第1章自動駕駛概論

1.1自動駕駛基本概念

1.1.1自動駕駛的定義

1.1.2自動駕駛的優勢

1.1.3自動駕駛的分級

1.2自動駕駛關鍵技術

1.2.1環境感知與定位

1.2.2路徑規劃與決策

1.2.3控制執行

1.3自動駕駛發展歷程

1.3.1國外自動駕駛發展歷程

1.3.2我國自動駕駛發展歷程

1.4自動駕駛應用場景

1.4.1中高速場景

1.4.2低速場景

1.4.3特殊場景

1.5自動駕駛路測牌照發放情況

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第2章自動駕駛基本結構與組成

2.1總體結構概述

2.2自動駕駛繫統結構

2.3無人車硬件結構

2.3.1線控繫統

2.3.2傳感器繫統

2.3.3

2.4無人車軟件結構

2.5車聯網繫統介紹

2.5.1車聯網繫統硬件組成

2.5.2車聯網繫統架構

2.5.3無人車應用實例

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第3章自動駕駛感知與定位繫統

3.1自動駕駛感知與定位繫統概述

3.2自動駕駛感知傳感繫統

3.2.1視覺傳感器

3.2.2激光雷達

3.2.3毫米波雷達

3.2.4超聲波雷達

3.3傳感器的標定

3.3.1IMU的標定

3.3.2相機的標定

3.3.3激光雷達和組合慣導標定

3.3.4相機和激光雷達標定

3.4傳感器數據融合

3.4.1傳感器數據融合介紹

3.4.2自動駕駛傳感器數據融合

3.4.3自動駕駛傳感器數據融合示例

3.4.4多傳感器融合數據處理

3.4.5傳感器數據融合算法

3.5環境感知與預測

3.5.1環境感知理論概述

3.5.2環境感知算法與應用實例

3.6定位繫統

3.6.1定位理論概述

3.6.2定位傳感器

3.6.3定位技術

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第4章自動駕駛決策與規劃

4.1自動駕駛決策與規劃概述

4.2決策與規劃體繫結構

4.2.1分層遞階式體繫結構

4.2.2反應式體繫結構

4.2.3混合式體繫結構

4.3決策與規劃繫統的關鍵環節

4.4自動駕駛的路徑規劃技術

4.4.1基於圖搜索的路徑規劃算法

4.4.2基於化的路徑規劃算法

4.4.3基於隨機采樣的路徑規劃算法

4.4.4基於曲線擬合的路徑規劃算法

4.5自動駕駛的行為決策方法

4.5.1基於規則的行為決策方法

4.5.2基於強化學習的行為決策方法

4.5.3基於強化學習的行為決策在無人駕駛中的優勢

4.6自動駕駛的運動規劃

4.6.1局部路徑規劃方法

4.6.2動態窗口局部運動規劃算法(DWA)

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第5章自動駕駛控制繫統

5.1控制繫統概述

5.2無人車控制架構設計

5.3自動駕駛控制核心技術

5.3.1車輛縱向控制

5.3.2車輛橫向控制

5.4自動駕駛控制方法

5.4.1傳統控制方法

5.4.2智能控制方法

5.5自動駕駛控制技術方案

5.5.1基於規劃跟蹤的間接控制方案

5.5.2基於人工智能的直接控制方案

5.6人機交互繫統

5.6.1人機交互繫統的作用和意義

5.6.2智能汽車人機交互繫統的發展現狀

5.6.3人機交互繫統的核心技術

5.6.4人機交互繫統的發展趨勢

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第6章自動駕駛線控繫統與動力電池繫統

6.1線控繫統概述

6.2線控轉向繫統

6.2.1線控轉向繫統的結構

6.2.2線控轉向繫統的工作原理

6.2.3線控轉向繫統的優點

6.2.4線控轉向繫統的控制邏輯

6.2.5線控轉向繫統的發展方向

6.3線控制動繫統

6.3.1線控制動繫統的分類

6.3.2線控制動繫統的結構

6.3.3線控制動繫統的基本工作原理

6.3.4CBS繫統控制策略

6.3.5液壓式線控制動繫統的發展現狀

6.3.6線控制動繫統的優點

6.4電子駐車制動繫統

6.4.1電子駐車制動繫統的特點

6.4.2電子駐車制動繫統的結構

6.4.3電子駐車制動繫統的功能及控制邏輯

6.4.4電子駐車制動繫統的發展現狀

6.5線控油門繫統

6.5.1線控油門繫統的基本工作原理

6.5.2線控油門繫統的優勢

6.6線控換擋繫統

6.6.1線控換擋繫統概述

6.6.2線控換擋繫統的基本原理

6.6.3線控換擋繫統的優勢

6.7電驅動繫統

6.7.1電驅動繫統的結構與功能

6.7.2電驅動繫統的工作原理

6.7.3電驅動繫統的特點

6.7.4電驅動技術的發展方向

6.8動力電池繫統

6.8.1動力電池繫統概述

6.8.2電池繫統的基本結構

6.8.3動力電池繫統技術的發展方向

6.9整車控制器繫統

6.9.1整車控制器基本功能

6.9.2上下電控制

6.9.3接管控制

6.9.4轉向控制

6.9.5制動控制

6.9.6駐車控制

6.9.7擋位控制

6.9.8驅動控制

6.9.9燈光控制

6.9.10故障安全控制

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第7章自動駕駛發展環境

7.1自動駕駛發展環境概述

7.2國外自動駕駛發展

7.2.1美國自動駕駛發展

7.2.2歐洲各國自動駕駛發展

7.2.3日本自動駕駛發展

7.2.4新加坡自動駕駛發展

7.3國內自動駕駛政策環境與發展規劃

7.4自動駕駛關鍵技術發展趨勢

7.4.1傳感感知

7.4.2決策與控制

7.4.3輔助平臺與技術

7.5自動駕駛產業鏈市場發展分析

7.5.1自動駕駛要素市場發展情況

7.5.2中國高等級自動駕駛產業發展趨勢

7.6自動駕駛行業發展主要限制因素和風險

7.6.1發展限制

7.6.2風險提示

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參考文獻

自動駕駛帶著無窮魅力闖入了人們的生活。近幾年，自動駕駛車輛已經逐步發展成熟，以潤物細無聲的方式進入了人們的生活中。例如： 谷歌、優步、百度、宇通等公司的自動駕駛汽車已經在多個國家的公共道路上行駛運營； 、順豐公司的物流倉庫大量的自動分揀車在繁忙有序地分揀貨物； 國家圖書館、鳥巢等公共場所自動清潔小車不辭辛勞地全天候盡職工作； 各種封閉園區自動駕駛售貨車、自動駕駛擺渡車正在為人們提供便捷的服務； 礦山、隧道裡開始運行自動駕駛運輸車； 公安繫統使用自動駕駛警務車為社會提供更加安全、高效的治安管理服務； 2020年疫情下的武漢，自動駕駛無人車積極承擔了大量醫療物資運輸、醫療垃圾傾倒的工作，為抗擊疫情的勝利貢獻了一份力量……自動駕駛已經走入人們生產和生活的方方面面，與人們一起共同開創著更加便捷、安全、自由、美好的生活。
自動駕駛車輛實質上就是一種輪式自主運動智能機器人。自動駕駛是融合了傳統車輛工程、人工智能和物聯網等新興學科的交叉學科，近年來自動駕駛領域取得了巨大的進步。自動駕駛技術經過十多年的研發與實驗已日趨成熟，自動駕駛相關的政策法規、行業規範都在不斷出臺，自動駕駛產業上下遊的企業經過多年的積澱和發展，在市場中逐步找到了自身的定位，並不斷降低自動駕駛的進入門檻，開創多樣的自動駕駛應用模式。自動駕駛在未來的一段時間內，必將顛覆性地改變人們的出行方式，並會進一步改變人們的生產、生活方式，甚至在更多領域掀起革命性的變革。
在自動駕駛成為行業風口的宏觀背景下，先進的自動駕駛技術吸引了很多優秀的科學家、工程師、教師、學生、企業家和創業者參與其中。當前自動駕駛行業的困境之一仍然是面對即將到來的爆炸式增長的市場空間，缺乏足夠多的技術人員和運行維護人員支撐自動駕駛行業的順利運轉。基於這個原因，部分龍頭企業已經開始和國內大、中專院校進行深入合作，開展自動駕駛學科建設和科研平臺建設，創新人纔培養模式，布局自動駕駛的教育產業市場。目前鄭州航空工業管理學院與新石器慧通（北京）科技有限公司簽約部署了中部地區家全方位校企合作產學研用基地，創設了自動駕駛校企合作聯合實驗室。
本書是鄭州航空工業管理學院自動駕駛實驗室幾位教師在自動駕駛浪潮下敏銳而積極的一次嘗試。編寫本書的目的是希望能夠為自動駕駛領域的研究平臺建設、自動駕駛行業的人纔儲備、國家人工智能科技的發展起到一定的促進作用。作者結合自身和新石器慧通（北京）科技有限公司在自動駕駛領域的技術積累，對全書進行了深入梳理和細致總結，闡述了自動駕駛的當前發展情況和關鍵技術環節，以及自動駕駛的宏觀發展環境等內容。本書理論結合實踐，適合自動駕駛行業研究人員、從業人員和各類高等院校學習自動駕駛的學生參考。
由於自動駕駛是一門很新的交叉學科，涉及大量新概念、專業知識和專業術語，而作者水平所限，書中不足之處在所難免，懇請讀者給予批評和指正，以使本書再版時能夠不斷改進，精益求精，在此致以誠摯的感謝！
作者
2021年7月