智能車輛手冊(cè)涵蓋目前國(guó)際上有關(guān)智能車輛各分領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的新介紹,卷I的內(nèi)容包括智能車輛系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)方式的概述、車輛縱向和橫向控制系統(tǒng)、特殊的車輛系統(tǒng)、定位、導(dǎo)航和軌跡控制、駕駛輔助系統(tǒng)、安全和舒適系統(tǒng)等。
智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportationSystems.ITS)是指利用計(jì)算機(jī)、控制、通信和自動(dòng)化技術(shù).提高交通的安全性、運(yùn)輸量和效率.降低能源消耗并減少對(duì)環(huán)境影響的系統(tǒng).智能交通系統(tǒng)是多模式的.道路交通則是其中的一個(gè)重點(diǎn).而智能車輛顯然是智能交通系統(tǒng)中的一個(gè)必要組成部分.在這一概念下.“智能”這一術(shù)語的定義很寬泛.它是指將一定水平的機(jī)器智能融入到車輛的操作中.如今.電子設(shè)備、傳感器、微處理器、軟件和嵌入式機(jī)電系統(tǒng)的進(jìn)步.使得車輛的自動(dòng)、自主功能得到了顯著提高.其中一些功能對(duì)駕駛?cè)耸峭耆该鞯?并且可以自動(dòng)啟動(dòng).而其他的功能則以駕駛輔助系統(tǒng)的形式為駕駛?cè)颂峁⿴椭?車輛與駕駛?cè)恕h(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施之間是在不斷進(jìn)行交互的.而在智能車輛中.傳感器的使用、信息的交換以及各種主要和次要駕駛?cè)蝿?wù)的執(zhí)行.使得這些交互得到了增強(qiáng).這種交互涵蓋范圍廣泛.從簡(jiǎn)單的信息交換到復(fù)雜的自主功能.都包含在內(nèi).這里給出現(xiàn)有系統(tǒng)或者原型系統(tǒng)在提高駕駛安全性和效率方面的一些簡(jiǎn)單實(shí)例.第一個(gè)實(shí)例是.當(dāng)前方為結(jié)冰路面或濃霧區(qū)域時(shí).預(yù)警系統(tǒng)及時(shí)向駕駛?cè)颂峁┫嚓P(guān)信息.從而提高駕駛安全性.這需要利用智能交通系統(tǒng)和車路通信來實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知能力.另一個(gè)實(shí)例是.當(dāng)感知到附近區(qū)域的危險(xiǎn)情況后.車輛自動(dòng)做出反應(yīng).通過增強(qiáng)制動(dòng)力(如制動(dòng)力輔助系統(tǒng).BrakeAssistSystem.BAS)或者進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力及穩(wěn)定性控制等.使車輛在車道內(nèi)保持安全的預(yù)定軌跡.基于雷達(dá)或視覺的防撞系統(tǒng)可以感知前方的障礙物.并在駕駛?cè)宋茨芗皶r(shí)制動(dòng)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)制動(dòng).從而避免可能發(fā)生的碰撞.此外.向車輛傳輸更多的地理信息并進(jìn)行智能換檔控制.或者是利用智能導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)化行程規(guī)劃.均可以改善車輛的能耗.另一個(gè)極端的實(shí)例是無人駕駛汽車.它可以自主駕駛.完成從始發(fā)地到目的地的整個(gè)行程.在此過程中會(huì)躲避障礙物并且嚴(yán)格遵守交通法規(guī).如上所述.智能車輛涵蓋了大量不同領(lǐng)域的技術(shù).包括車輛動(dòng)力學(xué)、信息、通信、電子、自動(dòng)化以及人因工程等.因此.智能車輛的研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)需要各學(xué)科的專業(yè)技術(shù)和知識(shí).所幸.我們可以從不同的科學(xué)期刊、會(huì)議和工程專業(yè)協(xié)會(huì)中獲得有關(guān)智能車輛的某些方面的內(nèi)容.但它們都太過專一于某一領(lǐng)域.例如.一些期刊包含控制系統(tǒng)和車輛動(dòng)力學(xué).而另一些期刊則專注于通信和人因工程等.在工程學(xué)會(huì)中.美國(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì)(InstituteforElectrical前言ⅦandElectronicsEngineers.IEEE)和美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(SocietyofAutomotiveEngineers.SAE)主管的一些具體部門、會(huì)議和學(xué)報(bào).涵蓋了與智能交通系統(tǒng)和智能車輛相關(guān)的眾多領(lǐng)域.此外.某些期刊也專注于這一主題.然而.以上這些協(xié)會(huì)、會(huì)議、期刊提供的科學(xué)文章通常聚焦于非常具體的問題.并不一定會(huì)針對(duì)如“智能車輛”這樣廣義的主題進(jìn)行宏觀的描繪.或是綜合性的表述.目前.智能車輛的發(fā)展已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步.許多系統(tǒng)已經(jīng)以高端車型可選配置的方式投放到市場(chǎng)中.而許多原型系統(tǒng)也已在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)了示范應(yīng)用.同時(shí).智能車輛的發(fā)展依舊迅猛.對(duì)于消費(fèi)者來說.無論是處于當(dāng)前發(fā)展?fàn)顟B(tài)的智能車輛.還是未來更加自主的智能車輛.都會(huì)對(duì)其出行產(chǎn)生影響.并進(jìn)一步影響其日常生活.因此.作為對(duì)智能車輛已有一定認(rèn)知的學(xué)者.為推動(dòng)智能車輛的發(fā)展.向人們提供相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)和必要的資源.成為當(dāng)務(wù)之急.由于智能車輛涉及多種技術(shù).目前還沒有任何書籍或者參考資料能夠提供涵蓋該課題的所有必需內(nèi)容.本手冊(cè)旨在填補(bǔ)這一空白.還應(yīng)注意的是.鑒于汽車行業(yè)研發(fā)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題.公開的文獻(xiàn)中很少有深度涉及實(shí)際實(shí)現(xiàn)技術(shù)的知識(shí)和方法的資料.本手冊(cè)匯集了國(guó)際化的編輯和作者團(tuán)隊(duì)來探討有關(guān)智能車輛的最新課題.他們都是所在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的學(xué)術(shù)權(quán)威.其中.大多數(shù)作者都曾在所述課題中領(lǐng)導(dǎo)過前沿的研究工作.因此他們能夠提供最新的發(fā)現(xiàn)和方法.本手冊(cè)共分11篇.通過合理的組織形式.對(duì)與智能車輛相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了全面、深入的介紹.每一篇包含多個(gè)章.涵蓋多個(gè)研究方向.據(jù)編者所知.目前尚無任何有關(guān)智能車輛這一主題的資料能夠達(dá)到本手冊(cè)的深度和廣度.本手冊(cè)可供對(duì)智能車輛研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)感興趣的汽車工程師、科技人員、研究人員、學(xué)生和技術(shù)管理人員使用.希望本手冊(cè)在可預(yù)見的未來能夠成為相關(guān)工程、研發(fā)和學(xué)術(shù)團(tuán)體的重要資源.同時(shí).希望本手冊(cè)能夠得到同行和學(xué)生們的認(rèn)可.并為他們的獨(dú)立研究提供幫助.AzimEskandarian2012年1月.于美國(guó)華盛頓特
譯者序
前言
致謝
第1 章 智能車輛簡(jiǎn)介 1
。粒椋 Eskandarian
第1 篇 智能車輛系統(tǒng)與研究方法綜述
Bart Van Arem
第2 章 車輛智能化功能的總體方案 15
。拢幔颍 van Arem
第3 章 智能車輛的傳感器和執(zhí)行器 26
。粒睿纾澹欤铮 Amditis..Panagiotis Lytrivis..Evangelia Portouli
第4 章 智能車輛的態(tài)勢(shì)感知 50
。冢铮欤..n Papp
第5 章 分層、智能與自動(dòng)控制 68
。拢幔颍 De Schutter..Jeroen Ploeg..Lakshmi Dhevi Baskar..Gerrit Naus..Henk Nijmeijer
第6 章 行為適應(yīng)與接受度 98
。停幔颍椋澹耄 H.. Martens..Gunnar D.. Jenssen
第7 章 智能車輛的仿真方法 119
Bart van Arem..Martijn van Noort..Bart Netten
第2 篇 車輛縱橫向控制系統(tǒng)
Azim Eskandarian
第8 章 車輛縱向控制 143
。剩椋瑁酰 Huang
第9 章 自適應(yīng)巡航與協(xié)同式自適應(yīng)巡航 164
。疲幔睿穑椋睿 Bu..Ching ̄Yao Chan
第10 章 車輛橫向和轉(zhuǎn)向控制 179
。模幔恚铮铮 Soudbakhsh..Azim Eskandarian
第3 篇 特殊車輛系統(tǒng)
Ernst Pucher..Alfred Pruckner..Ralf Stroph..Peter Pfeffer
第11 章 線控駕駛 203
。粒欤妫颍澹 Pruckner..Ralf Stroph..Peter Pfeffer
第12 章 智能車輛中的能源和動(dòng)力總成系統(tǒng) 245
。牛颍睿螅 Pucher..Luis Cachón..Wolfgang Hable
第4 篇 定位、導(dǎo)航與軌跡控制系統(tǒng)
Peter Handel
第13 章 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)———車載導(dǎo)航的推動(dòng)者 267
John ̄Olof Nilsson..Dave Zachariah..Isaac Skog
第14 章 通過地圖匹配優(yōu)化車輛定位數(shù)據(jù) 293
。停铮瑁幔恚恚澹 A.. Quddus..Nagendra R.. Velaga
第15 章 用于軌跡控制的態(tài)勢(shì)感知和道路預(yù)測(cè) 314
Christian Lundquist..Thomas B.. Sch.n..Fredrik Gustafsson
第16 章 應(yīng)用地圖支持的導(dǎo)航和道路約束車輛的追蹤 342
。疲颍澹洌颍椋 Gustafsson..Umut Orguner..Thomas B.. Sch.n..Per Skoglar..Rickard Karlsson
第17 章 車載導(dǎo)航系統(tǒng)綜述 375
Isaac Skog..Peter H.ndel
第18 章 車載導(dǎo)航系統(tǒng)的演變 398
。耍铮椋悖瑁 Nagaki
第5 篇 駕駛輔助系統(tǒng)
Azim Eskandarian
第19 章 駕駛輔助基礎(chǔ) 421
Azim Eskandarian
第20 章 駕駛?cè)诵袨榻? 458
。樱幔恚澹 Hamdar
第21 章 基于自然駕駛研究的駕駛輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測(cè)試和評(píng)價(jià) 477
。牵颍澹纾铮颍 M.. Fitch..Richard J.. Hanowski
第22 章 智能車速調(diào)節(jié)系統(tǒng) 496
。剩澹颍澹恚 J.. Blum..Azim Eskandarian..Stephen A.. Arhin
第6 篇 安全與舒適系統(tǒng)
Werner Huber and Klaus Kompass
第23 章 安全性與舒適性系統(tǒng) 517
。耍欤幔酰 Kompass..Werner Huber..Thomas Helmer
第24 章 自適應(yīng)巡航控制 524
。龋澹颍恚幔睿 Winner
第25 章 前向碰撞預(yù)警和預(yù)防 562
Markus Maurer
第26 章 車道偏離與車道保持 589
。剩澹睿 E.. Gayko
第27 章 綜合安全 607
。耍欤幔酰 Kompass..Christian Domsch..Ronald E.. Kates
第28 章 換道輔助 623
。粒颍睿 Bartels..Marc ̄Michael Meinecke..Simon Steinmeyer
第29 章 轉(zhuǎn)向與避撞輔助 649