3.4橫縱向耦合控制84
第4章車道保持輔助系統(tǒng)設(shè)計與實踐86
4.1車道保持輔助系統(tǒng)簡介86
4.1.1車道保持輔助系統(tǒng)組成及工作原理86
4.1.2設(shè)計要求88
4.1.3功能要求89
4.1.4開發(fā)流程90
4.2算法及仿真91
4.2.1車道線檢測方法92
4.2.2車道偏離預(yù)警算法95
4.2.3車道保持控制算法96
4.2.4車道保持輔助系統(tǒng)仿真測試97
4.3智能小車LKAS系統(tǒng)實踐99
4.3.1開發(fā)方法與流程99
4.3.2建模與分析100
4.3.3功能實踐與測試103
第5章主動轉(zhuǎn)向避撞系統(tǒng)設(shè)計與實踐105
5.1主動轉(zhuǎn)向避撞系統(tǒng)105
5.1.1主動轉(zhuǎn)向避撞系統(tǒng)組成105
5.1.2設(shè)計要求107
5.1.3功能要求107
5.2主動轉(zhuǎn)向避撞系統(tǒng)算法及仿真108
5.2.1車輛轉(zhuǎn)向的運動學(xué)模型108
5.2.2輪胎模型111
5.2.3換道路徑規(guī)劃113
5.2.4安全距離模型117
5.2.5軌跡跟蹤控制118
5.3智能小車主動轉(zhuǎn)向避撞系統(tǒng)實踐123
5.3.1開發(fā)方法123
5.3.2建模與分析124
5.3.3功能測試實踐128
第6章自動緊急制動系統(tǒng)設(shè)計與實踐131
6.1自動緊急制動系統(tǒng)簡介131
6.1.1系統(tǒng)組成及原理131
6.1.2設(shè)計要求134
6.1.3功能要求135
6.1.4開發(fā)流程136
6.2自動緊急制動系統(tǒng)算法及仿真138
6.2.1基于TTC模型的算法與仿真138
6.2.2基于駕駛?cè)颂匦缘乃惴ㄅc
仿真141
6.2.3基于多傳感器融合的算法與仿真147
6.3智能小車AEB系統(tǒng)實踐151
6.3.1開發(fā)方法151
6.3.2建模與分析152
6.3.3功能測試實踐155
第7章自適應(yīng)巡航系統(tǒng)設(shè)計與
實踐158
7.1自適應(yīng)巡航系統(tǒng)簡介158
7.1.1組成及原理158
7.1.2設(shè)計要求159
7.1.3功能要求160
7.1.4開發(fā)流程160
7.2ACC系統(tǒng)算法及仿真161
7.2.1控制方法161
7.2.2控制策略162
7.2.3控制算法163
7.2.4系統(tǒng)仿真165
7.3智能小車ACC系統(tǒng)實踐166
7.3.1開發(fā)方法166
7.3.2建模與分析168
7.3.3功能測試實踐173
第8章自動泊車系統(tǒng)設(shè)計與實踐179
8.1自動泊車系統(tǒng)簡介179
8.1.1組成及原理179
8.1.2設(shè)計要求181
8.1.3功能要求181
8.1.4開發(fā)流程184
8.2自動泊車系統(tǒng)算法及仿真185
8.2.1環(huán)境感知算法185
8.2.2路徑規(guī)劃算法189
8.2.3泊車控制算法193
8.2.4自動泊車系統(tǒng)仿真194
8.3智能小車APS系統(tǒng)實踐203
8.3.1組成及原理203
8.3.2建模與分析206
8.3.3功能測試實踐210
附錄212
附錄A智能小車測試與開發(fā)平臺搭建212
附錄B模糊控制器的設(shè)計與實現(xiàn)213
參考文獻218
書單推薦
