智能汽车无人驾驶与自动驾驶辅助技术

早在2012年，我国就发布了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》，此后我国新能源汽车发展便坚持纯电驱动的战略方向。
2020年11月2日，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》。该规划中提出，到2025年，我国新能源汽车市场竞争力明显增强，动力电池、驱动电机、车用操作系统等关键技术取得重大突破，安全水平全面提升。纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0kW·h/100km，新能源汽车新车销售量达到新车销售总量的20%左右，高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用，充换电服务便利性显著提高。
新的规划中指出，要强化整车集成技术创新，以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车、燃料电池汽车为“三纵”；以电动化（动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子）、网联化与智能化技术为“三横”。
业内普遍认为，从现在起到 2030 年，除了传统的新能源汽车核心部件之外，未来的核心零部件还包括芯片、操作系统和汽车电子部件，甚至还将包括有价值的数据。
第五代移动通信技术（简称5G或5G技术）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和 2G（GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。
5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s。5G技术的普及将使万物互联成为可能，基于物联网诞生的车联网，还有与此关联的智能网联汽车也随之应运而生了。
根据SAE自动驾驶分级标准可以看出，目前商用的可上路应用的自动驾驶技术还处于2.5到3.0阶段，这个阶段只能说是自动驾驶辅助的高级阶段，离真正的无人驾驶也就是完全自动驾驶还有很长的路要走。
所有新技术的应用和开发都将基于现有的基础进行，而不是画饼充饥，凭空想像。所以，回归现实，智能化的基础也就是自动化，无人驾驶的基础也就是自动驾驶辅助。本书以目前最高端的汽车电控技术为讲述对象，讲解应用在这些车型上的系统的构造原理、功能及工作流程，总成及单个部件的特征、结构与原理。基于这些内容，使读者朋友们对目前“火热”的智能网联汽车与无人驾驶技术有一个真正全面的认识与了解。
本书结合汽车巨头如奔驰、宝马、奥迪、大众、特斯拉等品牌在汽车上实现自动驾驶与操控自动化、智能化的应用技术成果，以全彩图解并配以视频的形式，生动形象地诠释自动驾驶辅助与系统自动化技术的种种形式，系统组成，部件结构、功能以及运行原理。
全书分为八大章节。第1章简要介绍了无人驾驶及自动驾驶的分级标准、区别及关键技术与发展概况。第2章讲解了汽车自动驾驶技术所用到的传感器、控制器及操作系统的功能与特性。第3～6章根据功能细分详细讲述了行驶辅助、驻车辅助、视觉辅助及安全辅助四大类辅助系统的组成、功能及工作原理。作为智能化的基础应用，第7章描述了底盘自动化、电器自动化、车身自动化系统的组成、功能及原理。第8章则简要介绍了车联网与智能网联汽车以及现代汽车上应用的联物、联网与车载网络技术。最后附录为智能汽车与自动驾驶技术中常见英文缩略语的中文解释。
本书在各个图文节点，根据技术适用场景插入了一些动画演示和实景操作的视频。通过这些视频的观看学习，可以使我们对系统的功能原理和总成的构造及运行机制有更为直观的了解。
本书由瑞佩尔主编，此外参加编写的人员还有朱其谦、杨刚伟、吴龙、张祖良、汤耀宗、赵炎、陈金国、刘艳春、徐红玮、张志华、冯宇、赵太贵、宋兆杰、陈学清、邱晓龙、朱如盛、周金洪、刘滨、陈棋、孙丽佳、周方、彭斌、王坤、章军旗、满亚林、彭启凤、李丽娟、徐银泉。在编写过程中，参考了国内外相关文献和网络信息资料，在此，谨向这些资料信息的原创者们表示由衷的感谢！
囿于编者水平有限及成书匆促，书中疏漏在所难免，还请广大读者朋友及业内专家多多指正。

编者

本书结合汽车巨头如奔驰、宝马、奥迪、大众、特斯拉等品牌在汽车上实现自动驾驶与操控自动化、智能化的应用技术成果，以全彩图解并配以视频的形式，生动形象地诠释了自动驾驶辅助与系统自动化技术的种种形式，系统组成，部件结构、功能以及运行原理。
该书采用全彩图解加动画视频演示的方式编述内容，使之轻松易读，简洁易懂，适合各汽车院校智能网联汽车专业作为辅助教材选用，也可供智能汽车与无人驾驶技术领域从业人员和广大车主及爱好者阅读。

第1章 系统概述
1.1 自动驾驶与无人驾驶2
1.1.1 自动驾驶分级标准2
1.1.2 自动驾驶与无人驾驶的区别5
1.1.3 自动驾驶与无人驾驶范例7
1.2 自动驾驶关键技术8
1.2.1 自动驾驶核心技术8
1.2.2 人工智能技术13
1.2.3 大数据应用14
1.2.4 车联网与高精地图14
1.2.5 汽车安全15
1.3 自动驾驶和无人驾驶技术的发展16
1.3.1 智能汽车在全球16
1.3.2 智能汽车在中国18
 
第2章 汽车自动驾驶系统部件
2.1 汽车之“眼”——车用摄像头21
2.1.1 单目摄像头应用21
2.1.2 双目摄像头应用29
2.1.3 三目摄像头应用33
2.2 汽车之“耳”——车用雷达36
2.2.1 毫米波雷达（RaDAR）36
2.2.2 激光雷达（LiDAR）43
2.2.3 超声波雷达45
2.3 汽车之“脑”——车用控制器48
2.3.1 特斯拉自动驾驶控制器48
2.3.2 奥迪驾驶辅助控制器52
2.4 汽车之“心”——车载系统软件56
2.4.1 特斯拉车载系统56
2.4.2 宝马 i ConnectedDrive58

第3章 汽车行驶辅助系统
3.1 自适应巡航系统62
3.1.1 系统组成62
3.1.2 工作原理65
3.2 智能制动控制系统72
3.2.1 系统介绍72
3.2.2 工作原理73
3.2.3 警告与制动功能74
3.3 车道变更警告系统76
3.3.1 系统组成76
3.3.2 工作原理77
3.3.3 部件特性78
3.4 车道变更辅助系统82
3.4.1 系统介绍82
3.4.2 工作原理84
3.5 车道保持辅助系统89
3.5.1 系统介绍89
3.5.2 工作原理91
3.6 交叉行驶警告系统97
3.6.1 系统原理97
3.6.2 功能介绍98
3.7 交通标志识别系统100
3.7.1 系统应用说明100
3.7.2 标志识别示例100
3.8 应急辅助系统103
3.8.1 系统介绍103
3.8.2 工作流程104

第4章 汽车驻车辅助系统
4.1 倒车雷达辅助108
4.1.1 系统组成108
4.1.2 工作原理108
4.2 倒车影像系统110
4.2.1 系统组成110
4.2.2 工作原理112
4.3 自动泊车系统114
4.3.1 系统组成114
4.3.2 部件介绍115
4.3.3 系统功能117
4.3.4 遥控移车功能120
 
第5章 汽车视觉辅助系统
5.1 全景影像系统126
5.1.1 系统组成126
5.1.2 部件介绍126
5.1.3 工作原理128
5.2 夜视辅助系统129
5.2.1 部件介绍129
5.2.2 工作原理132
5.3 智能大灯控制系统134
5.3.1 远光灯辅助系统134
5.3.2 可变照明距离系统143
5.3.3 矩阵远光灯辅助系统151
5.4 平视显示屏162
5.4.1 系统介绍162
5.4.2 组成部件163
5.4.3 工作原理164
5.5 虚拟车外后视镜166
5.5.1 部件介绍166
5.5.2 连接电路167
5.6 虚拟驾驶舱168
5.6.1 部件介绍168
5.6.2 系统功能169

第6章 汽车安全辅助系统
6.1 驾驶员行为安全提示系统172
6.1.1 疲劳驾驶检测系统172
6.1.2 开门警示系统173
6.2 行人保护系统174
6.2.1 行人碰撞保护系统174
6.2.2 电动汽车声学式行人保护176

第7章 汽车自动化装置
7.1 底盘自动化178
7.1.1 自适应驾驶系统178
7.1.2 主动电控转向系统181
7.1.3 智能制动系统184
7.1.4 自适应空气悬架系统189
7.2 电器自动化196
7.2.1 自动刮水器196
7.2.2 自动空调197
7.2.3 自动大灯199
7.2.4 自动防眩目后视镜199
7.2.5 手势识别系统201
7.3 车身自动化203
7.3.1 踢脚感应式后备厢203
7.3.2 自动折叠式顶篷205
7.3.3 自动后扰流板217
7.3.4 电动后备厢盖219

第8章 车联网与智能汽车
8.1 车联网与自动驾驶222
8.1.1 智能网联汽车222
8.1.2 智能网联汽车发展史222
8.1.3 智能网联汽车关键技术223
8.2 车联网技术及其应用225
8.2.1 车库门开启系统（HomeLink）225
8.2.2 智能语音处理系统226
8.3 车载通信技术228
8.3.1 远程信息通信系统228
8.3.2 Wi-Fi热点连接231
8.3.3 无线充电技术233
8.3.4 近距离通信系统（NFC）234

附录 常见英文缩略语释义238