| 書名: | 智能汽車-XJ傳感與控製 | ||
| 作者: | 李力 | 開本: | |
| YJ: | 72 | 頁數: | |
| 現價: | 見1;CY=CY部 | 齣版時間 | 2016-11 |
| 書號: | 9787111551072 | 印刷時間: | |
| 齣版社: | 機械工業齣版社 | 版次: | |
| 商品類型: | 正版圖書 | 印次: | |
李力
清華大學自動化係副教授、IEEE會士。研究興趣包括智能汽車、智能交通係統、智能傳感和控製。目前擔任IEEE智能交通係統匯刊副主編。
王飛躍
復雜係統管理與控製國傢重點實驗室主任,兼任國防科技大學軍事計算與平行係統技術研究中心主任、中國智能車綜閤技術研發與測試中心主任、中國自動化學會副理事長兼MSZ。曾任IEEE ITS 學會ZX, I E E E 智能交通係統匯刊( IEEE Transactions on IntelligentTransportation Systems)以及IEEE智能係統 (IEEE IntelligentSystems)主編,並ZD創辦IEEE ITS 雜誌、IEEE計算社會係統匯刊和IEEE智能汽車匯刊。
精彩導讀近20年來,智能汽車(Intelligent Vehicles,IV)的研發投入大幅增長,並應用於海陸空運、軍民兩用及高科技領域,取得瞭巨大成功。智能汽車受到如此多的關注,主要源於其在提升駕駛安全性、效率以及改善人們現代化生活品質方麵的潛在優勢。作為智能交通係統(Intelligent Transportation Systems,ITS)的重要組成部分,智能汽車利用XJ的傳感、通信、計算和控製技術來獲悉駕駛環境與狀態,用以輔助車輛運行、交通控製、服務管理及其他相關事項。此外,諸如普適計算技術、自組織網絡技術、智能空間技術等新興技術的ZX進展也為未來智能汽車的發展帶來新的契機。我們深信:智能汽車行駛在智能道路上,甚至更為廣闊的智能空間中,將是未來智能汽車領域發展的新浪潮。
智能汽車的相關技術發展可追溯到20世紀七八十年代。而地麵智能交通工具(指智能汽車)的概念是在20世紀90年代末逐漸普及的。誠如Little所述,“自本世紀初,伴隨著計算機與信息技術的革命浪潮,無論從用戶交互體驗還是車輛保有量等方麵,機動車都在經曆Z深刻的變革”。認識到智能汽車的重要性以及不將人因因素作為汽車設計核心將會帶來意外的不良後果,美國交通部(Department of Transportation,DOT)展開瞭智能汽車先導(Intelligent Vehicles Initiative,IVI)計劃。該先導計劃旨在加強集成車載係統的發展、普及與應用,幫助貨車、公交車、小轎車的駕駛員提升駕駛安全性與效率。不久之後,1998年頒布的21世紀交通效率法案授權IVI計劃正式成為美國交通部智能交通項目的重要部分。
過去十年,智能汽車領域相關研究由於政府、公眾、車企及車輛産品供應商的高度關注而持續推進。現在,越來越多的研究者和消費者相信智能汽車正是滿足人們對於安全、節能、環保、舒適的交通服務日益增長需求的關鍵要素。然而,對於智能汽車應具備哪些功能、呈現何種形態的問題仍然沒有形成共識。總之,對於智能汽車的定義標準,即何種汽車應D稱為智能汽車,研究者們仍然存在爭論。
美國交通部認為IVI計劃應D至少在以下三種駕駛條件下提升安全性:正常駕駛條件、退化駕駛條件和迫近事故條件。為瞭實現該目標,聯邦智能交通係統項目組給齣瞭智能汽車必須具備的三大係統:衝突避讓係統、碰撞通報係統和輔助駕駛係統。更JQ地說,IVI計劃重點在以下八大功能領域實施:追尾碰撞避讓、換/並道衝突避讓、車道偏離衝突避讓、交叉口衝突避讓、駕車視野提升、車輛穩定性、駕駛員狀態預警和安全警示服務。
全SJ範圍內在上述領域的研究已經獲得瞭諸多成果。Bishop根據智能汽車具備功能的多寡將正在研發的智能汽車分成以下三個等級:a)車內係統可為駕駛員提供輔助或警示服務的功能(衝突預警係統);b)車內係統可獲取車輛的部分控製權,如在平穩狀態下的輔助駕駛或在衝突迫近下的緊急乾預(衝突避讓係統);c)車內係統獲取車輛的全部控製權(車輛自動化)。一般而言,由於衝突避讓的重要性,絕大多數研究者認為一輛所謂的智能汽車應用具備等級a)的功能。根據Dravidam和TosuDglu的估計,15%~20%的交通事故涉及追尾碰撞。而美國國傢公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)的數據顯示,美國88%的追尾碰撞事故是由於駕駛人精力不集中或後車跟車過近造成的。因此,衝突預警係統被認為是智能汽車Z基本的功能。
然而,Bishop同樣指齣,所謂的衝突預警係統本身也是由部分重疊的子功能係統構成的,包括前車衝突預警、障礙衝突預警、追尾衝突預警、自行車/行人衝突預警等。迄今為止,大多數實驗車輛僅能實現上述這些子功能的一部分。圖1.1所示為豐田AHS項目早期設計的智能汽車係統。但一般來說,這些早期的設計方案仍然被稱為智能汽車。
有些研究者卻認為汽車不會實現自動駕駛,Jones將他們的觀點總結如下:
“雖然汽車將會很快實現像駕駛人駕駛一樣引導汽車駛入道路,但WQ沒有駕駛人介入的全自動駕駛車輛可能很難實現大規模的商業生産。”
“新技術是為瞭輔助而不是取代駕駛人”,愛荷華市愛荷華大學公共政策中心人因研究項目組1席專傢Daniel McGehee如是說。他提到給予汽車WQ的自身控製權,將會引發一係列復雜程度類似於“誰應該對一起交通事故負責,是駕駛人還是汽車製造商”的法律糾紛問題。
其餘一些不願透露姓名的汽車傳感和人因研究領域的專傢們則強調智能汽車係統的製造商和經銷商可能需要麵臨承擔嚴重賠償責任的潛在危險。
這種潛在的危險還使得那些曾齣現在電影電視中的汽車隻需要詢問駕駛人目的地J可到達的場景也僅可能局限在電影鏡頭之中。
他們的論斷不無道理,由於各種各樣的原因,全自動駕駛的商業車輛在短期內很難齣現在城市道路中。但智能汽車絕不僅是智能商業汽車。盡管全自動駕駛的車輛很難進入一般領域,但其在特殊領域的製造與應用則越來越多。一個典型的案例J是為瞭響應美國國會和國防部有關加強智能汽車的研發用以在戰場上挽救美國士兵生命的呼籲,DARPA智能車輛挑戰賽應運而生。數十組來自全SJ各地的高校和企業的代錶隊積J參與其中。圖1��2所示為在2004年DARPA挑戰賽上由奧本大學隊設計的自動駕駛汽車。2005年,也有一些全自動駕駛汽車成功通過整個挑戰測試賽。
車輛控製係統主要依賴於放置在各錨點的差分GPS(Starfire)和慣導傳感器來導航路徑,
它利用紅外傳感器(LIDAR)的超聲波傳感器提供路徑跟蹤和障礙避讓功能
全自動汽車在采礦場和駕駛測試場等場閤也得到設計與應用。圖1.3所示是由布倫瑞剋技術大學團隊進行的一次有趣的商業嘗試。這個駕駛機器人Klaus是由德國汽車製造商大眾(Volkswagen)公司研發的,正在駕駛一輛大眾多用途客貨車進行測試。精細的汽車控製係統和傳感技術可檢測周邊道路環境並計算齣閤理的駕駛行為。
智能汽車的概念及其引申內容在過去十年間逐漸發生瞭變化。一方麵從字麵含義看,盡管IVI計劃中僅涉及地麵交通運輸係統,但絕不僅是地麵智能汽車稱為智能汽車,其他水下運輸工具或氣墊船、空中運輸工具都可看作是智能汽車。而另一方麵,智能汽車與智能移動機器之間的概念界綫越來越模糊,一些大型的移動機器有時也被認為是智能汽車。需要指齣的是,嚴格意義上的智能汽車仍然尚待研發。本書僅考慮並討論目前被廣泛接受的地麵智能汽車。然而毋庸置疑的是,由於移動機器人技術已經得到廣泛應用或獲得瞭認可,智能汽車研究者們將會對該領域的成果擇善而從,繼承並擴展許多實用的技術和方法並將其應用到智能汽車領域。
目錄 ◆ 目錄 ◆ 前言 D1章引言我是一個對未來科技抱有強烈憧憬的人,而智能汽車無疑是其中最令人興奮的領域之一。當我在書店看到《智能汽車-先進傳感與控製》這本書時,我立刻就被它深深吸引瞭。這不僅僅是一本關於汽車的書,它更像是一扇窗戶,讓我得以窺探未來齣行的藍圖。我腦海中想象的,是一輛輛在道路上穿梭的、充滿智慧的車輛,它們能夠像人類一樣感知周圍的世界,並做齣最安全的決策。我希望這本書能夠詳細介紹那些讓汽車變得“聰明”的“眼睛”和“耳朵”,比如各種高精度攝像頭、可以“看”穿障礙物的雷達、以及可以繪製三維地圖的激光雷達。同時,我也非常好奇,這些傳感器是如何把收集到的信息傳遞給汽車的“大腦”,並且這個“大腦”又是如何進行思考和決策的。我期待書中能夠介紹一些關於人工智能和機器學習在智能汽車領域的應用,比如如何識彆行人、車輛,如何預測其他車輛的意圖,以及如何規劃最優的行駛路徑。這本書給我的感覺是,它能夠點燃我對科技的熱情,讓我對未來世界充滿期待,並理解智能汽車是如何改變我們的生活方式的。
评分這本書光看書名就讓人躍躍欲試,感覺裏麵一定充滿瞭未來的科技感。“智能汽車”這個詞本身就足夠吸引人,何況還有“先進傳感與控製”這種技術性的補充,讓我對這本書的內容充滿瞭好奇。我一直對汽車的智能化發展很感興趣,特彆是自動駕駛技術,總覺得這是未來齣行的必然趨勢。而要實現自動駕駛,傳感器和控製係統絕對是核心中的核心。我猜想這本書會詳細介紹各種各樣的傳感器,比如激光雷達、攝像頭、毫米波雷達等等,它們是如何感知周圍環境的,又如何將這些信息傳遞給車輛的大腦。當然,更重要的是,這本書應該會深入剖析控製係統是如何基於這些感知信息做齣決策,並最終操控車輛的。我特彆期待書中能夠有關於算法的介紹,比如路徑規劃、障礙物規避、目標跟蹤等等,這些都是實現智能駕駛的關鍵技術。而且,我希望作者能夠用一種比較易懂的方式來解釋這些復雜的概念,即使是對非專業人士來說,也能有所收獲。這本書給我的感覺是,它不僅能滿足技術愛好者的求知欲,也能讓普通讀者對智能汽車有一個更深入、更全麵的認識,瞭解這項技術是如何一步步走嚮成熟的。
评分我是一名熱衷於信息技術和軟件開發的從業者,而智能汽車在我眼中,就像一個集成瞭最前沿IT技術的大型移動平颱。“先進傳感與控製”這幾個字,直接點齣瞭其核心技術棧。我期待這本書能從軟件工程的角度,深入剖析智能汽車的架構設計。例如,在傳感器數據處理方麵,我希望看到關於實時操作係統(RTOS)、數據預處理、特徵提取以及傳感器融閤算法的詳細講解,特彆是如何處理海量異構數據。在控製係統層麵,我猜測書中會涉及決策規劃、軌跡生成和底層執行控製等模塊。我非常關心的是,這些模塊是如何通過高效的軟件接口和通信協議進行交互的,比如CAN總綫、Ethernet等。另外,我也對安全性、可靠性和實時性等軟件工程中的關鍵挑戰充滿興趣,希望書中能有相關的討論,例如容錯機製、安全編碼規範以及係統驗證方法。這本書給我的感覺是,它不僅僅是硬件的堆砌,更是軟件智慧的結晶,能夠為我理解和參與智能汽車軟件係統的開發提供深刻的見解,並啓發我在軟件架構、算法優化和係統集成方麵的思考。
评分對於我這樣在機械工程領域摸爬滾打多年的人來說,這本書的題目簡直像是一道通往新大陸的地圖。“智能汽車”的錶象之下,隱藏的是一個復雜而精密的工程體係,而“先進傳感與控製”正是這個體係的基石。我更傾嚮於從工程實現的層麵去審視這本書。我腦海中浮現的,是各種精密的傳感器如何與車輛本身的動力學模型、執行機構協同工作。例如,在控製算法方麵,我希望看到對PID控製、模糊控製、模型預測控製等經典和先進控製策略在汽車領域的應用分析。同時,我也非常期待書中能探討不同傳感器融閤的技術,因為單一傳感器的局限性是顯而易見的,隻有通過多傳感器信息的有效整閤,纔能構建齣魯棒且可靠的環境感知模型。另外,在控製執行層麵,我想瞭解電控轉嚮、製動、油門等執行器如何接收控製指令,並實現精確、快速的響應。這本書給我一種感覺,它不僅僅是在介紹概念,更是在解析技術實現的細節,對於我這樣需要將理論付諸實踐的工程師來說,這正是寶貴的財富。它可能為我提供解決實際工程問題的靈感和思路,幫助我理解當前智能汽車技術發展的瓶頸和未來突破的方嚮。
评分作為一名對汽車行業充滿好奇的普通讀者,我一直被那些看起來非常酷炫的智能汽車所吸引。這本書的題目——《智能汽車-先進傳感與控製》——讓我覺得它一定能為我揭開這些神奇技術的神秘麵紗。我迫不及待地想知道,那些讓汽車能夠自己“看見”周圍環境的各種傳感器,比如那個在車頂鏇轉的“掃地機”(我猜是激光雷達),到底是怎麼工作的。還有那些藏在車身裏的攝像頭和雷達,它們又有什麼樣的神通?更重要的是,我希望這本書能夠解釋,汽車的“大腦”是如何接收這些傳感器傳來的信息,並決定什麼時候加速、什麼時候刹車、什麼時候轉嚮的。我一直在想,這些“智能”的指令是怎麼産生的,是不是有什麼瞭不起的算法在背後支撐。這本書給我的感覺是,它會用一種通俗易懂的方式,讓我這個對汽車技術不甚瞭解的人,也能輕鬆理解智能汽車的核心秘密,讓我對未來汽車的發展有更清晰的認識,甚至對未來的齣行方式産生新的暢想。
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