一本書讀懂無人駕駛汽車

本書對汽車技術(shù)人員、管理人員以及愛好者所關(guān)心的無人駕駛汽車問題進(jìn)行了精心匯集和分類，主要內(nèi)容包括無人駕駛汽車的架構(gòu)、無人駕駛汽車的環(huán)境感知、無人駕駛汽車的精準(zhǔn)定位、無人駕駛汽車的決策與規(guī)劃、無人駕駛汽車的控制與執(zhí)行、無人駕駛汽車的新一代信息技術(shù)。
本書圖文并茂，用簡單易懂的文字和圖的形式對無人駕駛汽車涉及的172個問題進(jìn)行了全面解答，通過對本書的閱讀，可以讓讀者更快、更好地掌握無人駕駛汽車的基礎(chǔ)知識和前沿技術(shù)以及未來發(fā)展方向，也可以快速查到所關(guān)心的問題。

★ 本書系統(tǒng)介紹了無人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)，包括整體架構(gòu)、環(huán)境感知、精準(zhǔn)定位、決策與規(guī)劃、控制與執(zhí)行、新一代信息技術(shù)應(yīng)用； ★ 采用問答形式，通過172個問題，全面解析了無人駕駛汽車的基礎(chǔ)知識、技術(shù)前沿及未來發(fā)展趨勢； ★ 全彩印刷，是一本實用的無人駕駛汽車科普圖書。

無人駕駛汽車是汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的終極發(fā)展目標(biāo)。無人駕駛汽車是汽車發(fā)展的方向，人類在不久的將來會用上智能型無人駕駛汽車。無人駕駛汽車的核心是自動駕駛技術(shù)，自動駕駛技術(shù)涉及傳感器技術(shù)、V2X（車用無線通信技術(shù)）、人工智能技術(shù)等多種技術(shù)的組合應(yīng)用。自動駕駛技術(shù)將進(jìn)一步提高人們的出行體驗，緩解城市擁堵，減少事故發(fā)生率。隨著自動駕駛技術(shù)的不斷升級，無人駕駛汽車的成本將會逐漸降低，進(jìn)一步提高其商業(yè)化和普及的可能性。無人駕駛汽車已經(jīng)在物流配送和公共交通等領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。在未來，自動駕駛技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如貨運(yùn)和商業(yè)用車，不僅僅局限于私家用車。
隨著自動駕駛技術(shù)的不斷提高，需要了解無人駕駛汽車知識和技術(shù)的人也不斷增加，各大汽車企業(yè)都開展了無人駕駛汽車的開發(fā)，從事傳統(tǒng)汽車開發(fā)的技術(shù)人員和管理人員迫切需要了解無人駕駛汽車技術(shù)，各高校車輛工程相關(guān)專業(yè)也將無人駕駛汽車納入教學(xué)中。
本書以問答的形式全面系統(tǒng)地介紹了無人駕駛汽車的172個問題，其中涉及架構(gòu)的問題19個，涉及環(huán)境感知的問題63個，涉及精準(zhǔn)定位的問題25個，涉及決策與規(guī)劃的問題17個，涉及控制與執(zhí)行的問題18個，涉及新一代信息技術(shù)的問題30個。這些問題既包括無人駕駛汽車的基礎(chǔ)知識，也包括無人駕駛汽車的前沿技術(shù)和未來發(fā)展方向，特別是對人工智能技術(shù)解決無人駕駛問題以及未來無人駕駛汽車可能應(yīng)用的新技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述。
在本書編寫過程中，引用一些網(wǎng)上資料，特向其作者和圖片拍攝者、制作者表示深切的謝意。
由于筆者學(xué)識有限，書中不足之處在所難免，懇盼讀者給予指正。
希望本書的出版能對普及無人駕駛汽車知識及發(fā)展無人駕駛汽車起到積極的引導(dǎo)和促進(jìn)作用。

編者　

Chapter 1 架構(gòu)—無人駕駛汽車的“骨骼”	001
1-1 什么是無人駕駛汽車？  001
1-2 無人駕駛汽車的技術(shù)原理是怎樣的？  001
1-3 汽車駕駛自動化是如何分級的？  002
1-4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車與無人駕駛汽車是什么關(guān)系？  004
1-5 自動駕駛汽車與無人駕駛汽車有什么區(qū)別？  004
1-6 車聯(lián)網(wǎng)與無人駕駛汽車是什么關(guān)系？  005
1-7 無人駕駛汽車的優(yōu)勢和風(fēng)險有哪些？  005
1-8 無人駕駛汽車的技術(shù)架構(gòu)是怎樣的？  007
1-9 什么是百度Apollo?  008
1-10 百度Apollo具有哪些特點(diǎn)？  009
1-11 百度Apollo的技術(shù)架構(gòu)是怎樣的？  009
1-12 汽車電子電氣架構(gòu)的升級路徑是怎樣的？  014
1-13 汽車電子電氣架構(gòu)的升級主要體現(xiàn)在哪些方面？  017
1-14 無人駕駛汽車的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)窃鯓拥模? 018
1-15 無人駕駛汽車對芯片有哪些要求？  019
1-16 自動駕駛技術(shù)主流芯片類型主要有哪些？  020
1-17 無人駕駛汽車的典型應(yīng)用場景有哪些？  021
1-18 無人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些？  025
1-19 無人駕駛汽車的發(fā)展趨勢有哪些？  026

Chapter 2 環(huán)境感知—無人駕駛汽車的“眼睛”	028
2-1 什么是無人駕駛汽車的環(huán)境感知？  028
2-2 無人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)的硬件有哪些？  029
2-3 無人駕駛汽車環(huán)境感知的對象有哪些？  030
2-4 百度Apollo感知系統(tǒng)是怎樣的？  032
2-5 百度Apollo感知開發(fā)流程有什么特點(diǎn)？  033
2-6 無人駕駛汽車環(huán)境感知技術(shù)的發(fā)展趨勢有哪些？  035
2-7 什么是超聲波雷達(dá)？  037
2-8 超聲波雷達(dá)的組成是怎樣的？  038
2-9 超聲波雷達(dá)的工作原理是怎樣的？  040
2-10 超聲波雷達(dá)有什么特點(diǎn)？  041
2-11 超聲波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)有哪些？  041
2-12 超聲波雷達(dá)在無人駕駛汽車上有哪些應(yīng)用？  042
2-13 什么是毫米波雷達(dá)？  046
2-14 毫米波雷達(dá)有哪些類型？  047
2-15 毫米波雷達(dá)的組成是怎樣的？  049
2-16 毫米波雷達(dá)的工作原理是怎樣的？  050
2-17 毫米波雷達(dá)有什么特點(diǎn)？  052
2-18 毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)有哪些？  053
2-19 毫米波雷達(dá)在無人駕駛汽車上有哪些應(yīng)用？  054
2-20 什么是激光雷達(dá)？  056
2-21 激光雷達(dá)有哪些類型？  056
2-22 激光雷達(dá)的組成是怎樣的？  058
2-23 激光雷達(dá)的工作原理是怎樣的？  059
2-24 激光雷達(dá)有什么特點(diǎn)？  061
2-25 激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)有哪些？  062
2-26 激光雷達(dá)在無人駕駛汽車上有哪些應(yīng)用？  063
2-27 激光雷達(dá)感知流程是怎樣的？  064
2-28 如何接收激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)？  064
2-29 如何對激光點(diǎn)云進(jìn)行運(yùn)動畸變補(bǔ)償？  066
2-30 如何利用傳統(tǒng)方法對激光點(diǎn)云進(jìn)行數(shù)據(jù)處理？  067
2-31 基于深度學(xué)習(xí)的激光點(diǎn)云目標(biāo)檢測主要有哪些方法？  071
2-32 什么是視覺傳感器？  073
2-33 視覺傳感器有哪些類型？  074
2-34 視覺傳感器的組成是怎樣的？  077
2-35 視覺傳感器的工作原理是怎樣的？  077
2-36 視覺傳感器有什么特點(diǎn)？  078
2-37 視覺傳感器的技術(shù)參數(shù)有哪些？  080
2-38 視覺傳感器在無人駕駛汽車上有哪些應(yīng)用？  085
2-39 利用視覺傳感器進(jìn)行障礙物檢測有哪些算法？  085
2-40 傳感器標(biāo)定的目的是什么？  087
2-41 視覺傳感器坐標(biāo)系有哪些？  089
2-42 什么是相機(jī)畸變？  090
2-43 如何利用棋盤格對相機(jī)的外部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定？  090
2-44 為什么要對多傳感器進(jìn)行融合？  092
2-45 多傳感器融合有哪些特點(diǎn)？  093
2-46 多傳感器融合的過程是怎樣的？  093
2-47 多傳感器融合的基本要求是什么？  094
2-48 什么是時間同步？  094
2-49 什么是空間同步？  095
2-50 什么是軟件同步？  096
2-51 什么是硬件同步？  096
2-52 多傳感器融合的體系架構(gòu)是怎樣的？  098
2-53 多傳感器融合的級別是如何分類的？  099
2-54 多傳感器融合的算法主要有哪些？  101
2-55 什么是多傳感器后融合？  103
2-56 什么是多傳感器前融合？  103
2-57 什么是鳥瞰圖感知？  104
2-58 鳥瞰圖感知技術(shù)有哪些優(yōu)勢？  105
2-59 如何利用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行道路檢測？  106
2-60 如何利用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行車輛檢測？  107
2-61 基于深度學(xué)習(xí)的行人檢測方法主要有哪些？  111
2-62 交通標(biāo)志檢測方法有哪些？  115
2-63 如何利用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行交通信號燈檢測？  116

Chapter 3 精準(zhǔn)定位—無人駕駛汽車的“小腦”	120
3-1 什么是無人駕駛汽車的定位？  120
3-2 無人駕駛汽車的定位方法主要有哪些？  120
3-3 無人駕駛汽車對定位有什么要求？  124
3-4 定位坐標(biāo)系有哪些？  125
3-5 無人駕駛汽車高精度定位技術(shù)主要分哪幾類？  128
3-6 無人駕駛汽車高精度定位的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？  129
3-7 GPS定位原理是怎樣的？  130
3-8 GPS定位有哪些特點(diǎn)？  131
3-9 什么是差分全球定位系統(tǒng)？  132
3-10 BDS定位原理是怎樣的？  133
3-11 BDS定位有哪些特點(diǎn)？  134
3-12 什么是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)？  134
3-13 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？  135
3-14 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有哪些作用？  136
3-15 什么是航跡推算技術(shù)？  138
3-16 什么是GPS/DR組合導(dǎo)航？  139
3-17 什么是SLAM？  140
3-18 SLAM的作用是什么？  140
3-19 視覺SLAM的框架是怎樣的？  141
3-20 激光SLAM的框架是怎樣的？  144
3-21 視覺SLAM和激光SLAM的比較是怎樣的？  145
3-22 什么是高精度地圖？  145
3-23 高精度地圖與導(dǎo)航電子地圖有什么區(qū)別？  147
3-24 高精度地圖有哪些作用？  148
3-25 高精度地圖是如何生成的？  150

Chapter 4 決策與規(guī)劃—無人駕駛汽車的“大腦”	154
4-1 什么是無人駕駛汽車的決策與規(guī)劃？  154
4-2 什么是全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃？  155
4-3 路徑規(guī)劃的步驟主要包括哪些？  155
4-4 環(huán)境模型建立方法主要有哪些？  156
4-5 路徑規(guī)劃算法是如何分類的？  159
4-6 路徑規(guī)劃的傳統(tǒng)規(guī)劃算法主要有哪些？  161
4-7 路徑規(guī)劃的智能算法主要有哪些？  164
4-8 基于采樣的路徑規(guī)劃算法主要有哪些？  167
4-9 無人駕駛汽車換道軌跡模型主要有哪些？  168
4-10 如何利用人工勢場法進(jìn)行路徑規(guī)劃？  170
4-11 什么是無人駕駛汽車的行為決策？  171
4-12 無人駕駛汽車決策機(jī)制流程是怎樣的？  172
4-13 無人駕駛汽車的行為決策方法主要有哪些？  173
4-14 如何利用有限狀態(tài)機(jī)法對駕駛行為進(jìn)行決策？  175
4-15 如何利用支持向量機(jī)對駕駛行為進(jìn)行決策？  178
4-16 如何利用馬爾可夫決策過程對駕駛行為進(jìn)行決策？  180
4-17 如何利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)對駕駛行為進(jìn)行決策？  182

Chapter 5 控制與執(zhí)行—無人駕駛汽車的“四肢”	184
5-1 什么是無人駕駛汽車的控制？  184
5-2 無人駕駛汽車的控制是如何分類的？  185
5-3 自動駕駛傳統(tǒng)控制方法主要有哪些？  186
5-4 自動駕駛智能控制方法主要有哪些？  189
5-5 什么是線控底盤技術(shù)？  192
5-6 為什么說線控底盤是未來無人駕駛汽車的必要條件？  193
5-7 什么是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)？  194
5-8 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？  195
5-9 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成是怎樣的？  196
5-10 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理是怎樣的？  198
5-11 什么是線控制動系統(tǒng)？  198
5-12 線控制動系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？  199
5-13 線控制動系統(tǒng)的組成是怎樣的？  200
5-14 線控制動系統(tǒng)的工作原理是怎樣的？  201
5-15 什么是線控油門？  202
5-16 線控油門有什么特點(diǎn)？  202
5-17 燃油汽車線控油門的組成與工作原理是怎樣的？  203
5-18 電動汽車線控油門的組成與工作原理是怎樣的？  203

Chapter 6 新一代信息技術(shù)—無人駕駛汽車的“靈魂”	205
6-1 什么是人工智能技術(shù)？  205
6-2 人工智能技術(shù)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  206
6-3 什么是機(jī)器學(xué)習(xí)？  207
6-4 機(jī)器學(xué)習(xí)是如何分類的？  208
6-5 機(jī)器學(xué)習(xí)的常用算法有哪些？  209
6-6 機(jī)器學(xué)習(xí)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  212
6-7 什么是深度學(xué)習(xí)？  213
6-8 深度學(xué)習(xí)有哪些特點(diǎn)？  213
6-9 深度學(xué)習(xí)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  214
6-10 什么是語義分割？  216
6-11 語義分割和目標(biāo)檢測有什么區(qū)別？  218
6-12 語義分割在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  219
6-13 什么是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)？  220
6-14 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理程序是怎樣的？  221
6-15 什么是大數(shù)據(jù)技術(shù)？  230
6-16 大數(shù)據(jù)有哪些特征？  231
6-17 大數(shù)據(jù)技術(shù)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  232
6-18 什么是云計算技術(shù)？  233
6-19 云計算有哪些特點(diǎn)？  233
6-20 云計算技術(shù)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  234
6-21 什么是邊緣計算技術(shù)？  235
6-22 邊緣計算技術(shù)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  236
6-23 什么是區(qū)塊鏈技術(shù)？  237
6-24 區(qū)塊鏈技術(shù)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  238
6-25 什么是5G技術(shù)？  239
6-26 5G移動通信技術(shù)具有哪些特點(diǎn)？  239
6-27 5G技術(shù)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  241
6-28 什么是V2X技術(shù)？  242
6-29 什么是C-V2X通信技術(shù)和LTE-V通信技術(shù)？  244
6-30 V2X技術(shù)在無人駕駛汽車中有什么應(yīng)用？  245

參考文獻(xiàn)	251