| 书名: | 智能汽车-XJ传感与控制 | ||
| 作者: | 李力 | 开本: | |
| YJ: | 72 | 页数: | |
| 现价: | 见1;CY=CY部 | 出版时间 | 2016-11 |
| 书号: | 9787111551072 | 印刷时间: | |
| 出版社: | 机械工业出版社 | 版次: | |
| 商品类型: | 正版图书 | 印次: | |
李力
清华大学自动化系副教授、IEEE会士。研究兴趣包括智能汽车、智能交通系统、智能传感和控制。目前担任IEEE智能交通系统汇刊副主编。
王飞跃
复杂系统管理与控制国家重点实验室主任,兼任国防科技大学军事计算与平行系统技术研究中心主任、中国智能车综合技术研发与测试中心主任、中国自动化学会副理事长兼MSZ。曾任IEEE ITS 学会ZX, I E E E 智能交通系统汇刊( IEEE Transactions on IntelligentTransportation Systems)以及IEEE智能系统 (IEEE IntelligentSystems)主编,并ZD创办IEEE ITS 杂志、IEEE计算社会系统汇刊和IEEE智能汽车汇刊。
精彩导读近20年来,智能汽车(Intelligent Vehicles,IV)的研发投入大幅增长,并应用于海陆空运、军民两用及高科技领域,取得了巨大成功。智能汽车受到如此多的关注,主要源于其在提升驾驶安全性、效率以及改善人们现代化生活品质方面的潜在优势。作为智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)的重要组成部分,智能汽车利用XJ的传感、通信、计算和控制技术来获悉驾驶环境与状态,用以辅助车辆运行、交通控制、服务管理及其他相关事项。此外,诸如普适计算技术、自组织网络技术、智能空间技术等新兴技术的ZX进展也为未来智能汽车的发展带来新的契机。我们深信:智能汽车行驶在智能道路上,甚至更为广阔的智能空间中,将是未来智能汽车领域发展的新浪潮。
智能汽车的相关技术发展可追溯到20世纪七八十年代。而地面智能交通工具(指智能汽车)的概念是在20世纪90年代末逐渐普及的。诚如Little所述,“自本世纪初,伴随着计算机与信息技术的革命浪潮,无论从用户交互体验还是车辆保有量等方面,机动车都在经历Z深刻的变革”。认识到智能汽车的重要性以及不将人因因素作为汽车设计核心将会带来意外的不良后果,美国交通部(Department of Transportation,DOT)展开了智能汽车先导(Intelligent Vehicles Initiative,IVI)计划。该先导计划旨在加强集成车载系统的发展、普及与应用,帮助货车、公交车、小轿车的驾驶员提升驾驶安全性与效率。不久之后,1998年颁布的21世纪交通效率法案授权IVI计划正式成为美国交通部智能交通项目的重要部分。
过去十年,智能汽车领域相关研究由于政府、公众、车企及车辆产品供应商的高度关注而持续推进。现在,越来越多的研究者和消费者相信智能汽车正是满足人们对于安全、节能、环保、舒适的交通服务日益增长需求的关键要素。然而,对于智能汽车应具备哪些功能、呈现何种形态的问题仍然没有形成共识。总之,对于智能汽车的定义标准,即何种汽车应D称为智能汽车,研究者们仍然存在争论。
美国交通部认为IVI计划应D至少在以下三种驾驶条件下提升安全性:正常驾驶条件、退化驾驶条件和迫近事故条件。为了实现该目标,联邦智能交通系统项目组给出了智能汽车必须具备的三大系统:冲突避让系统、碰撞通报系统和辅助驾驶系统。更JQ地说,IVI计划重点在以下八大功能领域实施:追尾碰撞避让、换/并道冲突避让、车道偏离冲突避让、交叉口冲突避让、驾车视野提升、车辆稳定性、驾驶员状态预警和安全警示服务。
全SJ范围内在上述领域的研究已经获得了诸多成果。Bishop根据智能汽车具备功能的多寡将正在研发的智能汽车分成以下三个等级:a)车内系统可为驾驶员提供辅助或警示服务的功能(冲突预警系统);b)车内系统可获取车辆的部分控制权,如在平稳状态下的辅助驾驶或在冲突迫近下的紧急干预(冲突避让系统);c)车内系统获取车辆的全部控制权(车辆自动化)。一般而言,由于冲突避让的重要性,绝大多数研究者认为一辆所谓的智能汽车应用具备等级a)的功能。根据Dravidam和TosuDglu的估计,15%~20%的交通事故涉及追尾碰撞。而美国国家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)的数据显示,美国88%的追尾碰撞事故是由于驾驶人精力不集中或后车跟车过近造成的。因此,冲突预警系统被认为是智能汽车Z基本的功能。
然而,Bishop同样指出,所谓的冲突预警系统本身也是由部分重叠的子功能系统构成的,包括前车冲突预警、障碍冲突预警、追尾冲突预警、自行车/行人冲突预警等。迄今为止,大多数实验车辆仅能实现上述这些子功能的一部分。图1.1所示为丰田AHS项目早期设计的智能汽车系统。但一般来说,这些早期的设计方案仍然被称为智能汽车。
有些研究者却认为汽车不会实现自动驾驶,Jones将他们的观点总结如下:
“虽然汽车将会很快实现像驾驶人驾驶一样引导汽车驶入道路,但WQ没有驾驶人介入的全自动驾驶车辆可能很难实现大规模的商业生产。”
“新技术是为了辅助而不是取代驾驶人”,爱荷华市爱荷华大学公共政策中心人因研究项目组1席专家Daniel McGehee如是说。他提到给予汽车WQ的自身控制权,将会引发一系列复杂程度类似于“谁应该对一起交通事故负责,是驾驶人还是汽车制造商”的法律纠纷问题。
其余一些不愿透露姓名的汽车传感和人因研究领域的专家们则强调智能汽车系统的制造商和经销商可能需要面临承担严重赔偿责任的潜在危险。
这种潜在的危险还使得那些曾出现在电影电视中的汽车只需要询问驾驶人目的地J可到达的场景也仅可能局限在电影镜头之中。
他们的论断不无道理,由于各种各样的原因,全自动驾驶的商业车辆在短期内很难出现在城市道路中。但智能汽车绝不仅是智能商业汽车。尽管全自动驾驶的车辆很难进入一般领域,但其在特殊领域的制造与应用则越来越多。一个典型的案例J是为了响应美国国会和国防部有关加强智能汽车的研发用以在战场上挽救美国士兵生命的呼吁,DARPA智能车辆挑战赛应运而生。数十组来自全SJ各地的高校和企业的代表队积J参与其中。图1��2所示为在2004年DARPA挑战赛上由奥本大学队设计的自动驾驶汽车。2005年,也有一些全自动驾驶汽车成功通过整个挑战测试赛。
车辆控制系统主要依赖于放置在各锚点的差分GPS(Starfire)和惯导传感器来导航路径,
它利用红外传感器(LIDAR)的超声波传感器提供路径跟踪和障碍避让功能
全自动汽车在采矿场和驾驶测试场等场合也得到设计与应用。图1.3所示是由布伦瑞克技术大学团队进行的一次有趣的商业尝试。这个驾驶机器人Klaus是由德国汽车制造商大众(Volkswagen)公司研发的,正在驾驶一辆大众多用途客货车进行测试。精细的汽车控制系统和传感技术可检测周边道路环境并计算出合理的驾驶行为。
智能汽车的概念及其引申内容在过去十年间逐渐发生了变化。一方面从字面含义看,尽管IVI计划中仅涉及地面交通运输系统,但绝不仅是地面智能汽车称为智能汽车,其他水下运输工具或气垫船、空中运输工具都可看作是智能汽车。而另一方面,智能汽车与智能移动机器之间的概念界线越来越模糊,一些大型的移动机器有时也被认为是智能汽车。需要指出的是,严格意义上的智能汽车仍然尚待研发。本书仅考虑并讨论目前被广泛接受的地面智能汽车。然而毋庸置疑的是,由于移动机器人技术已经得到广泛应用或获得了认可,智能汽车研究者们将会对该领域的成果择善而从,继承并扩展许多实用的技术和方法并将其应用到智能汽车领域。
目录 ◆ 目录 ◆ 前言 D1章引言对于我这样在机械工程领域摸爬滚打多年的人来说,这本书的题目简直像是一道通往新大陆的地图。“智能汽车”的表象之下,隐藏的是一个复杂而精密的工程体系,而“先进传感与控制”正是这个体系的基石。我更倾向于从工程实现的层面去审视这本书。我脑海中浮现的,是各种精密的传感器如何与车辆本身的动力学模型、执行机构协同工作。例如,在控制算法方面,我希望看到对PID控制、模糊控制、模型预测控制等经典和先进控制策略在汽车领域的应用分析。同时,我也非常期待书中能探讨不同传感器融合的技术,因为单一传感器的局限性是显而易见的,只有通过多传感器信息的有效整合,才能构建出鲁棒且可靠的环境感知模型。另外,在控制执行层面,我想了解电控转向、制动、油门等执行器如何接收控制指令,并实现精确、快速的响应。这本书给我一种感觉,它不仅仅是在介绍概念,更是在解析技术实现的细节,对于我这样需要将理论付诸实践的工程师来说,这正是宝贵的财富。它可能为我提供解决实际工程问题的灵感和思路,帮助我理解当前智能汽车技术发展的瓶颈和未来突破的方向。
评分这本书光看书名就让人跃跃欲试,感觉里面一定充满了未来的科技感。“智能汽车”这个词本身就足够吸引人,何况还有“先进传感与控制”这种技术性的补充,让我对这本书的内容充满了好奇。我一直对汽车的智能化发展很感兴趣,特别是自动驾驶技术,总觉得这是未来出行的必然趋势。而要实现自动驾驶,传感器和控制系统绝对是核心中的核心。我猜想这本书会详细介绍各种各样的传感器,比如激光雷达、摄像头、毫米波雷达等等,它们是如何感知周围环境的,又如何将这些信息传递给车辆的大脑。当然,更重要的是,这本书应该会深入剖析控制系统是如何基于这些感知信息做出决策,并最终操控车辆的。我特别期待书中能够有关于算法的介绍,比如路径规划、障碍物规避、目标跟踪等等,这些都是实现智能驾驶的关键技术。而且,我希望作者能够用一种比较易懂的方式来解释这些复杂的概念,即使是对非专业人士来说,也能有所收获。这本书给我的感觉是,它不仅能满足技术爱好者的求知欲,也能让普通读者对智能汽车有一个更深入、更全面的认识,了解这项技术是如何一步步走向成熟的。
评分我是一个对未来科技抱有强烈憧憬的人,而智能汽车无疑是其中最令人兴奋的领域之一。当我在书店看到《智能汽车-先进传感与控制》这本书时,我立刻就被它深深吸引了。这不仅仅是一本关于汽车的书,它更像是一扇窗户,让我得以窥探未来出行的蓝图。我脑海中想象的,是一辆辆在道路上穿梭的、充满智慧的车辆,它们能够像人类一样感知周围的世界,并做出最安全的决策。我希望这本书能够详细介绍那些让汽车变得“聪明”的“眼睛”和“耳朵”,比如各种高精度摄像头、可以“看”穿障碍物的雷达、以及可以绘制三维地图的激光雷达。同时,我也非常好奇,这些传感器是如何把收集到的信息传递给汽车的“大脑”,并且这个“大脑”又是如何进行思考和决策的。我期待书中能够介绍一些关于人工智能和机器学习在智能汽车领域的应用,比如如何识别行人、车辆,如何预测其他车辆的意图,以及如何规划最优的行驶路径。这本书给我的感觉是,它能够点燃我对科技的热情,让我对未来世界充满期待,并理解智能汽车是如何改变我们的生活方式的。
评分我是一名热衷于信息技术和软件开发的从业者,而智能汽车在我眼中,就像一个集成了最前沿IT技术的大型移动平台。“先进传感与控制”这几个字,直接点出了其核心技术栈。我期待这本书能从软件工程的角度,深入剖析智能汽车的架构设计。例如,在传感器数据处理方面,我希望看到关于实时操作系统(RTOS)、数据预处理、特征提取以及传感器融合算法的详细讲解,特别是如何处理海量异构数据。在控制系统层面,我猜测书中会涉及决策规划、轨迹生成和底层执行控制等模块。我非常关心的是,这些模块是如何通过高效的软件接口和通信协议进行交互的,比如CAN总线、Ethernet等。另外,我也对安全性、可靠性和实时性等软件工程中的关键挑战充满兴趣,希望书中能有相关的讨论,例如容错机制、安全编码规范以及系统验证方法。这本书给我的感觉是,它不仅仅是硬件的堆砌,更是软件智慧的结晶,能够为我理解和参与智能汽车软件系统的开发提供深刻的见解,并启发我在软件架构、算法优化和系统集成方面的思考。
评分作为一名对汽车行业充满好奇的普通读者,我一直被那些看起来非常酷炫的智能汽车所吸引。这本书的题目——《智能汽车-先进传感与控制》——让我觉得它一定能为我揭开这些神奇技术的神秘面纱。我迫不及待地想知道,那些让汽车能够自己“看见”周围环境的各种传感器,比如那个在车顶旋转的“扫地机”(我猜是激光雷达),到底是怎么工作的。还有那些藏在车身里的摄像头和雷达,它们又有什么样的神通?更重要的是,我希望这本书能够解释,汽车的“大脑”是如何接收这些传感器传来的信息,并决定什么时候加速、什么时候刹车、什么时候转向的。我一直在想,这些“智能”的指令是怎么产生的,是不是有什么了不起的算法在背后支撑。这本书给我的感觉是,它会用一种通俗易懂的方式,让我这个对汽车技术不甚了解的人,也能轻松理解智能汽车的核心秘密,让我对未来汽车的发展有更清晰的认识,甚至对未来的出行方式产生新的畅想。
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