《無人駕駛車輛理論與設計》是在作者已出版的《無人駕駛汽車概論》《無人駕駛車輛模型預測控制》《無人駕駛車輛智能行為及其測試與評價》等專著的基礎上,考慮近年來新發(fā)展,著手編寫的面向車輛工程專業(yè)本科層次的教材。
本書共7章,包括無人駕駛車輛發(fā)展歷程、應用前景和結構組成;無人駕駛車輛常用感知傳感器及其標定方法;無人駕駛車輛環(huán)境感知技術;無人駕駛車輛衛(wèi)星導航定位技術、航跡推算定位技術以及視覺定位技術;無人駕駛車輛路徑規(guī)劃、路徑跟蹤方法以及無人駕駛車輛設計與測試方法等內容。
本書以深入淺出的方式讓學生融會貫通地掌握無人駕駛車輛相關基本知識。如在第3章以實際案例的方式介紹了基于視覺的車道線檢測,基于三維激光雷達的越野環(huán)境可通行區(qū)域檢測,基于彩色分割、形態(tài)學處理、幾何形狀檢測的交通信號燈檢測。以基于卷積神經網絡的限速標志檢測為例,介紹了深度學習方法在無人駕駛車輛上的應用。第4章介紹了近兩年得到廣泛應用的網絡差分定位技術。第6章介紹了艾克曼轉向和速差轉向的2種不同類型的無人駕駛車輛路徑跟蹤方法。第7章介紹了基于公開數據集、基于V-REP的仿真測試和無人駕駛車輛實車測試方法。
本書可作為高等院校自動化、計算機等專業(yè)的參考教材,同時可為各類對無人駕駛車輛感興趣的人員提供入門參考。
陳慧巖,北京理工大學機械與車輛學院教授,博士生導師,工學博士。主要從事地面無人機動平臺基礎技術、智能車輛技術、車輛傳動技術研究工作。承擔國家自然科學基金重點項目和培育項目各1項;承擔國家武器裝備型號項目多項;承擔國家863計劃項目多項。已發(fā)表學術論文100余篇,獲得國家科技進步一等獎1項,部級科技進步一等獎1項、二等獎5項,獲得國家教學成果二等獎1項,獲得北京市優(yōu)秀教學成果獎1項。享受國務院政府特殊津貼。
第1章 緒論
1.1 發(fā)展歷程
1.1.1 國外發(fā)展歷程
1.1.2 國內發(fā)展歷程
1.2 無人駕駛車輛的應用前景
1.2.1 無人駕駛車輛在智能交通中的應用
1.2.2 無人駕駛車輛在礦區(qū)、園區(qū)等區(qū)域的應用
1.2.3 無人駕駛車輛在國防安全領域的應用
1.3 無人駕駛車輛結構組成
習題
第2章 無人駕駛車輛常用感知傳感器
2.1 激光雷達
2.1.1 二維激光雷達
2.1.2 三維激光雷達
2.1.3 激光雷達的標定
2.2 毫米波雷達
2.3 車載攝像機
2.3.1 單目視覺標定
2.3.2 雙目視覺標定
習題
第3章 無人駕駛車輛環(huán)境感知技術
3.1 結構化道路車道線檢測
3.1.1 結構化道路常用基本假設
3.1.2 車道線檢測
3.2 越野環(huán)境可通行區(qū)域檢測
3.2.1 地面分割
3.2.2 越野環(huán)境要素檢測
3.2.3 可通行區(qū)域提取
3.3 交通信號燈與交通標志檢測
3.3.1 交通信號燈檢測
3.3.2 交通標志檢測
3.4 前方車輛檢測
3.4.1 視覺與二維激光雷達融合檢測
3.4.2 視覺與毫米波雷達融合檢測
習題
第4章 無人駕駛車輛定位導航
4.1 全球衛(wèi)星導航定位
4.1.1 GPS定位的基本原理
4.1.2 GPS定位特性分析
4.1.3 差分GPS
4.2 GPS/DR組合定位
4.2.1 航跡推算(DR)定位
4.2.2 GPS/DR組合方式
4.3 視覺定位技術
4.3.1 視覺SLAM
4.3.2 視覺里程計
習題
第5章 無人駕駛車輛路徑規(guī)劃
5.1 路徑規(guī)劃概述
5.2 環(huán)境地圖表示方法
5.2.1 度量地圖表示法
5.2.2 拓撲地圖表示法
5.3 常用算法介紹
5.3.1 Diikstra算法
5.3.2 經典A*算法
5.3.3 RRT算法
5.4 應用實例
5.4.1 基于柵格地圖的搜索算法實例
5.4.2 基于拓撲地圖的搜索算法實例
習題
第6章 無人駕駛車輛路徑跟蹤
6.1 阿克曼轉向車輛運動學
6.2 阿克曼轉向車輛路徑跟蹤算法
6.3 速差轉向車輛運動分析
6.3.1 車輛轉向結構分析
6.3.2 轉向動力學分析
6.3.3 轉向控制不確定性分析
6.4 速差轉向車輛的路徑跟蹤控制
6.4.1 預瞄自適應控制
6.4.2 車輛轉向的橫縱向協(xié)同控制方法
習題
第7章 無人駕駛車輛設計與測試
7.1 功能需求分析與總體設計
7.1.1 功能需求分析
7.1.2 總體設計
7.2 分系統(tǒng)設計
7.2.1 底層系統(tǒng)設計
7.2.2 控制系統(tǒng)設計
7.2.3 感知系統(tǒng)設計
7.2.4 路徑規(guī)劃系統(tǒng)設計
7.3 仿真與實車測試
7.3.1 基于公開數據集的測試
7.3.2 基于V-REP的仿真測試
7.3.3 實車測試
習題
附錄V-REP仿真軟件入門材料
1.1 V-REP基本操作
1.1.1 菜單欄
1.1.2 快捷操作欄
1.2 V-REP獨立仿真
1.3 V-REP與Matlab聯(lián)合仿真
1.4 Lua語法簡要說明
參考文獻