第一章 汽車與交通的網聯化和智能化 ................................................................................. 1
1.1 工業革命的發展曆程 ............................................................................................... 1
1.2 汽車的起源和發展的驅動力 ................................................................................... 2
1.2.1 汽車的發明 .................................................................................................... 2
1.2.2 汽車的電子化 ................................................................................................ 3
1.2.3 車聯網——汽車的網聯化 ........................................................................... 5
1.2.4 汽車的智能化與自動化 ................................................................................ 7
1.2.5 車輛和交通數據信息的共享化 .................................................................... 9
1.3 智能汽車與自動駕駛未來的發展 ......................................................................... 11
第二章 汽車電子控製技術和診斷係統 ............................................................................... 13
2.1 汽車電子控製係統 ................................................................................................. 13
2.1.1汽車電子控製係統工作原理 ....................................................................... 13
2.1.2汽車電子控製係統軟件的標準化 —— AutoSAR .................................. 16
2.1.3汽車微控製器及典型芯片産品 ................................................................... 18
2.1.4汽車電子控製係統的應用 ........................................................................... 20
2.1.4.1發動機管理係統 ................................................................................ 20
2.1.4.2電子控製的自動變速器 .................................................................... 21
2.1.4.3製動防抱死係統 ................................................................................ 22
2.1.4.4電子控製懸架係統 ............................................................................ 22
2.1.4.5電動助力轉嚮係統 ............................................................................ 22
2.1.4.6 純電動汽車的電子控製係統 ........................................................... 23
2.2 汽車控製總綫 ......................................................................................................... 24
2.2.1控製局域網 —— CAN總綫 ..................................................................... 25
2.2.2 局部連接網絡 —— LIN總綫 ................................................................... 27
2.2.3 汽車總綫的發展趨勢—— 車載以太網 ................................................... 28
2.2.3.1 車載以太網標準 ............................................................................... 28
2.2.3.2 時間敏感網絡的基本原理和關鍵技術 ........................................... 29
2.2.3.3 車載以太網的發展趨勢 ................................................................... 30
2.3 汽車診斷係統 ......................................................................................................... 32
2.3.1汽車診斷係統的工作原理 ........................................................................... 33
2.3.2汽車診斷通信協議 ....................................................................................... 34
2.3.3車輛數據與車輛數據信息服務 ................................................................... 36
2.3.3.1車輛數據............................................................................................ 36
2.3.3.2 網聯車載診斷終端 ........................................................................... 37
2.3.3.3 車輛數據信息服務與産業生態 ....................................................... 39
2.3.3.4 網聯車載診斷終端的發展 ............................................................... 40
汽車網聯化................................................................................................................................43
第三章 車聯網技術與定位導航 ........................................................................................... 44
3.1 車聯網體係架構及數據信息共享 ......................................................................... 44
3.1.1車聯網體係架構 ........................................................................................... 44
3.1.2 車輛與交通數據信息的共享 ...................................................................... 46
3.2 基於專用短距離通信的V2X協同通信 ................................................................ 47
3.2.1 專用短距離通信(DSRC)技術 ..................................................................... 48
3.2.2 IEEE 802.11p協議 ..................................................................................... 49
3.2.3 IEEE 1609.X協議 ........................................................................................ 51
3.2.4 DSRC的應用和發展 ................................................................................... 52
3.3 蜂窩移動通信 ......................................................................................................... 53
3.3.1 2G/3G蜂窩移動通信 ................................................................................. 54
3.3.2 4G蜂窩移動通信 ........................................................................................ 55
3.3.3 5G蜂窩移動通信 ........................................................................................ 55
3.3.4蜂窩-V2X（C-V2X）協同通信.................................................................. 57
3.3.4.1 C-V2X協同通信標準的發展 .......................................................... 57
3.3.4.2 C-V2X協同通信網絡架構 .............................................................. 59
3.3.4.3 C-V2X協同通信産業發展現狀 ...................................................... 60
3.4 衛星定位係統和慣性導航係統 ............................................................................. 62
3.4.1 衛星定位係統 .............................................................................................. 62
3.4.1.1衛星定位的原理 ................................................................................ 63
3.4.1.2 衛星定位係統的發展情況 ................................................................ 64
3.4.1.3 地基增強係統及高精度衛星定位 ................................................... 65
3.4.2 慣性導航係統 .............................................................................................. 66
3.4.2.1 慣性導航係統的工作原理 ............................................................... 66
3.4.2.2 慣性導航係統與衛星的融閤定位 ................................................... 67
第四章 車載終端與車載信息服務 ....................................................................................... 71
4.1 車載信息服務終端的演進與發展 ......................................................................... 71
4.1.1車載信息娛樂係統 ....................................................................................... 71
4.1.2 車載信息服務終端與應用 .......................................................................... 73
4.2 車載信息服務終端操作係統 ................................................................................. 75
4.2.1 車載信息服務終端的軟件體係結構 .......................................................... 75
4.2.2 WinCE車載操作係統 ................................................................................. 76
4.2.3 QNX的車載操作係統 ................................................................................. 78
4.2.4 阿裏YunOS車載操作係統 ....................................................................... 81
4.2.5車載信息娛樂産業聯盟(GENIVI)的操作係統 ........................................... 82
4.3整車廠主導的車載信息服務模式 .......................................................................... 87
4.3.1 汽車導航服務 .............................................................................................. 88
4.3.2 信息娛樂服務 .............................................................................................. 89
4.3.3 通信服務 ...................................................................................................... 90
4.3.4 上網服務 ...................................................................................................... 91
4.3.5 道路救援與緊急救援服務 .......................................................................... 93
4.4 服務提供商主導的車載信息服務模式 ................................................................. 95
4.5 基於智能手機的車載信息服務投影模式 ............................................................. 98
4.5.1 Mirrorlink .................................................................................................... 99
4.5.2 蘋果的CarPlay ......................................................................................... 100
4.5.3 榖歌的Android Auto ............................................................................. 101
4.5.4 投影模式的比較 ........................................................................................ 103
4.6 商業運輸管理服務 ............................................................................................... 104
第五章 網聯駕駛與協作式智能交通 ................................................................................. 109
5.1 網聯駕駛生態環境 ............................................................................................... 109
5.2 網聯駕駛體係架構 ............................................................................................... 111
5.2.1 交通運行數據 ............................................................................................ 112
5.2.2運輸齣行數據 ............................................................................................. 114
5.2.3數據交換 ..................................................................................................... 115
5.3 網聯駕駛應用 ....................................................................................................... 117
5.3.1 交通安全應用 ............................................................................................ 117
5.3.1.1 V2V交通安全應用 ......................................................................... 118
5.3.1.2 V2I交通安全應用 .......................................................................... 121
5.3.2 交通管理應用 ............................................................................................ 123
5.3.3 節能環保應用 ............................................................................................ 126
5.3.4 道路管理應用 ............................................................................................ 129
5.3.5 公交運輸管理應用 .................................................................................... 130
5.3.6 商業運輸管理應用 .................................................................................... 132
5.3.7 個人與車輛齣行應用 ................................................................................ 134
5.4 各國網聯駕駛和協作式智能交通應用與示範 ................................................... 136
5.4.1美國網聯汽車應用與示範 ......................................................................... 136
5.4.1.1美國網聯汽車參考實現體係架構 .................................................. 136
5.4.1.2安娜堡V2X網聯汽車應用示範 .................................................... 137
5.4.2歐洲協作式智能交通應用與示範 ............................................................. 139
5.4.2.1協作式智能交通C-ITS協議架構 .................................................. 139
5.4.2.2協作式智能交通應用與示範 .......................................................... 140
5.4.3 日本智能交通和網聯駕駛應用與示範 .................................................... 141
5.4.4智能交通和網聯駕駛應用的發展趨勢 ..................................................... 142
汽車智能化................................................................................................................................... 144
第六章 智能汽車與自動駕駛 ............................................................................................. 145
6.1 自動駕駛的分級與發展趨勢 ............................................................................... 145
6.1.1自動駕駛的分級 ......................................................................................... 145
6.1.2 自主式自動駕駛發展路綫圖 .................................................................... 148
6.2 駕駛輔助及其功能 ............................................................................................... 149
6.3 自動駕駛的演進路徑與功能體係架構 ............................................................... 151
6.3.1 自動駕駛的演進路徑 ................................................................................ 151
6.3.2 汽車智能化技術對人類駕駛的替代 ........................................................ 152
6.3.3 自動駕駛功能體係架構 ............................................................................ 153
6.3.4 自動駕駛決策子係統的功能 .................................................................... 155
6.3.4.1路徑規劃.......................................................................................... 156
6.3.4.2 行為決策......................................................................................... 156
6.3.4.3 運動規劃......................................................................................... 158
6.3.4.4 操作指令......................................................................................... 160
6.3.4.5控製執行.......................................................................................... 160
6.3.5 自動駕駛閉環控製係統 ............................................................................ 160
6.4 自動駕駛中的關鍵技術 ....................................................................................... 162
第七章 視覺傳感設備 ......................................................................................................... 166
7.1 車載傳感設備的作用 ........................................................................................... 166
7.2 攝像頭傳感器 ....................................................................................................... 169
7.2.1 車載攝像頭的位置及功能 ........................................................................ 170
7.2.2 攝像頭傳感器典型産品 ............................................................................ 171
7.3 紅外夜視攝像頭傳感器 ....................................................................................... 173
7.3.1 被動紅外熱成像技術 ................................................................................ 174
7.3.2 主動紅外成像技術 .................................................................................... 174
7.3.3 紅外夜視攝像頭的典型産品 .................................................................... 175
7.4 視覺識彆技術 ....................................................................................................... 176
7.4.1 Mobileye的單目視覺識彆 ...................................................................... 176
7.4.1.1 Mobileye的視覺處理芯片及研發曆程 ....................................... 177
7.4.1.2 Mobileye的駕駛輔助 ................................................................... 178
7.4.2 圖森科技基於深度學習的視覺識彆 ........................................................ 178
7.4.3 中科慧眼的雙目視覺檢測 ........................................................................ 179
7.4.4 總結 ............................................................................................................ 181
第八章 車載雷達 ................................................................................................................. 184
8.1 車載毫米波雷達 ................................................................................................... 185
8.1.1車載毫米波雷達工作原理 ......................................................................... 186
8.1.2車載毫米波雷達的位置及功能 ................................................................. 187
8.1.3 毫米波雷達典型器件 ................................................................................ 189
8.1.3.1 基於PCB闆的毫米波天綫 ........................................................... 189
8.1.3.2 毫米波收發模塊微波集成電路 ..................................................... 190
8.1.4 車載毫米波雷達係統典型産品 ................................................................ 191
8.1.5 防碰撞測試評價標準 ................................................................................ 193
8.1.6 車載毫米波雷達的技術發展趨勢 ............................................................ 194
8.2 車載超聲波雷達 ................................................................................................... 195
8.2.1 車載超聲波雷達工作原理 ........................................................................ 196
8.2.2 車載超聲波雷達的位置及功能 ................................................................ 197
8.2.3 車載超聲波雷達典型産品 ........................................................................ 198
8.3 車載激光雷達 ....................................................................................................... 201
8.3.1 車載激光雷達工作原理及分類 ................................................................ 201
8.3.2 3D扇形掃描激光雷達典型産品 .............................................................. 202
8.3.2.1 3D扇形掃描激光雷達的位置及功能 ........................................... 202
8.3.2.2 Ibeo 3D扇形掃描激光雷達 ......................................................... 202
8.3.2.3 Quanergy固態激光雷達 .............................................................. 206
8.3.3 3D鏇轉式掃描激光雷達典型産品 .......................................................... 208
8.3.3.1 3D鏇轉式掃描激光雷達的功能 ................................................... 208
8.3.3.2 Velodyne 3D鏇轉式掃描激光雷達 ............................................ 209
8.3.4 車載激光雷達産業現狀與技術發展趨勢 ................................................ 215
第九章 高精度地圖及創建、製作和共享 ......................................................................... 218
9.1 高精度地圖的作用與架構 ................................................................................... 219
9.1.1 高精度地圖的作用 .................................................................................... 219
９.1.2 高精度地圖的分層體係架構 .................................................................. 220
９.1.3 類型1-永久靜態數據 ............................................................................. 222
９.1.4 類型2-準靜態數據 ................................................................................. 223
９.1.5 類型3-準動態數據 ................................................................................. 223
９.1.6 類型4-高度動態數據 ............................................................................. 224
9.2 同步定位與地圖創建(SLAM) ............................................................................. 224
9.2.1 基於SLAM技術的車輛環境感知地圖創建 ........................................... 225
9.2.2 基於SLAM技術的高精度車輛定位 ....................................................... 227
９.3 高精度靜態地圖的製作 ..................................................................................... 227
９.3.１ 靜態地圖數據采集生態環境 ................................................................. 228
９.3.２ 高精度地圖數據更新 ............................................................................. 229
９.3.３ 英偉達端到端高精度地圖製作方案 ..................................................... 230
９.3.４ Civil Maps實時高精度地圖製作方案 ................................................ 231
９.4 高精度地圖典型産品 ......................................................................................... 232
９.4.１ 榖歌街景地圖......................................................................................... 232
９.4.２ HERE 3D高精度地圖 ........................................................................... 234
９.4.３ 我國自動駕駛地圖典型産品 ................................................................. 235
９.4.３.１ 百度地圖 .................................................................................... 235
９.4.３.２ 高德地圖 .................................................................................... 236
９.4.３.３ 四維圖新 .................................................................................... 237
9.5 動態地圖數據更新與共享 ................................................................................... 238
9.5.1 準動態地圖數據的采集與發布 ................................................................ 238
9.5.2 高度動態數據的采集與發布 .................................................................... 241
9.5.3 Mobileye道路經驗管理係統的地圖數據采集與發布 .......................... 242
9.5.4 博世道路特徵的采集與發布 .................................................................... 243
9.5.5 大陸集團準動態地圖數據的采集與發布 ................................................ 245
9.5.6 HERE準動態地圖數據的采集與發布 ...................................................... 246
第十章 人工智能與自動駕駛 ............................................................................................. 249
10.1 人工智能的發展 ................................................................................................. 249
10.1.1 人工智能的基本概念.............................................................................. 249
10.1.2 人工智能的發展曆史.............................................................................. 251
10.1.2.1 專傢係統 ...................................................................................... 251
10.1.2.2 機器學習係統 .............................................................................. 251
10.1.3 人工智能在自動駕駛中的應用 .............................................................. 252
10.2 人工神經網絡與自動駕駛 ................................................................................. 253
10.2.1 人工神經網絡的原理與發展 .................................................................. 253
10.2.1.1 監督學習的神經網絡 .................................................................. 254
10.2.1.2非監督學習與深度神經網絡 ....................................................... 255
10.2.2人工神經網絡在自動駕駛中的應用 ....................................................... 257
10.2.2.1 環境識彆和地圖創建 .................................................................. 257
10.2.2.2深度學習與軌跡規劃 ................................................................... 257
10.2.3 英偉達端到端的自動駕駛深度神經網絡訓練 ...................................... 258
10.2.3.1 路情數據采集 .............................................................................. 258
10.2.3.2 深度神經網絡訓練 ...................................................................... 259
10.2.3.3 駕駛場景仿真器 .......................................................................... 260
10.2.3.4 英偉達人工智能汽車BB8 .......................................................... 261
10.2.3.5 打開神經網絡黑箱 ...................................................................... 262
10.2.4深度神經網絡路情數據共享 ................................................................... 263
10.3 增強學習與自動駕駛 ......................................................................................... 266
10.3.1 增強學習的原理及應用 .......................................................................... 266
10.3.2 深度增強學習的自動駕駛決策應用 ...................................................... 267
10.4貝葉斯網絡與自動駕駛 ...................................................................................... 269
10.4.1 貝葉斯網絡的原理及應用 ...................................................................... 269
10.4.2貝葉斯網絡的自動駕駛應用 ................................................................... 270
10.5基於雲端決策的聯網自動駕駛和智能交通 ...................................................... 272
産業發展與政策 ..............................................................................................................276
第十一章 自動駕駛産業生態與産業發展 ......................................................................... 277
11.1 自動駕駛齣行服務與産業生態 ......................................................................... 277
11.1.1 新興的自動駕駛齣行服務 ...................................................................... 277
11.1.2 新興的自動駕駛産業鏈 .......................................................................... 278
11.1.3 自動駕駛的發展路徑.............................................................................. 280
11.2 車載計算平颱與自動駕駛産業生態 ................................................................. 281
11.2.1 人工智能超算芯片.................................................................................. 281
11.2.1.1 圖形處理單元（GPU）及典型産品 .......................................... 282
11.2.1.2 可編程門陣列（FPGA） ............................................................ 284
11.2.1.3 專用集成電路（ASIC） ............................................................. 285
11.2.2 英偉達的車載計算平颱與自動駕駛産業生態 ...................................... 285
11.2.2.1 英偉達的車載計算平颱Drive PX ............................................. 285
11.2.2.2 人工智能汽車軟件平颱 (AI CAR PLATFORM) ...................... 287
11.2.2.3 英偉達的自動駕駛産業生態 ...................................................... 288
11.2.3 英特爾的車載計算平颱與自動駕駛産業生態 ...................................... 289
11.2.3.1 英特爾的車載計算平颱Intel Go .............................................. 289
11.2.3.2 Mobileye的自動駕駛軟件能力 ................................................ 290
11.2.3.3 英特爾的自動駕駛産業生態 ...................................................... 291
11.3 人工智能軟件開發商的自動駕駛係統 ............................................................. 291
11.3.1 榖歌 L4 級彆的無人駕駛汽車 ............................................................... 291
11.3.1.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 291
11.3.1.2 解決方案與發展曆程 .................................................................. 292
11.3.2 百度 L4 與L3級彆的自動駕駛係統 ..................................................... 294
11.3.2.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 294
11.3.2.2 L4級彆的自動駕駛係統與發展曆程 .......................................... 295
11.3.2.3 L3級彆的自動駕駛係統與發展曆程 .......................................... 297
11.4 汽車集成商的自動駕駛係統 ............................................................................. 298
11.4.1 德爾福的L4 級彆的自動駕駛係統 ....................................................... 298
11.4.1.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 298
11.4.1.2 解決方案與發展曆程 .................................................................. 299
11.4.2 博世的自動駕駛解決方案 ...................................................................... 303
11.4.2.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 303
11.4.2.2 解決方案與發展曆程 .................................................................. 303
11.5 汽車製造商的自動駕駛係統 ............................................................................. 305
11.5.1 奧迪 L3 級彆的自動駕駛係統 ............................................................... 305
11.5.1.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 305
11.5.1.2 奧迪的車載計算平颱zFAS ........................................................ 306
11.5.1.3 解決方案與發展曆程 .................................................................. 310
11.5.2 特斯拉L2/L3級彆的自動駕駛係統 ..................................................... 312
11.5.2.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 312
11.5.2.2 發展曆程與自動駕駛交通事故 .................................................. 313
11.5.3福特 L4 級彆的無人駕駛汽車 ................................................................ 316
11.5.3.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 316
11.5.3.2 解決方案與發展曆程 .................................................................. 316
11.5.4 通用的L2與L4 級彆的自動駕駛係統 ................................................. 319
11.5.4.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 319
11.5.4.2 L2自動駕駛係統與發展曆程 ...................................................... 319
11.5.4.3 L4自動駕駛係統與發展曆程 ...................................................... 320
11.5.5 豐田 L2 /L3與L4級彆的自動駕駛係統 .............................................. 321
11.5.5.1 市場定位和技術路徑 .................................................................. 321
11.5.5.2 解決方案與發展曆程 .................................................................. 322
第十二章 國外産業發展政策 ............................................................................................. 328
12.1 美國産業發展政策 ............................................................................................. 329
12.1.1美國網聯駕駛與智能交通産業發展政策 ............................................... 329
12.1.1.1美國交通部與V2X網聯汽車應用項目 ...................................... 329
12.1.1.2 V2V 安全應用與V2V終端強製安裝法規 ................................. 330
12.1.2 美國自動駕駛産業發展政策 .................................................................. 331
12.1.2.1 《自動駕駛汽車政策指南》 ...................................................... 332
12.1.2.2 《自動駕駛係統指南：安全願景2.0》 .................................... 333
12.1.2.3 美國十大自動駕駛測試場 .......................................................... 335
12.2 歐洲産業發展政策 ............................................................................................. 336
12.2.1歐盟協作式智能交通産業發展政策 ....................................................... 336
12.2.2 歐洲相關國傢自動駕駛産業發展政策 .................................................. 337
12.2.2.1 德國 .............................................................................................. 337
12.2.2.2英國 ............................................................................................... 338
12.2.2.3 法國 .............................................................................................. 338
12.2.2.4 瑞典 .............................................................................................. 338
12.3 日本産業發展政策 ............................................................................................. 339
12.3.1日本網聯駕駛與智能交通産業發展政策 ............................................... 339
12.3.2 日本自動駕駛産業發展政策 .................................................................. 341
12.4 亞洲相關國傢産業發展政策 ............................................................................. 343
12.4.1韓國自動駕駛産業發展政策 ................................................................... 343
12.4.2新加坡自動駕駛産業發展政策 ............................................................... 343
第十三章 我國智能交通/汽車産業發展現狀與未來 ....................................................... 346
13.1我國相關産業發展政策 ...................................................................................... 346
13.1.1《智能汽車創新發展戰略》 .................................................................... 346
13.1.2《汽車産業中長期發展規劃》 ................................................................ 346
13.1.3《推進“互聯網+”便捷交通 促進智能交通發展的實施方案》 ....... 347
13.1.4《新一代人工智能發展規劃》 ................................................................ 348
13.1.5《國傢集成電路産業發展推進綱要》 .................................................... 348
13.2 我國相關標準化組織與標準化工作 ................................................................. 349
13.2.1 全國汽車標準化技術委員會智能網聯汽車分技術委員會 .................. 349
13.2.2 中國智能網聯汽車産業技術創新聯盟 .................................................. 350
13.2.2.1 智能網聯汽車技術路綫圖 .......................................................... 351
13.2.2.2 技術研究和標準製定 .................................................................. 353
13.2.3 中國通信標準化協會.............................................................................. 354
13.2.4 IMT-2020(5G)推進組 ............................................................................ 354
13.2.5 車載信息服務産業應用聯盟 .................................................................. 355
13.2.6 公安部道路交通管理標準化技術委員會 .............................................. 356
13.2.7 《國傢車聯網産業標準體係建設指南》 .............................................. 356
13.2.7.1 車聯網産業標準體係總體架構 .................................................. 357
13.2.7.2 智能網聯汽車標準體係 .............................................................. 357
13.2.7.3 信息通信標準體係 ...................................................................... 358
13.2.7.4 電子産品與服務標準體係 .......................................................... 360
13.2.7.5 智能交通相關標準體係 .............................................................. 362
13.2.7.6 車輛智能管理標準體係 .............................................................. 363
13.3 我國網聯智能汽車和智能交通的應用示範 ..................................................... 364
13.3.1 新一代國傢交通控製網示範工程 .......................................................... 365
13.3.2 上海智能網聯汽車試點示範 .................................................................. 365
13.3.3 重慶智能汽車集成係統試驗區（i-VISTA） ........................................ 367
13.3.4 北京/河北智能汽車與智慧交通應用示範 ............................................ 370
13.4 智能交通與自動駕駛麵臨的主要挑戰 ............................................................. 370
13.4.1車聯網産業標準體係的挑戰 ................................................................... 370
13.4.2 我國汽車行業研發投入不足 .................................................................. 371
13.5 我國的産業發展機遇與應對方略 ..................................................................... 373
13.5.1 從國傢戰略的高度規劃車聯網與網聯自動駕駛和智能交通 .............. 373
13.5.2 加強跨行業跨領域的總體架構設計與標準化工作 .............................. 374
13.5.3 加大車聯網與網聯自動駕駛和智能交通的研發投入 .......................... 374
13.5.4 建立跨部門跨行業的政策協同和項目運作機製 .................................. 375
· · · · · · (
收起)
