智能車輛手冊涵蓋目前國際上有關智能車輛各分領域技術發(fā)展的新介紹,卷I的內容包括智能車輛系統(tǒng)和實現(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)是指利用計算機、控制、通信和自動化技術.提高交通的安全性、運輸量和效率.降低能源消耗并減少對環(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重點.而智能車輛顯然是智能交通系統(tǒng)中的一個必要組成部分.在這一概念下.“智能”這一術語的定義很寬泛.它是指將一定水平的機器智能融入到車輛的操作中.如今.電子設備、傳感器、微處理器、軟件和嵌入式機電系統(tǒng)的進步.使得車輛的自動、自主功能得到了顯著提高.其中一些功能對駕駛人是完全透明的.并且可以自動啟動.而其他的功能則以駕駛輔助系統(tǒng)的形式為駕駛人提供幫助.車輛與駕駛人、環(huán)境和基礎設施之間是在不斷進行交互的.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任務的執(zhí)行.使得這些交互得到了增強.這種交互涵蓋范圍廣泛.從簡單的信息交換到復雜的自主功能.都包含在內.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單實例.第一個實例是.當前方為結冰路面或濃霧區(qū)域時.預警系統(tǒng)及時向駕駛人提供相關信息.從而提高駕駛安全性.這需要利用智能交通系統(tǒng)和車路通信來實現(xiàn)環(huán)境感知能力.另一個實例是.當感知到附近區(qū)域的危險情況后.車輛自動做出反應.通過增強制動力(如制動力輔助系統(tǒng).BrakeAssistSystem.BAS)或者進行驅動力及穩(wěn)定性控制等.使車輛在車道內保持安全的預定軌跡.基于雷達或視覺的防撞系統(tǒng)可以感知前方的障礙物.并在駕駛人未能及時制動時進行自動制動.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行智能換檔控制.或者是利用智能導航系統(tǒng)優(yōu)化行程規(guī)劃.均可以改善車輛的能耗.另一個極端的實例是無人駕駛汽車.它可以自主駕駛.完成從始發(fā)地到目的地的整個行程.在此過程中會躲避障礙物并且嚴格遵守交通法規(guī).如上所述.智能車輛涵蓋了大量不同領域的技術.包括車輛動力學、信息、通信、電子、自動化以及人因工程等.因此.智能車輛的研究、開發(fā)和設計需要各學科的專業(yè)技術和知識.所幸.我們可以從不同的科學期刊、會議和工程專業(yè)協(xié)會中獲得有關智能車輛的某些方面的內容.但它們都太過專一于某一領域.例如.一些期刊包含控制系統(tǒng)和車輛動力學.而另一些期刊則專注于通信和人因工程等.在工程學會中.美國電氣電子工程師學會(InstituteforElectrical前言ⅦandElectronicsEngineers.IEEE)和美國汽車工程師學會(SocietyofAutomotiveEngineers.SAE)主管的一些具體部門、會議和學報.涵蓋了與智能交通系統(tǒng)和智能車輛相關的眾多領域.此外.某些期刊也專注于這一主題.然而.以上這些協(xié)會、會議、期刊提供的科學文章通常聚焦于非常具體的問題.并不一定會針對如“智能車輛”這樣廣義的主題進行宏觀的描繪.或是綜合性的表述.目前.智能車輛的發(fā)展已經(jīng)取得了長足的進步.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中.而許多原型系統(tǒng)也已在實驗室條件下實現(xiàn)了示范應用.同時.智能車輛的發(fā)展依舊迅猛.對于消費者來說.無論是處于當前發(fā)展狀態(tài)的智能車輛.還是未來更加自主的智能車輛.都會對其出行產生影響.并進一步影響其日常生活.因此.作為對智能車輛已有一定認知的學者.為推動智能車輛的發(fā)展.向人們提供相關的基礎知識和必要的資源.成為當務之急.由于智能車輛涉及多種技術.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容.本手冊旨在填補這一空白.還應注意的是.鑒于汽車行業(yè)研發(fā)的知識產權問題.公開的文獻中很少有深度涉及實際實現(xiàn)技術的知識和方法的資料.本手冊匯集了國際化的編輯和作者團隊來探討有關智能車輛的最新課題.他們都是所在專業(yè)領域內公認的學術權威.其中.大多數(shù)作者都曾在所述課題中領導過前沿的研究工作.因此他們能夠提供最新的發(fā)現(xiàn)和方法.本手冊共分11篇.通過合理的組織形式.對與智能車輛相關的內容進行了全面、深入的介紹.每一篇包含多個章.涵蓋多個研究方向.據(jù)編者所知.目前尚無任何有關智能車輛這一主題的資料能夠達到本手冊的深度和廣度.本手冊可供對智能車輛研究、設計和開發(fā)感興趣的汽車工程師、科技人員、研究人員、學生和技術管理人員使用.希望本手冊在可預見的未來能夠成為相關工程、研發(fā)和學術團體的重要資源.同時.希望本手冊能夠得到同行和學生們的認可.并為他們的獨立研究提供幫助.AzimEskandarian2012年1月.于美國華盛頓特
譯者序
前言
致謝
第1 章 智能車輛簡介 1
Azim 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)勢感知 50
。冢铮欤..n Papp
第5 章 分層、智能與自動控制 68
。拢幔颍 De Schutter..Jeroen Ploeg..Lakshmi Dhevi Baskar..Gerrit Naus..Henk Nijmeijer
第6 章 行為適應與接受度 98
Marieke H.. Martens..Gunnar D.. Jenssen
第7 章 智能車輛的仿真方法 119
。拢幔颍 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 自適應巡航與協(xié)同式自適應巡航 164
Fanping Bu..Ching ̄Yao Chan
第10 章 車輛橫向和轉向控制 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
Alfred Pruckner..Ralf Stroph..Peter Pfeffer
第12 章 智能車輛中的能源和動力總成系統(tǒng) 245
。牛颍睿螅 Pucher..Luis Cachón..Wolfgang Hable
第4 篇 定位、導航與軌跡控制系統(tǒng)
Peter Handel
第13 章 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)———車載導航的推動者 267
。剩铮瑁睿希欤铮 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)勢感知和道路預測 314
。茫瑁颍椋螅簦椋幔 Lundquist..Thomas B.. Sch.n..Fredrik Gustafsson
第16 章 應用地圖支持的導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 車載導航系統(tǒng)綜述 375
。桑螅幔幔 Skog..Peter H.ndel
第18 章 車載導航系統(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 421
。粒椋 Eskandarian
第20 章 駕駛人行為建模 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)的設計、測試和評價 477
。牵颍澹纾铮颍 M.. Fitch..Richard J.. Hanowski
第22 章 智能車速調節(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
Klaus Kompass..Werner Huber..Thomas Helmer
第24 章 自適應巡航控制 524
。龋澹颍恚幔睿 Winner
第25 章 前向碰撞預警和預防 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 轉向與避撞輔助 649