《智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎理論與技術原理》是智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術叢書中的一冊，全面、系統(tǒng)地介紹了智能駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域的核心技術，內(nèi)容涵蓋環(huán)境感知、檢測與識別、高精度地圖與定位、決策控制、網(wǎng)絡通信、車聯(lián)網(wǎng)、智能座艙以及網(wǎng)絡安全等多個方面，通過深入剖析各種傳感器、算法、系統(tǒng)架構與應用實例，為讀者提供了豐富的專業(yè)知識與實踐指導。本書特色在于其全面性和實用性，不僅詳細闡述了各項技術的理論基礎，還分析了技術的最新進展與未來趨勢。此外，本書注重理論與實踐相結合，通過具體的技術實現(xiàn)方法與案例分析，幫助讀者更好地理解和掌握相關技能。本書適合智能駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域的科研人員、工程師、產(chǎn)品經(jīng)理及相關專業(yè)學生等閱讀。無論是希望深入了解行業(yè)前沿技術的專業(yè)人士，還是初學者，都能從本書中獲得寶貴的知識與經(jīng)驗。
當前，面對全球數(shù)字化和智能化的浪潮，各個產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型速度正不斷加快。作為國民經(jīng)濟的支柱性產(chǎn)業(yè)，汽車產(chǎn)業(yè)的變革周期也越來越短。在技術創(chuàng)新、政策刺激以及市場催化等多重因素的共同作用下，汽車產(chǎn)業(yè)與信息通信、人工智能、能源動力等領域的變革性技術加速融合，正逐漸形成新的發(fā)展格局。
為推動汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快建設汽車強國，2020年11月，國務院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20212035年）》，強調(diào)電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展潮流和趨勢。
汽車產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，有助于實現(xiàn)車輛的深度智能應用�；ヂ�(lián)網(wǎng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車重要的基礎技術，網(wǎng)聯(lián)化不僅能夠為用戶提供集駕駛服務、信息服務、娛樂服務等為一體的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，也能夠為智慧交通的發(fā)展奠定基礎。為此，需要以網(wǎng)絡為基礎、以數(shù)據(jù)為紐帶，推進用戶與車端、路端、云端的高效協(xié)同，集成車輛感知、交通管控乃至城市管理層面的相關信息，構建數(shù)據(jù)處理與共享服務平臺，加深信息通信技術在汽車產(chǎn)業(yè)的融合應用。
汽車產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展，有助于推動車輛成為移動智能終端和數(shù)字空間。近幾年，深度學習、機器學習等人工智能技術取得了明顯進步，并為車輛的智能化發(fā)展提供了無限可能。一方面，人工智能技術與汽車產(chǎn)業(yè)的融合，能夠提升單車的智能化水平，基于環(huán)境感知、決策與控制系統(tǒng)，車輛能夠在不依賴人為操控的情況下完成自主駕駛；另一方面，人工智能技術與汽車產(chǎn)業(yè)的融合，能夠推動車聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，通過將車輛與運行環(huán)境中的其他車輛、道路基礎設施以及行人等建立實時連接，能夠極大提升車輛運行的效率和安全性。
為了加速智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域的技術創(chuàng)新，推動汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，我國政府陸續(xù)出臺了一系列政策法規(guī)，并不斷完善相關標準體系。比如，《中國制造2025》《交通強國建設綱要》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等政策文件從不同層面對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景進行了規(guī)劃。此外，一系列聚焦智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)安全、測試與評價等環(huán)節(jié)的政策文件也陸續(xù)出臺，比如，2022年11月，工業(yè)和信息化部會同公安部組織起草了《關于開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準入和上路通行試點工作的通知（征求意見稿）》，力圖通過試點逐步優(yōu)化和完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車的準入機制和道路交通管理安全體系，并在試點過程中獲取和應用實踐經(jīng)驗。
在科技飛速發(fā)展的時代，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智慧交通系統(tǒng)中的關鍵組成部分。根據(jù)相關機構的預測，未來幾年全球智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場的規(guī)模將快速增長。我國作為全球最大的汽車市場之一，得益于良好的汽車產(chǎn)業(yè)基礎以及強勁的數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展動能，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的市場滲透率必將不斷提升，成為我國汽車市場的主要增長點。
本書聚焦智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎理論與技術原理，詳細闡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車涉及的多項關鍵技術，深入探討不同技術的體系架構、應用以及發(fā)展趨勢，力求為讀者提供全面而詳盡的視角。此外，由于本書是智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術叢書中的一冊，因此推薦讀者結合叢書中的其他書籍對照閱讀，以便對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有更加全面系統(tǒng)的了解和更為深入準確的把握。
由于作者水平有限，書中不足之處請讀者批評指正。
著者
第1章 環(huán)境感知技術 001
1.1 環(huán)境感知傳感器 002
1.1.1 環(huán)境感知系統(tǒng) 002
1.1.2 視覺傳感器 007
1.1.3 超聲波雷達 010
1.1.4 毫米波雷達 012
1.1.5 激光雷達 014
1.2 2D視覺感知算法 016
1.2.1 目標檢測 016
1.2.2 目標跟蹤 019
1.2.3 語義分割 020
1.3 3D視覺感知算法 020
1.3.1 單目3D感知 020
1.3.2 雙目3D感知 022
第2章 檢測與識別技術 024
2.1 道路檢測與識別 025
2.1.1 道路檢測與識別方法 025
2.1.2 道路檢測與識別算法 027
2.2 行人檢測與識別 029
2.2.1 行人檢測系統(tǒng)的技術與應用 029
2.2.2 基于計算機視覺的行人檢測 031
2.2.3 行人檢測與跟蹤的主要方法 033
2.3 交通標志識別技術 036
2.3.1 交通標志識別的技術原理 036
2.3.2 道路交通標志識別的方法 038
2.3.3 道路交通標志識別的應用 040
第3章 高精度地圖與定位技術 042
3.1 高精度地圖與定位技術概述 043
3.1.1 高精度地圖的基礎知識 043
3.1.2 高精度地圖的應用價值 044
3.1.3 高精度地圖的數(shù)據(jù)結構 046
3.1.4 高精度地圖的數(shù)據(jù)生產(chǎn) 048
3.1.5 高精度地圖的實現(xiàn)方法 050
3.2 高精度地圖的關鍵技術體系 051
3.2.1 數(shù)據(jù)采集 051
3.2.2 數(shù)據(jù)處理 054
3.2.3 數(shù)據(jù)融合 055
3.2.4 地圖發(fā)布 056
3.2.5 安全合規(guī) 057
3.3 視覺SLAM系統(tǒng)技術與應用 057
3.3.1 SLAM系統(tǒng)結構與原理 057
3.3.2 視覺SLAM分類與流程 061
3.3.3 激光SLAM的主流算法 062
3.3.4 視覺SLAM系統(tǒng)的應用 066
第4章 決策控制技術 068
4.1 自動駕駛行為決策模型及算法 069
4.1.1 有限狀態(tài)機模型 069
4.1.2 深度學習模型 071
4.1.3 決策樹模型 074
4.1.4 貝葉斯網(wǎng)絡模型 075
4.2 智能車輛路徑控制的系統(tǒng)設計 077
4.2.1 智能車輛的控制架構設計 077
4.2.2 智能車輛控制的核心技術 080
4.2.3 智能車輛的橫向控制設計 081
4.2.4 智能車輛的縱向控制設計 083
4.2.5 智能車輛控制的技術方案 085
4.3 自動駕駛路徑跟蹤的控制方法 087
4.3.1 經(jīng)典控制方法 087
4.3.2 最優(yōu)控制方法 089
4.3.3 模糊控制方法 090
4.3.4 魯棒控制方法 092
4.3.5 自適應控制方法 093
4.3.6 模型預測控制方法 095
第5章 智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡通信技術 097
5.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡系統(tǒng) 098
5.1.1 車載網(wǎng)絡系統(tǒng)基本概述 098
5.1.2 車載網(wǎng)絡通信系統(tǒng) 098
5.1.3 車載自組織網(wǎng)絡 100
5.1.4 車載移動互聯(lián)網(wǎng) 101
5.2 車內(nèi)總線通信技術 102
5.2.1 CAN總線 102
5.2.2 LIN總線 103
5.2.3 FlexRay總線 104
5.2.4 MOST總線 105
5.2.5 車載以太網(wǎng) 106
5.3 車載無線通信技術 107
5.3.1 UWB技術 107
5.3.2 星閃技術 112
5.3.3 V2X技術 115
5.3.4 NFC技術 116
5.3.5 藍牙技術 118
第6章 車聯(lián)網(wǎng)（V2X）技術 120
6.1 車聯(lián)網(wǎng)的應用場景與產(chǎn)業(yè)路徑 121
6.1.1 車聯(lián)網(wǎng)的應用場景分析 121
6.1.2 車聯(lián)網(wǎng)的應用場景參數(shù) 123
6.1.3 車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的政策體系 125
6.1.4 我國車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化應用 126
6.2 5G車聯(lián)網(wǎng)的體系架構及其應用 128
6.2.1 5G技術賦能車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展 128
6.2.2 車聯(lián)網(wǎng)對5G網(wǎng)絡的需求 129
6.2.3 5G車聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術體系 131
6.2.4 5G車聯(lián)網(wǎng)的典型應用案例 133
6.3 基于5G云網(wǎng)融合的車聯(lián)網(wǎng)應用 136
6.3.1 5G云網(wǎng)融合的必要性 136
6.3.2 云網(wǎng)融合架構的演進 138
6.3.3 云網(wǎng)資源共享 140
6.3.4 云網(wǎng)能力開放 141
6.3.5 云網(wǎng)協(xié)同管理 142
第7章 智能座艙技術 144
7.1 智能座艙技術基礎知識 145
7.1.1 智能座艙的概念與發(fā)展 145
7.1.2 智能座艙的構成與功能 146
7.1.3 智能座艙的架構與應用 148
7.1.4 智能座艙域控制器技術 150
7.2 智能座艙語音交互技術 152
7.2.1 語音交互技術概述 152
7.2.2 語音交互技術的兩大類型 153
7.2.3 語音交互系統(tǒng)的基礎框架 155
7.2.4 語音交互技術的應用場景 156
7.3 智能座艙多模態(tài)交互技術 157
7.3.1 多模態(tài)交互技術的主要內(nèi)容 157
7.3.2 基于安全信息的多模態(tài)交互 159
7.3.3 基于娛樂信息的多模態(tài)交互 160
第8章 網(wǎng)絡安全技術 162
8.1 汽車網(wǎng)絡安全風險管理 163
8.1.1 概念階段的安全風險管理 163
8.1.2 開發(fā)階段的安全風險管理 164
8.1.3 后開發(fā)階段的安全風險管理 165
8.1.4 HEAVENS威脅分析與風險評估 165
8.2 網(wǎng)絡安全攻擊與防御技術 167
8.2.1 網(wǎng)絡安全攻擊案例 167
8.2.2 網(wǎng)絡安全攻擊目標 168
8.2.3 網(wǎng)絡安全攻擊模型 170
8.2.4 網(wǎng)絡攻擊防御技術 172
8.3 車載網(wǎng)絡通信安全 175
8.3.1 車輛信息安全架構與開發(fā) 175
8.3.2 域集中式EEA安全隱患與檢測 176
8.3.3 域控制器層的安全防護 179
8.3.4 車內(nèi)網(wǎng)絡層的安全防護 180
8.3.5 汽車ECU層的安全防護 182
參考文獻 183
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