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本书对智能驾驶系统、控制理论和配套的智能驾驶实践平台进行了简要介绍，内容包括智能驾驶所涉及的环境感知、规划决策、控制执行、ADAS多级辅助系统等方面；对车道保持辅助、主动转向避撞、自动紧急制动、自适应巡航和自动泊车这五个智能驾驶系统，从系统组成、工作原理、设计要求、算法开发、仿真测试和基于配套的智能小车开发实践进行了详细的实例讲解。本书的目标读者为具有一定智能驾驶知识基础和语言编程基础，有意或已经进入智能驾驶领域的学生或工程师。本书可以作为车辆工程专业和智能车辆工程专业高年级本科生和研究生学习的教材及教师参考用书，也可作为汽车企业人才培训和理工科院校人工智能、自动化、电子电器、机器人等专业的学习参考教程。完成本书的学习能对智能驾驶系统开发设计有较为全面的认知，能迅速提升参与相关智能驾驶系统开发项目的工作能力。本书配有PPT课件和部分演示视频，免费赠送给采用本书作为教材的教师，可登录www.cmpedu.com注册下载。
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前言第1章智能驾驶系统概述11.1智能驾驶简介11.1.1智能驾驶分级标准11.1.2智能驾驶技术结构61.2环境感知技术71.2.1激光雷达71.2.2毫米波雷达101.2.3普通摄像头111.2.4深度摄像头121.3导航与定位技术141.3.1卫星与惯性传感器组合定位151.3.2传感器与高精度地图融合匹配定位161.3.3同时定位与建图171.4高精度地图191.4.1高精度地图的概念及特点191.4.2高精度地图的制作流程201.4.3高精度地图的应用211.5规划与决策控制221.5.1路由寻径231.5.2行为决策241.5.3动作规划251.5.4反馈控制261.6智能驾驶计算平台271.6.1基于GPU的计算解决方案271.6.2基于DSP的计算解决方案281.6.3基于FPGA的计算解决方案291.6.4基于ASIC的计算解决方案301.6.5基于云计算的自动驾驶开发平台301.6.6其他计算解决方案321.7V2X技术331.7.1V2X分类概念341.7.2V2X通信技术351.7.3V2X应用场景37第2章智能驾驶实践平台简介392.1智能小车整体架构392.1.1驱动系统392.1.2悬架系统412.1.3转向系统422.2智能小车环境感知452.2.1杜邦线452.2.2霍尔传感器452.2.3超声波测距传感器462.2.4摄像头472.2.5激光雷达482.3智能小车计算平台492.3.1树莓派接口及配件介绍502.3.2树莓派系统烧录与配置522.3.3开发工具552.3.4MATLAB/Simulink配置方法62第3章控制理论基础673.1控制理论673.1.1经典控制理论673.1.2现代控制理论693.1.3智能控制理论743.2车辆模型763.2.1车辆动力学773.2.2车辆运动学803.3车辆运动控制823.3.1概述823.3.2横向控制833.3.3纵向控制833.3.4横纵向耦合控制84第4章车道保持辅助系统设计与实践864.1车道保持辅助系统简介864.1.1车道保持辅助系统组成及工作原理864.1.2设计要求884.1.3功能要求894.1.4开发流程904.2算法及仿真914.2.1车道线检测方法924.2.2车道偏离预警算法954.2.3车道保持控制算法964.2.4车道保持辅助系统仿真测试974.3智能小车LKAS系统实践994.3.1开发方法与流程994.3.2建模与分析1004.3.3功能实践与测试103第5章主动转向避撞系统设计与实践1055.1主动转向避撞系统1055.1.1主动转向避撞系统组成1055.1.2设计要求1075.1.3功能要求1075.2主动转向避撞系统算法及仿真1085.2.1车辆转向的运动学模型1085.2.2轮胎模型1115.2.3换道路径规划1135.2.4安全距离模型1175.2.5轨迹跟踪控制1185.3智能小车主动转向避撞系统实践1235.3.1开发方法1235.3.2建模与分析1245.3.3功能测试实践128第6章自动紧急制动系统设计与实践1316.1自动紧急制动系统简介1316.1.1系统组成及原理1316.1.2设计要求1346.1.3功能要求1356.1.4开发流程1366.2自动紧急制动系统算法及仿真1386.2.1基于TTC模型的算法与仿真1386.2.2基于驾驶人特性的算法与仿真1416.2.3基于多传感器融合的算法与仿真1476.3智能小车AEB系统实践1516.3.1开发方法1516.3.2建模与分析1526.3.3功能测试实践155第7章自适应巡航系统设计与实践1587.1自适应巡航系统简介1587.1.1组成及原理1587.1.2设计要求1597.1.3功能要求1607.1.4开发流程1607.2ACC系统算法及仿真1617.2.1控制方法1617.2.2控制策略1627.2.3控制算法1637.2.4系统仿真1657.3智能小车ACC系统实践1667.3.1开发方法1667.3.2建模与分析1687.3.3功能测试实践173第8章自动泊车系统设计与实践1798.1自动泊车系统简介1798.1.1组成及原理1798.1.2设计要求1818.1.3功能要求1818.1.4开发流程1848.2自动泊车系统算法及仿真1858.2.1环境感知算法1858.2.2路径规划算法1898.2.3泊车控制算法1938.2.4自动泊车系统仿真1948.3智能小车APS系统实践2038.3.1组成及原理2038.3.2建模与分析2068.3.3功能测试实践210附录212附录A智能小车测试与开发平台搭建212附录B模糊控制器的设计与实现213参考文献218
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智能驾驶是一个集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通信、人工智能及自动控制等技术，集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术综合体。由于智能驾驶跨学科知识融合的背景，其人才培养要求教师注重课堂内外的有效融合，实施实践与理论并重的新型课堂教学模式，才能使人学以致用。国内智能驾驶书籍虽不在少数，但大多偏向于介绍智能驾驶系统组成及工作原理，偏向于科普层面，实践操作性较低，读者仅能从中了解技术原理及现状，很难获得直接的项目经验，导致人才培养难以满足产业发展的要求。另外，智能驾驶对于超过一个班级（40人左右）的全专业人才培养，在实践方面由于师资力量、场地资金限制、课程时长安排等因素，大型的车规级实践教学设备必然存在设备台套数与学生人数的矛盾，因此基于桌面级智能小车的智能驾驶系统设计与实践是智能驾驶人才培养重要的学习手段。本书配套桌面级智能小车，依托于车道保持辅助、主动转向避撞、自动紧急制动、自适应巡航和自动泊车五个智能驾驶系统项目案例，对于智能驾驶技术从系统组成、工作原理、设计要求、算法开发、仿真测试和基于配套的智能小车开发实践进行详细的实例讲解，实践性很强，结合智能网联小车开发平台即可实现原理层面的智能驾驶系统设计及测试，帮助读者建立起相关的设计实践流程，并对智能驾驶研究发展趋势有一定的了解。本书用直接的方式引导读者分析和解决智能驾驶设计与实践问题，可让初学者以快的方式和时间进入自动驾驶领域。全书共8章，第1章智能驾驶系统概述，可让读者对于智能驾驶前沿技术有较为全面的了解；第2章智能驾驶实践平台简介，对于本书的实践平台——智能网联小车进行介绍；第3章控制理论基础，能够让读者掌握控制理论和车辆运动控制基础知识；第4～8章对于车道保持辅助系统、主动转向避撞系统、自动紧急制动系统、自适应巡航系统和自动泊车系统这五个系统进行项目开发实例讲解，基于编著者团队开发的智能网联小车，让读者对于每个系统的系统组成、工作原理、算法开发、仿真测试和实车测试具备全方位深入的认知，从而迅速提升参与相关智能驾驶系统开发项目的工作能力。本书由重庆理工大学胡远志教授、刘西教授和乐知行（重庆）科技有限公司魏嘉浩共同编著。研究生曾宪员、祝恩朋、张隆、施友宁、李浩、宋佳、李东峻、蒋涛、李世杰、夏环、李建飞等人进行了资料搜集与整理工作。特别感谢乐知行（重庆）科技有限公司，他们提供的桌面级智能小车实现了本书的开发实践应用。感谢多年来给予编著者团队大力支持和帮助的各位师长、同事和朋友们。对于书中内容的表述存在疏漏不当之处，衷心希望各位专家学者和广大读者不吝批评、指正。编著者
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