智能驾驶系统设计与实践

前言
第1章智能驾驶系统概述1
1.1智能驾驶简介1
1.1.1智能驾驶分级标准1
1.1.2智能驾驶技术结构6
1.2环境感知技术7
1.2.1激光雷达7
1.2.2毫米波雷达10
1.2.3普通摄像头11
1.2.4深度摄像头12
1.3导航与定位技术14
1.3.1卫星与惯性传感器组合定位15
1.3.2传感器与高精度地图融合匹配定位16
1.3.3同时定位与建图17
1.4高精度地图19
1.4.1高精度地图的概念及特点19
1.4.2高精度地图的制作流程20
1.4.3高精度地图的应用21
1.5规划与决策控制22
1.5.1路由寻径23
1.5.2行为决策24
1.5.3动作规划25
1.5.4反馈控制26
1.6智能驾驶计算平台27
1.6.1基于GPU的计算解决方案27
1.6.2基于DSP的计算解决方案28
1.6.3基于FPGA的计算解决方案29
1.6.4基于ASIC的计算解决方案30
1.6.5基于云计算的自动驾驶开发平台30
1.6.6其他计算解决方案32
1.7V2X技术33
1.7.1V2X分类概念34
1.7.2V2X通信技术35
1.7.3V2X应用场景37
第2章智能驾驶实践平台简介39
2.1智能小车整体架构39
2.1.1驱动系统39
2.1.2悬架系统41
2.1.3转向系统42
2.2智能小车环境感知45
2.2.1杜邦线45
2.2.2霍尔传感器45
2.2.3超声波测距传感器46
2.2.4摄像头47
2.2.5激光雷达48
2.3智能小车计算平台49
2.3.1树莓派接口及配件介绍50
2.3.2树莓派系统烧录与配置52
2.3.3开发工具55
2.3.4MATLAB/Simulink配置方法62
第3章控制理论基础67
3.1控制理论67
3.1.1经典控制理论67
3.1.2现代控制理论69
3.1.3智能控制理论74
3.2车辆模型76
3.2.1车辆动力学77
3.2.2车辆运动学80
3.3车辆运动控制82
3.3.1概述82
3.3.2横向控制83
3.3.3纵向控制83
3.3.4横纵向耦合控制84
第4章车道保持辅助系统设计与实践86
4.1车道保持辅助系统简介86
4.1.1车道保持辅助系统组成及工作原理86
4.1.2设计要求88
4.1.3功能要求89
4.1.4开发流程90
4.2算法及仿真91
4.2.1车道线检测方法92
4.2.2车道偏离预警算法95
4.2.3车道保持控制算法96
4.2.4车道保持辅助系统仿真测试97
4.3智能小车LKAS系统实践99
4.3.1开发方法与流程99
4.3.2建模与分析100
4.3.3功能实践与测试103
第5章主动转向避撞系统设计与实践105
5.1主动转向避撞系统105
5.1.1主动转向避撞系统组成105
5.1.2设计要求107
5.1.3功能要求107
5.2主动转向避撞系统算法及仿真108
5.2.1车辆转向的运动学模型108
5.2.2轮胎模型111
5.2.3换道路径规划113
5.2.4安全距离模型117
5.2.5轨迹跟踪控制118
5.3智能小车主动转向避撞系统实践123
5.3.1开发方法123
5.3.2建模与分析124
5.3.3功能测试实践128
第6章自动紧急制动系统设计与实践131
6.1自动紧急制动系统简介131
6.1.1系统组成及原理131
6.1.2设计要求134
6.1.3功能要求135
6.1.4开发流程136
6.2自动紧急制动系统算法及仿真138
6.2.1基于TTC模型的算法与仿真138
6.2.2基于驾驶人特性的算法与
仿真141
6.2.3基于多传感器融合的算法与仿真147
6.3智能小车AEB系统实践151
6.3.1开发方法151
6.3.2建模与分析152
6.3.3功能测试实践155
第7章自适应巡航系统设计与
实践158
7.1自适应巡航系统简介158
7.1.1组成及原理158
7.1.2设计要求159
7.1.3功能要求160
7.1.4开发流程160
7.2ACC系统算法及仿真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系统仿真165
7.3智能小车ACC系统实践166
7.3.1开发方法166
7.3.2建模与分析168
7.3.3功能测试实践173
第8章自动泊车系统设计与实践179
8.1自动泊车系统简介179
8.1.1组成及原理179
8.1.2设计要求181
8.1.3功能要求181
8.1.4开发流程184
8.2自动泊车系统算法及仿真185
8.2.1环境感知算法185
8.2.2路径规划算法189
8.2.3泊车控制算法193
8.2.4自动泊车系统仿真194
8.3智能小车APS系统实践203
8.3.1组成及原理203
8.3.2建模与分析206
8.3.3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