本書從網聯協同的角度出發(fā)， 結合具體應用深入探討了智能網聯汽車的Ｃ － Ｖ２Ｘ 網聯技術。本書主要內容包括討論單車智能基本架構并比較優(yōu)缺點，介紹單車在傳感器融合、場景感知與定位、決策與運動規(guī)劃中的現狀與不足， 指出智能網聯汽車對于解決這些問題的重要意義； 介紹網聯協同駕駛的基本概念， 以及多種安全理論與多源信息融合理論； 詳細分析智能網聯汽車的協同感知， 結合實際案例探討了協同感知的基本架構、協同機制以及不同級別的數據融合策略； 深入介紹了智能網聯汽車的協同定位技術， 包括系統(tǒng)模型、理論分析、協同定位算法與實驗結果分析； 討論了智能網聯汽車在信息共享、共識尋求和系統(tǒng)協作條件下的協同決策與規(guī)劃技術， 以及這些技術在不同交通場景下的應用和挑戰(zhàn)； 詳細介紹了智能網聯汽車中的Ｃ－ Ｖ２Ｘ 通信技術， 包括通信類型、單天線到多天線系統(tǒng)的演進， 以及國內外Ｖ２Ｘ 標準研究進展； 介紹了智能網聯汽車車輛通信信道模型的建立， 并在各種場景條件下進行分析； 介紹了感知輔助的Ｖ２Ｘ 通信技術， 包括后向回波和多徑回波的感知輔助通信方法，以及這些方法在仿真環(huán)境中的表現。本書的讀者對象主要是對智能網聯技術感興趣的學生、科研人員、工程師以及相關從業(yè)者。
全彩印刷，印裝精美十四五國家重點出版物規(guī)劃項目清華大學與東南大學專家力作
汽車產業(yè)的發(fā)展與不斷重塑是人類工業(yè)化進程和社會進步的縮影。如今，在新一輪科技革命的背景下， 汽車產業(yè)站在了諸多技術變革的交匯點， 涉及移動通信、人工智能、云計算等諸多新一代電子信息技術， 全球汽車產業(yè)正在發(fā)生深刻變革， 成為培育新質生產力的重要引擎。與此同時， 中國汽車產業(yè)從無到有、由弱到強， 在當下智能化、網聯化、電動化、共享化的新四化趨勢下，中國汽車產業(yè)主動擁抱轉型升級， 抓住產業(yè)發(fā)展與技術升級的歷史機遇， 中國正在成為汽車產業(yè)新一輪重塑的主陣地。隨著智能網聯技術的迅猛發(fā)展， 智能網聯汽車在新一輪的產業(yè)變革中為汽車產業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇， 也代表著汽車產業(yè)的前沿發(fā)展方向， 智能網聯汽車是諸多新興技術融合創(chuàng)新的重要載體， 也是智能汽車發(fā)展到新階段的完整體現。傳統(tǒng)的智能汽車是通過自動駕駛等智能化技術， 通過傳感器等各項裝置實現對人類駕駛行為的部分或完全替代， 但其仍然局限在自身范圍內， 而智能網聯汽車能夠在行駛的過程中， 實現車和車、車和基礎設施、車和云平臺， 以及車和其他移動端的聯網， 最終形成涵蓋各個交通要素的密集網絡， 能夠實現各要素之間信息的快速傳輸。智能網聯汽車從安全、高效、節(jié)能、環(huán)保等多個角度為解決社會廣泛關注的問題提供了創(chuàng)新解決方案， 如保證交通安全、處理交通事故、防止道路擁堵、減少環(huán)境污染等。此外， 智能網聯汽車能夠進一步促進實現產業(yè)融合升級， 拓展傳統(tǒng)汽車生態(tài)， 孵化新興商業(yè)模式， 變革未來出行方式， 對社會發(fā)展產生深遠影響。在汽車產業(yè)發(fā)展變革的浪潮中， 智能網聯汽車從概念走向實際應用的過程中將面臨諸多的科學問題與關鍵挑戰(zhàn)， 例如人－ 車－ 路復雜交互下的交通場景、通信中斷與延遲、智能網聯汽車與普通車輛混行、惡劣天氣影響、復雜道路條件等都為智能網聯技術的進一步發(fā)展提出了一系列亟待解決的難題。其中一部分是智能汽車本身面臨的問題， 還有很大一部分是智能網聯技術發(fā)展帶來的新問題， 由于智能網聯技術發(fā)展迅猛， 這些問題往往跨學科且更綜合、更復雜。當下， 只有對智能網聯汽車有了更加全面、細致的認知， 才能夠從容面對各式各樣的新問題進而將其解決。本書從網聯協同的角度切入， 具象化地從網聯協同在車輛各個層級的具體應用出發(fā)， 由淺入深地針對什么是車聯網、智能網聯汽車為什么需要網聯協同、如何進行網聯協同以及網聯協同的未來發(fā)展方向等核心問題進行闡述與解答，旨在幫助讀者較為清晰地快速把握智能網聯汽車整體脈絡與主要的技術原理。第１ 章從單車智能出發(fā)， 在對單車智能架構與相關技術的梳理總結過程中，逐漸引出單車智能的局限性， 突出由單車智能向智能網聯汽車發(fā)展的必要性。第２ 章對智能網聯汽車的網聯協同駕駛進行概述， 從自動駕駛的安全理論出發(fā)對網聯協同理論支撐進行詳細介紹。第３ ～５ 章分別從感知、定位、決策與規(guī)劃三個方面結合實際例子對網聯協同在其中的主要應用方式進行詳細介紹， 對當前網聯協同在其中起到的作用進行定性與定量分析， 突出協同在駕駛各層級中的顯著效果。第６ 章進一步對Ｃ － Ｖ２Ｘ 通信技術與標準的研究進展進行介紹，結合前文提到的協同駕駛的應用對Ｃ－ Ｖ２Ｘ 車聯網消息集的定義與具體內容進行梳理， 并對車聯網的通信機制進行總結。第７、８ 章分別介紹前沿的車輛通信信道模型與感知輔助下的車聯網通信方法， 其中包括細致的理論推導與詳實的實驗分析。在本書寫作過程中， 謝騰輝、羅悅晨、宋致應、張海梁、施笑寒、趙永康做了大量的資料收集整理和校對工作， 在此對他們的辛勤工作表示衷心的感謝！ 清華大學車輛與運載學院李駿院士一直鼓勵和支持本書的編寫， 并提出了許多有價值的修改意見， 我們對此深表感謝。同時也向所有關心本書出版的各位專家學者表示感謝。智能網聯技術如今仍然處于研究探索階段， 還需要不斷深入完善， 由于作者研究水平與涉獵范圍有限， 難以在本書中將所有技術問題完全涵蓋， 書中難免存在不足之處， 敬請各位學者、專家批評指正， 一同拓展技術邊界、推動智能網聯汽車進一步發(fā)展完善。
前 言第1 章單車智能介紹1.1 自動駕駛系統(tǒng)架構／ ００１１.１.１ 模塊化架構／ ００２１.１.２ 端到端架構／ ００３１.１.３ 兩種架構的比較／ ００４1.2 傳感系統(tǒng)與融合／ ００６１.２.１ 傳感系統(tǒng)／ ００６１.２.２ 多傳感器融合／ ００８1.3 場景感知與定位／ ０１０１.３.１ 目標檢測／ ０１０１.３.２ 語義分割／ ０１５１.３.３ 目標跟蹤／ ０１８１.３.４ 軌跡預測／ ０２０１.３.５ 占用柵格預測／ ０２２１.３.６ 開放詞匯感知／ ０２４１.３.７ 定位與建圖／ ０２６1.4 決策與運動規(guī)劃／ ０２８１.４.１ 決策方法／ ０２９１.４.２ 規(guī)劃方法／ ０３２１.４.３ 端到端規(guī)劃方法／ ０３４第2 章網聯協同駕駛 2.1 運行設計域簡介／ ０３９2.2 基于物理原理的分析方法／ ０４１2.3 網聯協同駕駛與安全理論／ ０４２２.３.１ 預期功能安全理論／ ０４３２.３.２ 具有可預見性和可防止性的安全方法／ ０４４2.4 多源信息融合理論／ ０４４2.5 協方差交叉融合方法／ ０４６２.５.１ 相關程度已知的最優(yōu)融合／ ０４７２.５.２ 相關程度未知的最優(yōu)融合／ ０４８第3 章網聯協同感知3.1 從單車智能感知到協同感知／ ０５１3.2 協同感知基本架構／ ０５３３.２.１�。郑玻� 協同感知架構／ ０５３３.２.２ 協同機制／ ０５６３.２.３ 數據級融合／ ０５６３.２.４ 特征級融合／ ０５６３.２.５ 目標級融合／ ０５８3.3 典型應用：車路云協同感知／ ０５９３.３.１ 背景需求／ ０５９３.３.２ 基礎應用： 信號燈狀態(tài)感知／ ０６０３.３.３ 高階應用： 智慧路口／ ０６０3.4 協同感知關鍵挑戰(zhàn)／ ０６３３.４.１�。郑玻� 通信問題／ ０６３３.４.２ 標準化問題／ ０６６３.４.３ 時空異步問題／ ０６７第4 章協同定位4.1 研究背景／ ０７１４.１.１ 協作定位技術／ ０７１４.１.２ 車聯網定位技術／ ０７３4.2 系統(tǒng)模型／ ０７７４.２.１ 協同定位系統(tǒng)建模／ ０７８４.２.２ 定位指標與函數性質／ ０７９4.3 理論分析／ ０８０４.３.１ 相對誤差的線性子空間近似／ ０８１４.３.２ 相對定位的性能極限／ ０８３4.4 協同定位算法／ ０８４４.４.１ 空間協作相對定位／ ０８４４.４.２ 空時協作與多源融合定位／ ０９０4.5 實驗結果分析／ ０９５４.５.１ 空間協作相對定位仿真分析／ ０９５４.５.２ 空時協作與多源融合定位仿真分析／ ０９８４.５.３ 協同平臺實測結果／ １００4.6 本章小結／ １０２第5 章協同決策與規(guī)劃 5.1 背景介紹／ １０３５.１.１ 協同駕駛對車輛安全的意義／ １０３５.１.２ 車輛智能網聯技術簡介／ １０３5.2 信息共享條件下決策規(guī)劃技術／ １０４５.２.１ 研究領域簡介／ １０４５.２.２ 狀態(tài)共享階段技術研究現狀／ １０５５.２.３ 意圖共享階段技術研究現狀／ １０７５.２.４ 相關決策規(guī)劃方法評價方式匯總／ １０８５.２.５ 信息共享決策規(guī)劃實車驗證與應用／ １０９５.２.６ 小結／ １１１5.3 共識尋求條件下決策規(guī)劃技術／ １１１５.３.１ 研究領域簡介／ １１１５.３.２ 通信機制設計／ １１２５.３.３ 多車共識形式／ １１３５.３.４ 共識尋求決策規(guī)劃方法示范項目簡介／ １１４５.３.５ 小結／ １１４5.4 系統(tǒng)協作條件下決策規(guī)劃技術／ １１５５.４.１ 研究領域簡介／ １１５５.４.２ 換道與匯入場景協同決策規(guī)劃方法／ １１６５.４.３ 路口場景協同決策規(guī)劃方法／ １１９５.４.４ 小結／ １２１5.5 本章小結／ １２１第6 章V2X 通信與標準研究進展 6.1 C - V2X 通信技術／ １２４６.１.１ 通信類型： 廣播、組播和單播／ １２５６.１.２ 單天線到多天線系統(tǒng)／ １２６6.2 國內外標準研究進展／ １２７6.3 V2X 消息集定義／ １２８6.4 V2X 協議棧網絡層設計及應用層開發(fā)／ １３０第7 章車輛通信信道模型7.1 背景介紹／ １３３7.2 城市環(huán)境A2G 通信中基于幾何方法的直通通路概率分析／ １３４7.3 城市環(huán)境A2G 通信中基于幾何方法的LoS 和NLoS 概率分析／ １３７7.4 毫米波V2V 通信中車輛遮擋建模及性能分析／ １４２7.5 混合交通場景下毫米波V2V 通信的NLoS概率分析／ １４６7.6 V2X 通信信道特性／ １５２7.7 路徑損失模型／ １５３7.8 本章小結／ １５６第8 章感知輔助V2X 通信8.1 背景介紹／ １５９８.１.１ 高移動性場景中的波束跟蹤與預測／ １６０８.１.２ 基于感知輔助的波束跟蹤與預測／ １６１8.2 基于后向回波的感知輔助V2X 通信／ １６４８.２.１ 系統(tǒng)模型／ １６５８.２.２ ＮＬｏＳ 場景中基于ＥＫＦ 的目標跟蹤／ １７０８.２.３ 基于ＮＬｏＳ 識別的預波束成形設計／ １７４8.3 基于多徑回波的感知輔助V2X 通信／ １７７８.３.１ 系統(tǒng)模型／ １７８８.３.２ 基于多徑回波的預波束成形設計／ １８４８.３.３ 粒子濾波／ １８５８.３.４ 基于多徑回波的ＰＦ 設計／ １８７8.4 數值仿真結果／ １９０８.４.１ 基于后向回波的感知輔助Ｖ２Ｉ 預波束成形／ １９０８.４.２ 基于多徑回波的感知輔助Ｖ２Ｉ 預波束成形／ １９６8.5 本章小結／ ２００附 錄／ ２０１參考文獻／ ２０３
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