內容簡介
《車輛信息技術》總結多年車輛信息技術方麵的教學科研經驗,結閤車輛信息技術的新發展、新成果,對車輛信息技術涉及的重點內容進行全麵的介紹。《車輛信息技術》共9章,主要包括車輛電子技術、車載網絡技術.無綫通信技術、車輛定位技術,基於視覺和雷達的車輛環境感知技術、車輛輔助駕駛技術、車輛自主駕駛技術、無人駕駛車輛智能行為評價技術以及智能交通係統等內容。
《車輛信息技術》適用於各類高等院校車輛工程專業研究生教材,也可作為計算機、通信、自動化等專業的參考教材;同時可為廣大從事汽車行業的工程技術人員提供參考。
內頁插圖
目錄
第1章 概論
1.1 信息技術概述
1.2 信息處理技術中的數學方法
1.3 信息技術在汽車上的應用
1.4 車輛信息技術研究範疇
1.5 智能交通係統概述
1.6 智能車輛技術概述
第2章 車輛電子控製技術
2.1 動力傳動控製係統
2.1.1 汽油發動機電控係統
2.1.2 柴油發動機電控係統
2.1.3 傳動電控係統
2.2 底盤電控係統
2.3 車身電子控製係統
2.4 車輛安全與防盜係統
2.5 人工駕駛汽車實現自動駕駛的底層改造
2.5.1 換擋自動操縱
2.5.2 加速踏闆自動操縱
2.5.3 製動自動操作
2.5.4 轉嚮自動操縱
2.5.5 汽車安全信息傳送
第3章 車載網絡技術
3.1 CAN總綫及其應用
3.1.1 CAN總綫協議
3.1.2 SAEJ1939協議
3.1.3 基於CAN的混閤動力客車車載數據采集處理係統設計
3.2 LIN總綫及其應用
3.2.1 LIN總綫
3.2.2 基於CAN-LIN總綫的車燈控製係統
3.3 FlexRay總綫及其應用
3.3.1 概述
3.3.2 FlexRay總綫技術
3.3.3 FlexRay的實現方式
3.3.4 FlexRay的應用領域
第4章 無綫通信技術在車輛中的應用
4.1 GSM及其在車輛中的應用
4.1.1 GSM係統的組成
4.1.2 GSM係統的業務功能
4.1.3 GSM網絡通信在車輛監控管理中的應用
4.2 基於GPRS的客車AMT遠程標定係統
4.2.1 係統組網方案
4.2.2 GPRS網絡通信
4.2.3 係統的主要功能
4.2.4 下位機總體構成
4.3 基於3G通信的車輛監控
4.3.1 概述
4.3.2 基於3G通信的車輛監控
4.4 專用短程通信技術DSRC
4.4.1 研究現狀及發展趨勢
4.4.2 WAVE技術
4.4.3 車載無綫網絡
第5章 車輛定位技術
第6章 基於雷達的車輛環境感知技術
第7章 基於視覺的車輛環境感知技術
第8章 智能車輛技術
第9章 智能交通係統
參考文獻
精彩書摘
(1)對多種車輛的適應性,應能在原車結構無須做較大變動就能實現無人駕駛改裝。
(2)結構緊湊,便於在原車內布置。
(3)可靠性,各種結構應適應各種行駛條件下的環境,在振動、潮濕、淋雨、腐蝕、電磁乾擾等各種條件下可靠工作。
(4)應有緊急功能,保證在緊急狀態時能快速恢復到安全狀態,避免不安全的事故齣現。
3.車輛的機動控製方法
實現車輛的機動控製,涉及各種駕駛控製裝置的單個工作控製問題,也涉及某種擬人駕駛行為復閤動作的控製問題。在圖8-11所示的駕駛行為控製中,車輛的啓動起步及車輛停車、熄火等行為控製是一組機構動作的順序控製,相對比較簡單。但涉及車速及轉嚮控製的駕駛行為控製涉及多種復雜情況,需要通過研究找齣適用的控製策略和控製算法,現分述如下。
1)車速控製
車速控製是擬人駕駛中兩個基本行為之一。通常車速控製可分為加速、減速和定速行駛三種方式。它們分彆根據路況、交通擁堵及管理、駕駛意圖等不同要求而隨意選取。在這三種行駛方式中,要綜閤運用油門、換擋以及製動等多種駕駛動作,其控製方法涉及這些無人駕駛裝置的控製策略和控製算法。
加速行駛——這主要錶現為起步後的加速行駛階段,是超越前方車輛或是加速剋服某些局部睏難路段的需要。根據期望加速度的大小不同,加速行駛可由不同的方法實現。例如,加大油門開度,利用發動機特性增大功率輸齣,使車輛加速行駛,可適用於不同強度的加速度要求,但加速的幅度受限於發動機的轉速範圍。利用換擋在車輛動力因數足夠的條件下換入高擋,可以大幅度提高行駛速度。換擋控製涉及車輛動力學及換擋規律等控製技術課題。
減速行駛——主要用於路遇擁堵、車輛行駛前的過渡階段、路遇障礙前的降速、彎道轉嚮的降速準備階段、緊急製動等。對於不同減速度期望,所采取的駕駛動作也各異,通常涉及減小或完全鬆開油門、換擋(換入低速擋限製車速)、不同強弱的製動等。減少油門開度,通過降低發動機的功率輸齣,車輛行駛速度的下降一般較緩慢,減速過程平穩。如若完全鬆開油門踏闆,完全停止發動機功率輸齣,並使之成為吸收車輛行駛慣性的緩速吸能器,通常用於停車前期或下陡坡行駛的限速功能。采用製動則可依製動強弱不等得到快速的製動降速行駛,這通常用於路遇臨時路障、臨時交通事故等情況,製動控製涉及製動強度控製的控製策略和控製算法等技術研究課題。
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前言/序言
《車輛信息技術》並非一本關於車輛本身設計、製造或駕駛操作的書籍。相反,它深入探討的是現代車輛所集成和依賴的“信息”層麵的技術。這本書將帶您走進一個復雜而迷人的世界,在這個世界裏,汽車不再僅僅是冰冷的鋼鐵與機械的組閤,而是成為一個擁有“大腦”和“神經網絡”的智能終端。 本書的基石在於理解信息如何在車輛內部和外部流動、被處理、被利用,以及這些信息如何驅動車輛的功能、安全性和用戶體驗。我們將從最基礎的車輛傳感器技術開始,它們如同車輛的“感官”,負責收集周圍環境和自身狀態的關鍵數據。例如,雷達和激光雷達(LiDAR)如何感知障礙物、測量距離,它們的工作原理、技術限製以及在高級駕駛輔助係統(ADAS)中的應用;攝像頭技術如何識彆車道綫、交通標誌、行人甚至其他車輛,其圖像處理算法、深度學習在目標識彆中的作用;超聲波傳感器在泊車輔助中的精準定位;以及GPS、慣性測量單元(IMU)等如何協同工作,提供精確的定位和姿態信息。 接著,我們將深入到車輛內部的“大腦”——車載計算平颱。這本書不會停留在簡單的ECU(電子控製單元)概念,而是會詳細介紹高性能的計算芯片、嵌入式係統架構,以及如何支持日益復雜的軟件功能。我們將探討不同類型的處理器(CPU、GPU、FPGA、ASIC)在車輛中的角色,從基礎的發動機控製到高級的自動駕駛算法,它們是如何被分配任務的。本書會講解實時操作係統(RTOS)在車輛控製中的關鍵作用,如何保證指令的精確執行和響應速度。此外,我們還會觸及車輛網絡通信協議,例如CAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)、FlexRay以及最新的以太網(Automotive Ethernet)等。理解這些協議,就如同理解瞭車輛內部不同“器官”之間交流的“語言”,它們如何高效、可靠地傳遞信息,避免數據衝突,以及各自的優缺點和適用場景。 本書的重點之一,是信息如何被轉化為驅動車輛高級功能的“智能”。我們將詳細剖析自動駕駛技術的核心——感知、決策與控製。在感知層麵,我們會深入探討傳感器融閤技術,如何將來自不同傳感器的數據進行整閤、校準和優化,以形成對周圍環境更全麵、更準確的理解。在決策層麵,我們將介紹路徑規劃、行為預測、以及基於規則和機器學習的決策算法。這部分內容會涉及大量的算法原理和模型,例如SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)、各種路徑搜索算法(A、Dijkstra)、以及機器學習中的深度神經網絡(DNN)、捲積神經網絡(CNN)、循環神經網絡(RNN)在場景理解和預測中的應用。最後,在控製層麵,我們將講解如何將決策結果轉化為具體的車輛指令,實現精準的加減速、轉嚮控製,以及車輛動力學控製的理論和實踐。 除瞭自動駕駛,信息技術在提升車輛安全性方麵也扮演著至關重要的角色。本書將詳細介紹先進駕駛輔助係統(ADAS)的各項功能,例如自適應巡航控製(ACC)、車道保持輔助(LKA)、自動緊急製動(AEB)、盲點監測(BSD)、交通標誌識彆(TSR)等。我們不僅會介紹這些功能的實現原理,還會探討它們背後的技術挑戰,例如在復雜天氣條件下的傳感器性能衰減、誤報率的降低、以及人機交互的優化。安全性和可靠性是車輛信息技術的生命綫,因此本書還會深入探討信息安全(Cybersecurity)在汽車領域的應用。我們將分析車輛麵臨的潛在網絡攻擊類型,如數據篡騙、遠程控製破解、以及診斷接口的漏洞。同時,也會詳細介紹相關的安全防護技術,包括加密算法、身份認證、入侵檢測係統(IDS)、以及安全更新機製(Over-the-Air Updates for Security)。 用戶體驗是現代車輛信息技術不可或缺的一環。本書將關注車載信息娛樂係統(Infotainment Systems)的發展。我們將探討人機交互(HMI)的設計原則,如何通過直觀的圖形用戶界麵(GUI)、語音助手、觸控屏、手勢識彆等方式,為駕駛員和乘客提供便捷、愉悅的信息獲取和娛樂體驗。本書還會深入研究智能互聯車輛(Connected Vehicles)的概念,分析V2X(Vehicle-to-Everything)通信技術,包括V2V(Vehicle-to-Vehicle)、V2I(Vehicle-to-Infrastructure)、V2P(Vehicle-to-Pedestrian)以及V2N(Vehicle-to-Network)。我們將探討這些通信技術如何實現車輛之間的協同駕駛、信息共享,以及如何通過與基礎設施和網絡的連接,提升交通效率、減少事故,並為用戶提供更豐富的生活服務。 此外,本書還將展望車輛信息技術的未來發展趨勢。我們將探討大數據在車輛領域的應用,如何收集、分析海量的車輛運行數據,用於優化車輛性能、預測故障、以及改善用戶服務。雲平颱在車輛信息技術中的作用,如何實現遠程診斷、軟件升級、以及數據存儲和處理。5G通信技術將為車輛帶來怎樣的變革,例如更低延遲的V2X通信、更豐富的車載娛樂內容、以及更高效的自動駕駛數據傳輸。我們還將觸及新興技術,如邊緣計算在車輛中的應用,如何將部分數據處理能力下沉到車輛本地,以降低延遲和網絡帶寬壓力。 總而言之,《車輛信息技術》是一本為對現代汽車內部運行的“信息流”感到好奇的讀者量身打造的書籍。它旨在揭示驅動車輛智能化、網聯化、安全化的核心技術原理,填補普通讀者與汽車工程、計算機科學、通信技術等領域之間的知識鴻溝。無論您是汽車行業的從業者,對車輛信息技術感興趣的學生,還是希望更深入瞭解自己座駕的科技愛好者,本書都將為您提供一個全麵、深入且引人入勝的視角。它將帶領您理解,我們今天所駕駛的車輛,已遠遠超越瞭單純的交通工具,而是成為瞭一個高度集成的、不斷進化的智能信息終端。