智能网联汽车概念及关键技术_与智能科技有关的专业

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第一章 绪论

1. 智能汽车、智能网联汽车、自动驾驶汽车和无人驾驶汽车之间是什么关系？

   • 智能汽车范围最广，具有 L1~L5 以及其他应用于L0的智能辅助驾驶系统技术的汽车，都属于智能汽车；
   • 无人驾驶汽车范围最小，主要是指具有L4和L5级属性的汽车；
   • 自动驾驶汽车是指具有L1~L5，但不包括预警提示、短暂干预的辅助驾驶系统等技术的汽车；
   • 智能网联汽车是智能汽车与车联网交集的产品， 从更为广义的角度来看，智能网联汽车已不是特指某类或单个车辆，而是以车辆为主体和主要节点，由车辆、 道路基础设施、通信设备及交通控制系统，以及数据存储与处理系统等共同构成的综合协调系统，是未来智能交通系统下车联网环境中发挥着重要作用的智能终端，最终实现车辆“安全、高效、舒适、节能”行驶的新一代多车辆系统。

2. 智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术， 实现车与 X（车、路、行人、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现车辆“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

3. 智能网联汽车是智能汽车和车联网相融合的产物。智能汽车和智能网联汽车的终极发展目标是无人驾驶汽车，车联网的终极发展目标是智能交通系统。

4. 新四化：电动化、智能化、网联化、共享化

5. L0——L5：无驾驶自动化、驾驶支持、部分自动化、有条件自动化、高度自动化、完全自动化

6. 智能网联汽车的层次结构：

   • 环境感知层。 环境感知层的主要功能是通过车载环境感知技术、卫星定位技术以及4G/5G及V2X无线通信技术等，实现对车辆自身属性和车辆外在属性（道路、车辆和行人等）静、动态信息的提取和收集，并向智能决策层输送信息。
   • 智能决策层。 接受环境感知层的信息并进行融合，对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别、决策分析和判读车辆驾驶模式及将要执行的操作，并向控制和执行层输送指令。
   • 控制和执行层。 控制和执行层的主要功能是按照智能决策层的指令，对车辆进行操作和协同控制，并为联网汽车提供道路交通信息、安全信息、娱乐信息…

7. 智能网联汽车“三横两纵”技术结构具体包含哪些内容？

   • 三横包括基础支撑管家技术、信息交互关键技术和车辆/设施关键技术；
   • 两纵是指车载平台和基础设施。

8. 智能网联汽车的关键零部件主要有车载光学系统、车载雷达系统、高精定位系统、车载互联终端、 集成控制系统等。

9. 智能网联汽车发展趋势：环境感知技术、决策规划技术、车辆控制技术、自主式智能与网联式智能技术加速融合、智能新技术。

10. 智能网联汽车关键技术：环境感知传感器技术、决策规划技术、控制执行技术、交互通信技术、计算芯片技术、云计算平台、网络信息安全、虚拟仿真测试技术

第二章 环境感知技术

1. 环境感知的主要对象：道路、周边物体、驾驶状态和驾驶环境。
2. 智能网联汽车的环境感知系统由信息采集单元、信息处理单元和信息传输单元组成。
3. 视觉传感器包括单目摄像头、双目摄像头、三目摄像头和环视摄像头。
4. 根据所用传感器的不同，道路识别分为基于视觉传感器的道路识别和基于雷达的道路识别；根据道路类型分，又可以分为结构化道路和非结构化道路。
5. 道路识别的任务是提取车道的几何结构，如车道的宽度、车道线的曲率等；确定车辆在车道中的位置、方向；提取车辆可行驶的区域。
6. 视觉传感器环境感知一般的流程：图像采集、图像预处理、图像特征提取、图像模式识别和结果传输。
7. 利用视觉传感器进行道路识别的流程主要是原始图像采集、图像灰度化、图像滤波、图像二值化、车道线提取。
8. 利用视觉传感器进行交通标志识别的流程主要是原始图像采集，图像预处理，图像分割检测、图像特征提取、交通标志识别
9. 利用视觉传感器进行交通信号灯识别的流程主要是原始图像采集、图像灰度化、直方图均衡化、图像二值化、交通信号灯识别。
10. 智能网联汽车的环境感知系统中的惯性元件和定位导航，主要作用是什么？
    • 惯性元件和定位导航主要是获取车辆的行驶速度、姿态方位等信息，为智能网联汽车 的定位和导航提供有效数据。
    • 惯性元件主要是指汽车上的车轮转速传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、转向 盘转角传感器等，通过它们感知汽车自身的行驶状态。
    • 定位导航是指GPS 或北斗导航系统，利用它们可以感知汽车自身的位置
11. 毫米波雷达能测量目标的速度、距离和角度，在智能网联汽车上的应用主要有自适应巡航控制控制、前向碰撞预警系统、自动制动辅助系统、盲区监测系统、自动泊车辅助系统、变道辅助系统等先进驾驶辅助系统（ADAS）。
12. 少线束激光雷达和多线束激光雷达在应用上有什么区别？
    少线束激光雷达主要用于智能网联汽车的先进驾驶辅助系统，多线束激光雷达主要用于制作高精度地图和定位、障碍物识别、可通行空间检测以及障碍物轨迹预测等功能。
13. 视觉传感器在无人驾驶汽车上能够实现哪些功能？
    • 视觉传感器在无人驾驶汽车上的应用主要是环境感知，以摄像头的方式出现。通过视觉传感器实现的感知功能有车道线识别、障碍物识别、交通标志和地面标志识别、可通行空间检测、交通信号灯识别。
14. 超声波雷达由发射头、接收头、数据线和拨码开关组成。毫米波雷达由发射机、接收机、信号处理器和天线组成。激光雷达由发射系统、接收系统和信号处理与控制系统组成。视觉传感器由光源、镜头、图像传感器、模-数转换器、图像处理器和图像存储器组成。
15. 超声波雷达的特点：
    • 频率固定48KHZ、58KHZ
    • 结构简单、体积小、成本低、信息处理简单可靠、易于小型化与集成化，并且可以实时控制
    • 灵敏度高
    • 抗环境干扰能力强，对天气变化不敏感
    • 可在室内、黑暗条件下使用
    • 探测距离只有3-5米，应用范围受限
    • 适合于低速，且因为有扩散角，不能测量方位
    • 信号易受干扰，存在盲区
16. 毫米波雷达的特点：
    • 探测距离远、探测性能好、响应速度快、适应能力强、抗干扰能力强
    • 虚警问题、扇形有盲点区域、无法识别交通标志与交通信号灯、无法识别道路标线
17. 毫米波雷达的测量原理：利用多普勒效应测量出目标的距离和速度，它通过发射源向给定目标发射毫米波信号，并分析发射信号频率和反射信号频率的差值，精确测量出目标相对于毫米波雷达的距离和速度等信息，
18. 毫米波雷达的类型有哪些？
    • 按探测距离分，分为近距离、中距离和远距离
    • 按毫米波频段分，24GHZ、77GHZ、79GHZ为主
19. 激光雷达的特点：
    • 分辨率高，探测范围广、信息量丰富、可全天候工作
    • 产品体积大，成本高；不易识别交通标志与交通信号灯
20. 激光雷达的类型有哪些：
    • 安装位置不同，分为安装在四周和车顶
    • 按有无机械旋转部件，分为机械(车顶)、固态(车内)、混合固态(嵌入式)激光雷达
    • 按线束数量多少，单线束和多线束激光雷达
21. 激光的测距方法有：脉冲测距法、干涉测距法和相位测距法。
22. 视觉传感器的特点：
    • 信息量丰富。距离、深度、颜色、纹理等信息。
    • 多任务检测。同时实现车道线检测、车辆检测、行人检测等，且多车互不干扰
    • 视觉SLAM，同时定位和建图
    • 获取的是实时场景，适应环境能力强
    • 与AI结合，应用范围扩大
23. 图像传感器(测距原理)有两种：CCD和CMOS；像素=尺寸×分辨率，清不清晰看分辨率
24. 多传感器融合的体系结构分为分布式、集中式和混合式
25. 道路识别方法：基于区域分割、道路特征、道路模型和道路特征与模型结合的识别方法
26. 根据视觉传感器的不同，将基于视觉的行人检测方法分为可见光行人检测和红外行人检测
27. 运动车辆的识别方法主要有哪些？
    答：目前用于识别前方运动车辆的方法主要有基于特征的识别方法、基于机器学习的识别方法、基于光流场的识别方法和基于模型的识别方法等
28. 交通标志的识别方法：颜色信息、形状特征、特征提取和机器学习、显著性
29. 交通信号灯的识别方法：颜色、形状、二者结合

第三章 网络与通信技术

1. 智能网联汽车的网络系统是由车载网(车内总线通信)、车载自组织网(短距离无线通信) 和车载移动互联网(远距离通信) 融合而成。
2. 车载网络按速率划分为5种类型，分别为A类低速网络(LIN)、B类中速网络(低速CAN)、C类高速网络(高速CAN)、D类多媒体网络和E类安全网络。车载自组织网络分为V2V、V2I、V2P通信，车载移动互联网是V2N。
3. CAN总线采用双绞线作为传输介质，媒体访问方式是位仲裁，是一种多主总线。CAN总线有两条：一条用于驱动系统的高速CAN总线，速率达到500kbit/s；另一条用于车身系统的低速CAN总线，速率为100kbit/s。
4. 智能网联汽车网络系统具有哪些特点？
   1）复杂化。智能网联汽车电控系统的网络体系结构复杂，它包含多达数百个ECU 通信节点，ECU被划分到十几个不同的网络子系统之中，由ECU产生的需要进行通信的信号多达数千个。
   2）异构化。为满足各个功能子系统在网络带宽、实时性、可靠性和安全性的不同需求，CAN、LIN、 FlexRay、MOST、以太网、自组织网络、移动互联网等多种网络技术都将在智能网联汽车上得到应用，因此，不同网络子系统中所采用的网络技术之间存在很大程度的异构性。这种异构性不仅体现在网络类型的不同方面，而且同种类型的网络在带宽和传输速率方面也存在异构性，如高速CAN和低速CAN。网关被用来实现不同网络子系统之间的互联和异构网络的集成，所以在网关内需要对协议进行转换。
   3）网关互连的层次化架构。智能网联汽车电控系统和先进驾驶辅助系统的网络体系结构具有层次化特点，它同时包括同一网络子系统内不同ECU 之间的通信和两个或多个网络子系统所包含的ECU之间的跨网关通信等多种情况。如防碰撞系统功能的实现依赖于安全子系统、底盘控制子系统、车身子系统，以及 V2V、V2I、V2P 之间的交互和协同控制。
   4）通信节点组成和拓扑结构是变化的。智能网联汽车需要实现V2V、V2I、V2P之间的通信，所以它的网络体系结构中包含的通信节点和体系结构的拓扑结构是变化的。
5. 举例说明5种车载网络在智能网联汽车上的应用。
   汽车车载网络类型主要有CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太网等。
   • 汽车CAN总线有高速CAN总线和低速CAN总线。高速CAN总线主要连接发动机、自动变速器、ABS/ASR、ESP、电控悬架、电池管理、动力转向等对通信实时性有较高要求的系统；低速CAN总线主要连接灯光、电动车窗、自动空调、喇叭、雨刮器、电动座椅及信息显示系统等，多为低速电动机和开关量器件，对实时性要求低而数量众多。
   • LIN网络主要应用于车窗、门锁、开关面板、后视镜等。
   • FlexRay网络具有速度快、效率高、容错性强等特点，可用于汽车动力和底盘系统的控制数据传输，自适应巡航控制、图像处理、车距控制等
   • MOST可以实现实时传输声音和视频，以满足高端汽车娱乐装置的需求，主要用于车载电视、车载电话、车载CD、车载互联网、DVD导航等系统的控制中，也可以用在车载摄像头等行车系统。
   • 以太网在汽车上应用刚刚开始，但它优越的性能得到汽车业界的重视，有望成为重要的车载网络。随着先进传感器、高分辨率显示器、车载摄像头、先进驾驶辅助系统及其数据传输和控件的加入，汽车电子产品正变得更加复杂。采用标准的以太网协议将这些设备连接起来，可以帮助简化布线，节约成本，减少线束质量和增加行驶里程。
6. 以太网的特点：数据传输速率高；应用广泛；容易与信息网络集成，有利于资源共享；支持多种物理介质和拓扑结构；软硬件资源丰富；可持续发展潜力大。
7. 车载自组织网络路由协议根据接收数据包的节点数量可分为单播路由、广播路由和多播路由。
8. 根据节点间通信是否需要借助路侧单元，可以将车载自组织网络的结构分为车间自组织型、无线局域网/蜂窝网络型、混合型。
9. 车载自组织网络的路由协议主要有哪些？
   答：车载自组织网络的路由协议主要有基于拓扑结构的路由、基于地理位置的路由、基于移动预测的路由、基于路侧单元的路由和基于概率的路由。
10. 车载自组织网络特点是节点速度变化大、运动模式多变、节点密度变化大、节点异构性、可预测的运动性
11. 举例说明车载自组织网络在智能网联汽车上的应用。
    答：车载自组织网络在智能网联汽车上的应用场景主要包括碰撞预警、避免交通拥堵、紧急制动警告、并线警告和交叉路口违规警告等。随着车载自组织网络技术的发展，其应用范围越来越广泛，主要涉及安全、驾驶、公共服务、商用、娱乐等。
12. 举例说明车载移动互联网在智能网络汽车上的应用。
    答：智能网联汽车通过车载移动互联网，可以实现导航及位置服务、实时交通信息服务、网络信息服务、汽车使用服务、汽车出行服务、商务办公等。汽车与互联网互联，赋予了汽车连接真实世界的能力。
13. V2V主要应用于避免和减缓交通事故、车辆监督管理等，V2I主要应用于实时信息服务、车辆监控管理、不停车收费等，V2P主要应用于避免减少交通事故、信息服务等，V2N主要应用于车辆导航、车辆远程监控、紧急救援以及信息娱乐服务等。
14. C-V2X是基于蜂窝的通信技术，包含两种通信接口：车、人、路之间的短距离直接通信接口PC5，另一种是终端和基站之间的蜂窝通信接口Uu，实现长距离大范围的可靠通信。
15. LTE-V系统由用户终端、路侧单元和基站3部分组成。针对车辆应用定义了蜂窝链路式(LTE-V-Cell, Uu)和短程直通链路式(LTE-V-Direct, PC5)。前者承接传统车联网业务，后者可以大大减少路侧单元数量。
16. 5G的优势：增强安全性、减少行车时间、提高能源效率、加速网络效应
17. 5G的特点：高速度、泛在网、低功耗、低时延、万物互联、重构安全
18. V2X通信安全风险主要来源于网络通信、业务应用、车载终端和路侧设备等
19. 车路协同控制的架构：
    车路协同通过端、管、云三层架构实现环境感知、数据融合计算和决策控制，实现智慧交通。
    • 端是指交通参与的实体元素，包括具有通信功能的车载单元和路侧单元、感知功能的摄像头和雷达等、路侧交通设备红绿灯、电子公告牌。
    • 管是指实体元素互联互通的网络，包括4G/5G和C-V2X。
    • 云是指数据汇集、计算分析、决策、维护的平台，分为边缘侧和中心云。
20. 车路协同控制的应用：停车场自主泊车、城市快速公交系统、景区无人车辆
21. 大数据从生命周期看，可以分为大数据采集、预处理、存储，特点可以归纳为规模性、多样性、高速性、价值性，对自动驾驶的作用在于环境感知和驾驶行为决策

第四章 导航定位技术

1. 全球导航卫星系统包括美国的全球定位系统（GPS）、中国的北斗卫星导航定位系统（BDS）、俄罗斯的格洛纳斯卫星定位系统以及欧洲空间局的伽利略卫星定位系统。
2. 智能网联汽车的定位技术主要有哪些？
   智能网联汽车的定位技术主要有全球定位系统（GPS）、差分全球定位系统（DGPS）、北斗卫星导航定位系统（BDS）、惯性导航系统（INS）、视觉定位、航迹推算以及激光雷达定位等。
3. 定位分为绝对定位、相对定位和组合定位。定位的核心指标是定位精度。按照定位精度，分为导航级精度和车道级精度。L3及以上的智能网联汽车的“高精度”是指定位精度要达到厘米级。
4. GPS由导航卫星、地面监控设备(控制站等)、GPS用户(接收器等)组成，高精地图不属于GPS。
5. GPS 的工作原理是怎样的？
   GPS 卫星不断地传送轨道信息和卫星上的原子钟产生的精确时间信息，GPS 接收机上有一个专门 接收无线电信号的接收器，同时也有自己的时钟。当接收机收到一颗卫星传来的信号时，接收机可以测定该卫星离用户的空间距离，用户就位于以观测卫星为球心、以观测距离为半径的球面与地球表面相交的圆弧的某一点；当 GPS 接收机观测到第二颗卫星的信号时，以第二颗卫星为球心，以第二个观测距离为半 的球面也与地球表面相交为一个圆弧，上述两个圆弧在地球表面会有两个交会点，还不能确定出用户唯一 的位置；当 GPS 接收机观测到第三颗卫星的信号时，以第三颗卫星为球心，以第三个观测距离为半径的球面也与地球表面相交为一个圆弧，上述三个圆弧在地球表面相交于一点，该点即为GPS用户所在的位置。 如果没有时钟误差，用户接收机只要利用接收观测到的3 颗卫星的距离观测值，就可以确定出用户所在的唯一位置。但由于GPS接收机的时钟有误差，从而会使测得的距离含有误差，所以定位时要求接收机至少观测到4颗卫星的距离观测值才能同时确定出用户所在空间位置及接收机时钟差。当GPS接收机观测到4颗以上的卫星信号时，就可以得到更为精确和可靠的位置、速度和时间信息。
6. GPS的特点：
   • 全天候定位、覆盖范围广、定位精度高、观测时间短、可提供全球统一的三维地心坐标、测站之间无需通信
   • 用于智能网联汽车定位，民用的GPS不能满足L4及以上级别的定位要求、更新频率低、受建筑物、树木的遮挡
7. 为解决GPS定位存在的问题，常采用如下方案提高定位精度：
   • 差分GPS，依靠基站的准确定位信息校正GPS的误差
   • 与IMU、Odometry、航迹演算DR结合
   • 利用视觉SLAM和激光SLAM
8. 车载GPS的作用：定位、跟踪、路线规划和导航、信息查询、话务指挥、紧急救援
9. DGPS系统由基准站、数据传输设备、移动站组成，根据基准站发送的改正数不同，可以分为位置差分、伪距差分、载波相位差分。RTK技术是一项能够在野外实时得到厘米级定位精确的测量方法，这项技术采用了载波相位动态实时差分。
10. 北斗卫星导航定位系统由空间段、地面段、用户段组成。与GPS相比，有以下差别：
    • BDS是一个有源系统，用户在定位过程中必须发射信号，具备通信能力，中心站与用户机之间可以有字符交换，而GPS只能定位。
    • BDS每次定位作业都是由用户机发出请求，经过中心站解算出坐标，然后发给用户机。这种方式使得BDS存在用户容量限制，需要授权，因此具备极好的保密性。
    • BSD一次定位需要测距信号经中心站-卫星-用户机往返两次，费时，更适合车辆、船舰等低速运动目标的定位。
11. BDS定位原理：通过对卫星信号站点之间的传播时间进行推算，进而确立相应的卫星站点距离，这样就能对接收机进行较为准确的定位。一般采用载波相位测量法。
12. BDS的特点：空间段采用三种轨道卫星组合的混合星座，高轨卫星更多，抗遮挡能力更强；提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；创新融合了导航和通信功能，
13. BDS的服务类型：定位导航授时、全球短报文通信、国际搜救，星基增强、地基增强、精密单点定位、区域短报文通信，前面三个是面向全球的，后面四个是中国及周边区域的。
14. 为什么无人驾驶汽车必须配备惯性导航系统？
    惯性导航系统主要有两个作用，一个是在GPS信号丢失或很弱的情况下，暂时填补GPS留下的空缺，用积分法取得最接近真实的三维高精度定位。即便是北斗加GPS加 GLONASS，卫星导航信号还是有很多无法覆盖的地方；另一个是配合激光雷达进行精准定位。所以无人驾驶汽车必须配备惯性导航系统。
15. 惯性导航系统主要采用加速度传感器和陀螺仪传感器来测量载体参数，前者测量速度位置，后者测量方向姿态。GPS为车辆提供精度为米级的绝对定位，差分RTK GPS为车辆提供精度为厘米级的绝对定位，后者的输出一般与IMU、汽车自身的传感器进行融合。
16. 惯性导航系统的特点：
    • 不依赖于任何外部信息，不向外部辐射能量，不受外界电磁干扰，隐蔽性好，是一种自主式导航系统
    • 可全天候在全球任何地点工作
    • 能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好且噪声低
    • 数据更新率高，短期精度和稳定性好。
    • 导航信息经过积分产生，定位误差随时间而增大，长期精度差。
    • 每次使用前需要较长的初始对准时间
    • 不能给出时间信息
17. 车辆航位推算技术是又一种自主式车辆定位技术，短时间内能获得较高精度但不宜长期使用。
18. GPS/DR组合导航定位系统结构组成：
    • GPS给出车辆所在位置的绝对精度、纬度和海拔高度
    • 电子罗盘给出航向
    • 里程计给出行驶里程
    • 导航计算机采集上面的数据，用融合算法估算车辆动态位置，完成定位
19. 视觉SLAM可分为单目、双目、深度相机三个大类，视觉SLAM的框架：视觉传感器数据、前端视觉里程计、后端非线性优化、回环检测和建图。主要应用于GPS缺失场景下的长时间定位，如室内、楼房内，也可以补偿GPS信号不稳定造成的定位跳跃，如山洞、高楼群或野外山区。
20. 激光SLAM分为定位和建图两个部分，主要要解决三个问题，一是特征值提取问题，环境中信息量非常大，不可能全部拿来用，则需要解决如何从环境中提取有用信息的问题；二是数据关联问题，即不同时刻观测到的环境信息之间的关系问题；三是地图表达问题，如何描述周边的环境问题。激光SLAM的框架：激光雷达数据、前端匹配、后端优化、回环检测、输出结果。激光SLAM的基本原理是点云拼接。
21. 视觉SLAM和激光SLAM的区别：
    • 成本。激光雷达价格高，但测量障碍点的角度和距离的精度更高，方便定位导航；摄像头成本低很多
    • 应用场景。视觉SLAM的应用场景比激光SLAM丰富很多，室内外均可，但是视觉SLAM对光的依赖程度高，在暗处或者一些无纹理区域无法进行工作；而激光SLAM主要应用在室内。
    • 地图精度。激光SLAM构建的地图精度一般比视觉SLAM高且能直接用于定位导航。
    • 易用性。激光SLAM和基于深度相机的视觉SLAM都是通过获取环境中的点云数据，再根据生成的点云数据测算障碍物的位置及其距离。但是基于单目、双目和鱼眼摄像头的视觉SLAM方案则不能直接获得环境中的点云，而是形成灰色或彩色图，然后通过不断移动自身位置，再通过提取和匹配特征点，最后利用三角测距的方法测算出障碍物的距离。
22. 在自动驾驶过程中，高精度地图起到了高精度定位、辅助环境感知、规划与决策等作用。导航电子地图具有定位显示、路径规划、路径索引以及信息查询的作用。
23. 导航电子地图的数据由道路数据、背景数据、注记数据以及索引数据组成。
    导航电子地图的特点：支持导航区域的相对无限性，覆盖范围足够广；高精度、多尺寸；以路网为主，能合理准确表达空间关系；支持实时、动态的快速显示；现实性好，更新周期短。
24. 高精地图将大量行车辅助信息存储为结构化数据，这些信息可以分为以下两类：1）道路数据；2）车道周边的固定对象信息。
25. 高精度地图与导航电子地图的区别：
    • 使用对象。导航电子地图的使用者是驾驶人，有显示；高精度地图的使用者是自动驾驶系统，无显示
    • 精度。导航电子地图的精度在米级别，高精度地图的精度在厘米级别
    • 数据维度。导航电子地图数据只记录道路级别的数据：道路形状、坡度、曲率、方向等，高精度地图不仅增加了车道属性相关（车道线类型、车道宽度等），更有诸如高架物体、防护栏、树、道路边缘类型等大量目标数据，能够区分车道线类型、路边地标等细节。
    • 功能。导航电子地图起的是辅助驾驶的导航功能，高精地图起的是为自动驾驶提供自变量和目标函数的功能。
    • 数据实时性。按照更新频率，可分为永久静态数据(1个月)、半永久静态数据(1小时)、半动态数据(1分钟)、动态数据(1秒)。导航电子地图可能只需要前两者，而高精度地图为了应对各种突发情况，需要更多的半动态数据以及动态数据，对实时性要求高。
    • 所属系统。前者是信息娱乐系统，后者是车载安全系统。
26. 根据对环境信息的把握程度可以把路径规划分为基于先验完全信息的全局路径规划和基于传感器信息的局部路径规划。前者是静态规划，后者是动态规划。
27. 路径规划包括两个步骤，建立环境模型，将现实的环境进行抽象后建立相关模型；然后进行路径搜索，即寻找符合条件的最优路径。

第五章 运动控制技术

1. 在自动驾驶汽车上，智能感知单元通过线束将指令传递给转向或制动系统来实现车辆的操控，因此，线控转向和线控制动是最为关键的技术。
2. 相比于传统转向系统，线控转向系统有如下特点：
   • 线控转向系统采用电子控制单元，理论上可以自由设计转向系统的角传递特性和力传递特性
   • 提高汽车操纵稳定性。可以设计理想传动比；实时监控前轮转角和汽车响应情况，并且根据控制策略主动做出补偿。
   • 优化驾驶路感。可以筛选掉路面颠簸等不利的干扰因素，提取出最能够反映汽车实际行驶状态和路面信息的因素作为路感模拟的依据，并结合驾驶人的习惯，由主控控制路感电机产生良好的路感。
   • 节省空间，提高被动安全性。减少了机械部件，增加了驾驶人的活动空间，方便了车内布置设计；降低了转向系统强度，使其在碰撞中易于变形，减少了事故时对人的伤害。
   • 提高了转向效率，降低了能源消耗。转向响应时间更短，转向效率更高；机械传动少，整车质量轻，燃油消耗率低。
   • 无人驾驶汽车使用线控转向系统，是通过中央计算机收集数据并传输至转向系统，再由转向系统将数据转化为机械转向功能，实现转向。
3. 汽车线控转向系统主要由转向盘模块、转向控制模块、转向执行模块。故障容错系统也是线控转向系统不可或缺的重要部分。
4. 线控制动系统分为电子液压制动和电子机械制动。
5. 汽车线控制动系统具有以下优点：
   • 制动踏板与制动执行机构解耦，可以降低部件的复杂性，减少液压与机械控制装置，减少连接件，减轻质量，降低油耗和制造成本。
   • 具有精确的制动力调节能力，是电动汽车摩擦与回馈耦合制动系统的理想选择。
   • 对于制动系统，不仅可以实现更高品质的ABS/ESC/EPB，还可以满足先进汽车智能系统对自适应巡航、自动紧急制动、自动泊车以及自动无人驾驶的要求。
6. 汽车线控系统原理：将原有的制动踏板用一个模拟发生器替代，用以接收驾驶人的制动意图，产生、传递制动信号给控制和执行机构，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶人。
7. 汽车线控节气门的特点：
   • 舒适性和经济性好。可以控制空燃比接近14.7，使燃油经济性和驾驶舒适性同时达到最佳状态。
   • 稳定性高且不易熄火。
   • 工作原理相对复杂，成本高。额外的传感器、线路和控制算法。
   • 有延迟效果，没有机械节气门快。ECU还要分析出汽车舒适性好和省油的节气门控制指令。
   • 可靠性不如机械节气门。车况复杂，车内的电磁干扰，程序跑飞。

第六章 先进驾驶辅助技术

1. 先进驾驶辅助系统的组成可以根据功能分为环境感知单元、信息处理单元和控制执行单元。
2. 先进驾驶辅助系统按照环境感知系统的不同可以分为自主式和网联式两种。本书提到的主要是自主式。
3. 先进驾驶辅助系统可以分为信息辅助类和控制辅助类。
4. 前向碰撞预警系统由信息采集、电子控制和人机交互三个单元组成。
5. 常见的报警距离模型算法主要分为两类：基于碰撞时间，基于距离的
6. 目前经典的安全距离模型主要有马自达模型、本田模型以及伯克利模型，均为基于距离的FCW算法。
7. 前向碰撞预警系统FCW工作原理： 通过分析传感器获取的前方道路信息对前方车辆进行识别和跟踪，如果有车辆被识别出来，则对前方车距进行测量。同时利用车速估计，根据安全车距预警模型判断追尾可能，一旦存在追尾危险，便根据预警规则及时给予驾驶员主动预警。
8. 自动紧急制动系统主要由行车环境信息采集单元、电子控制单元和执行单元组成。
9. 自动紧急制动AEB系统工作原理： 采用测距传感器测出与前车或障碍物的距离，然后利用电子控制单元将测出的距离与报警距离、安全距离等进行比较，小于报警距离时就进行报警提示，而小于安全距离时，即使在驾驶员没来得及踩制动踏板的情况下，AEB系统也会启动，使汽车自动制动，从而为安全出行保驾护航。
10. 车道偏离预警系统主要由信息采集单元、电子控制单元和人机交互单元组成。
11. 车道偏离预警LDW系统的工作原理：信息采集单元将采集车道线位置、车速和汽车转向角等信息，电子控制单元将所有的数据转换到统一的坐标系下进行分析处理，从而获得汽车在当前车道中的位置参数，并判定汽车是否发生非正常的车道偏离。当检测到在未开启转向灯的情况时，汽车距离当前车道线过近并有可能偏入临近车道时，人机交互系统就会通过转向盘振动、仪表盘警示图标或语音提示等方式发出警告。为了能够给驾驶人提供更多的反应时间和操控时间，车道偏离预警系统需要在偏离车道线之前就发出提示。如果驾驶人打开转向灯，正常进行变道行驶，则车道偏离预警系统不会做出任何提示。
12. 车道保持辅助系统主要由信息采集单元、电子控制单元和执行单元组成。执行单元由报警模块、转向盘操纵模块和制动器操纵模块组成。
13. 车道保持辅助系统LKA的工作原理：车道保持辅助系统可以在行车的全程或速度达到某一阈值后开启，并可以手动关闭，实时保持汽车的行驶轨迹。当系统正常工作时，信息采集单元通过车载传感器采集车速信号、转向盘转角信号以及道路信息，电子控制单元对信息进行处理，比较车道线和汽车的行驶方向，判断汽车是否偏离行驶车道。当汽车行驶可能偏离车道线时，发出报警信息；当汽车距离偏离车道线小于一定阈值或已经有车轮偏离出车道线，电子控制单元计算出辅助操舵力和减速度，根据偏离的程度控制转向盘和制动器的操纵模块，施加操舵力和制动力使汽车稳定地回到正常轨道；若驾驶人打开转向灯，正常进行变线行驶，则系统不会做出任何提示。
14. 自适应巡航控制系统分为基本型和全速型两类。
15. 智能泊车系统主要由感知单元、中央控制器、转型执行机构和人-机交互系统组成。
16. 智能泊车辅助系统的类型：自动泊车、远程遥控泊车、自学习泊车、自动代客泊车。
17. 自动泊车辅助系统的工作原理：通过车载传感器扫描汽车周围环境，通过对环境区域的分析和建模，搜索有效泊车位，当确定目标车位后，系统提示驾驶员停车并自动启动自动泊车程序，根据所获取的车位大小、位置信息，由程序计算泊车路径，然后自动操纵汽车泊车入位。
18. 燃油汽车与电动汽车ACC系统的原理差别：前者控制的是节气门开度，调节发动机输出转矩；后者控制的是电动机转矩，而且增加了再生制动控制。