《智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)理論與技術(shù)原理》是智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術(shù)叢書中的一冊(cè)，全面、系統(tǒng)地介紹了智能駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的核心技術(shù)，內(nèi)容涵蓋環(huán)境感知、檢測與識(shí)別、高精度地圖與定位、決策控制、網(wǎng)絡(luò)通信、車聯(lián)網(wǎng)、智能座艙以及網(wǎng)絡(luò)安全等多個(gè)方面，通過深入剖析各種傳感器、算法、系統(tǒng)架構(gòu)與應(yīng)用實(shí)例，為讀者提供了豐富的專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐指導(dǎo)。本書特色在于其全面性和實(shí)用性，不僅詳細(xì)闡述了各項(xiàng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)，還分析了技術(shù)的最新進(jìn)展與未來趨勢。此外，本書注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法與案例分析，幫助讀者更好地理解和掌握相關(guān)技能。本書適合智能駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的科研人員、工程師、產(chǎn)品經(jīng)理及相關(guān)專業(yè)學(xué)生等閱讀。無論是希望深入了解行業(yè)前沿技術(shù)的專業(yè)人士，還是初學(xué)者，都能從本書中獲得寶貴的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。
當(dāng)前，面對(duì)全球數(shù)字化和智能化的浪潮，各個(gè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型速度正不斷加快。作為國民經(jīng)濟(jì)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(shù)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(dòng)力等領(lǐng)域的變革性技術(shù)加速融合，正逐漸形成新的發(fā)展格局。
為推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快建設(shè)汽車強(qiáng)國，2020年11月，國務(wù)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(qiáng)調(diào)電動(dòng)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(shí)現(xiàn)車輛的深度智能應(yīng)用�；ヂ�(lián)網(wǎng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車重要的基礎(chǔ)技術(shù)，網(wǎng)聯(lián)化不僅能夠?yàn)橛脩籼峁┘{駛服務(wù)、信息服務(wù)、娛樂服務(wù)等為一體的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，也能夠?yàn)橹腔劢煌ǖ陌l(fā)展奠定基礎(chǔ)。為此，需要以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以數(shù)據(jù)為紐帶，推進(jìn)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(guān)信息，構(gòu)建數(shù)據(jù)處理與共享服務(wù)平臺(tái)，加深信息通信技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的融合應(yīng)用。
汽車產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展，有助于推動(dòng)車輛成為移動(dòng)智能終端和數(shù)字空間。近幾年，深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)取得了明顯進(jìn)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(shù)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(shù)與汽車產(chǎn)業(yè)的融合，能夠推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過將車輛與運(yùn)行環(huán)境中的其他車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施以及行人等建立實(shí)時(shí)連接，能夠極大提升車輛運(yùn)行的效率和安全性。
為了加速智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，我國政府陸續(xù)出臺(tái)了一系列政策法規(guī)，并不斷完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系。比如，《中國制造2025》《交通強(qiáng)國建設(shè)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(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景進(jìn)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(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)的政策文件也陸續(xù)出臺(tái)，比如，2022年11月，工業(yè)和信息化部會(huì)同公安部組織起草了《關(guān)于開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點(diǎn)工作的通知（征求意見稿）》，力圖通過試點(diǎn)逐步優(yōu)化和完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車的準(zhǔn)入機(jī)制和道路交通管理安全體系，并在試點(diǎn)過程中獲取和應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
在科技飛速發(fā)展的時(shí)代，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智慧交通系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的預(yù)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(chǔ)以及強(qiáng)勁的數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)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(diǎn)。
本書聚焦智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)理論與技術(shù)原理，詳細(xì)闡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車涉及的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，深入探討不同技術(shù)的體系架構(gòu)、應(yīng)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(shù)叢書中的一冊(cè)，因此推薦讀者結(jié)合叢書中的其他書籍對(duì)照閱讀，以便對(duì)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(zhǔn)確的把握。
由于作者水平有限，書中不足之處請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
著者
第1章 環(huán)境感知技術(shù) 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(dá) 010
1.1.4 毫米波雷達(dá) 012
1.1.5 激光雷達(dá) 014
1.2 2D視覺感知算法 016
1.2.1 目標(biāo)檢測 016
1.2.2 目標(biāo)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(shí)別技術(shù) 024
2.1 道路檢測與識(shí)別 025
2.1.1 道路檢測與識(shí)別方法 025
2.1.2 道路檢測與識(shí)別算法 027
2.2 行人檢測與識(shí)別 029
2.2.1 行人檢測系統(tǒng)的技術(shù)與應(yīng)用 029
2.2.2 基于計(jì)算機(jī)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(biāo)志識(shí)別技術(shù) 036
2.3.1 交通標(biāo)志識(shí)別的技術(shù)原理 036
2.3.2 道路交通標(biāo)志識(shí)別的方法 038
2.3.3 道路交通標(biāo)志識(shí)別的應(yīng)用 040
第3章 高精度地圖與定位技術(shù) 042
3.1 高精度地圖與定位技術(shù)概述 043
3.1.1 高精度地圖的基礎(chǔ)知識(shí) 043
3.1.2 高精度地圖的應(yīng)用價(jià)值 044
3.1.3 高精度地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 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(shí)現(xiàn)方法 050
3.2 高精度地圖的關(guān)鍵技術(shù)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(shù)與應(yīng)用 057
3.3.1 SLAM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yīng)用 066
第4章 決策控制技術(shù) 068
4.1 自動(dòng)駕駛行為決策模型及算法 069
4.1.1 有限狀態(tài)機(jī)模型 069
4.1.2 深度學(xué)習(xí)模型 071
4.1.3 決策樹模型 074
4.1.4 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型 075
4.2 智能車輛路徑控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 077
4.2.1 智能車輛的控制架構(gòu)設(shè)計(jì) 077
4.2.2 智能車輛控制的核心技術(shù) 080
4.2.3 智能車輛的橫向控制設(shè)計(jì) 081
4.2.4 智能車輛的縱向控制設(shè)計(jì) 083
4.2.5 智能車輛控制的技術(shù)方案 085
4.3 自動(dòng)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(yīng)控制方法 093
4.3.6 模型預(yù)測控制方法 095
第5章 智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 097
5.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 098
5.1.1 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本概述 098
5.1.2 車載網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng) 098
5.1.3 車載自組織網(wǎng)絡(luò) 100
5.1.4 車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) 101
5.2 車內(nèi)總線通信技術(shù) 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(shù) 107
5.3.1 UWB技術(shù) 107
5.3.2 星閃技術(shù) 112
5.3.3 V2X技術(shù) 115
5.3.4 NFC技術(shù) 116
5.3.5 藍(lán)牙技術(shù) 118
第6章 車聯(lián)網(wǎng)（V2X）技術(shù) 120
6.1 車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景與產(chǎn)業(yè)路徑 121
6.1.1 車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景分析 121
6.1.2 車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)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(yīng)用 126
6.2 5G車聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)及其應(yīng)用 128
6.2.1 5G技術(shù)賦能車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展 128
6.2.2 車聯(lián)網(wǎng)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的需求 129
6.2.3 5G車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)體系 131
6.2.4 5G車聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用案例 133
6.3 基于5G云網(wǎng)融合的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(gòu)的演進(jìn) 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(shù) 144
7.1 智能座艙技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí) 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(gòu)成與功能 146
7.1.3 智能座艙的架構(gòu)與應(yīng)用 148
7.1.4 智能座艙域控制器技術(shù) 150
7.2 智能座艙語音交互技術(shù) 152
7.2.1 語音交互技術(shù)概述 152
7.2.2 語音交互技術(shù)的兩大類型 153
7.2.3 語音交互系統(tǒng)的基礎(chǔ)框架 155
7.2.4 語音交互技術(shù)的應(yīng)用場景 156
7.3 智能座艙多模態(tài)交互技術(shù) 157
7.3.1 多模態(tài)交互技術(shù)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(luò)安全技術(shù) 162
8.1 汽車網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)管理 163
8.1.1 概念階段的安全風(fēng)險(xiǎn)管理 163
8.1.2 開發(fā)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)管理 164
8.1.3 后開發(fā)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)管理 165
8.1.4 HEAVENS威脅分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 165
8.2 網(wǎng)絡(luò)安全攻擊與防御技術(shù) 167
8.2.1 網(wǎng)絡(luò)安全攻擊案例 167
8.2.2 網(wǎng)絡(luò)安全攻擊目標(biāo) 168
8.2.3 網(wǎng)絡(luò)安全攻擊模型 170
8.2.4 網(wǎng)絡(luò)攻擊防御技術(shù) 172
8.3 車載網(wǎng)絡(luò)通信安全 175
8.3.1 車輛信息安全架構(gòu)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(hù) 179
8.3.4 車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)層的安全防護(hù) 180
8.3.5 汽車ECU層的安全防護(hù) 182
參考文獻(xiàn) 183
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