引言

A 驾驶员辅助系统开发的基础

1 人驾驶汽车的能力

1.1 人的信息处理过程

1.1.1 信息接收

1.1.2 信息处理

1.1.3 信息交付

1.2 驾驶员特性和人的能力极限

1.3 在驾驶员-汽车-环境系统中对驾驶员的要求

1.4 评估汽车驾驶任务对人的能力方面的要求

2 驾驶员行为模型

2.1 1983年Rasmussen提出的针对人的面向目标的行为三层模型

2.2 1982年Donges提出的驾驶任务的三层结构

2.3 针对驾驶员任务的引导和稳定层次的控制技术模型方法示例

2.4 时间标准

2.5 量化道路交通中基于技能、规则和知识的反应行为的新模型方法

2.6 驾驶员辅助系统的推论

3 驾驶员辅助系统与交通安全

3.1 引言

3.2 驾驶员辅助系统对交通安全的预期作用

3.3 在评级和法律规定的背景下评价驾驶员辅助系统

3.3.1 形式认证规定

3.3.2 消费者组织的要求

3.3.3 制造商内部的要求

3.3.4 Beyond NCAP——未来的Euro NCAP评估

3.4 自主干预的驾驶员辅助系统的法律限制

4 驾驶员辅助系统人机交互用户友好技术的研发

4.1 概述

4.2 研发驾驶员辅助系统的人机交互（HMI）时提出的问题

4.2.1 通过驾驶员辅助系统提供支持

4.2.2 驾驶员辅助系统的优势和局限性

4.2.3 所需的职能和专业领域

4.2.4 研发驾驶员辅助系统时的影响因素

4.2.5 驾驶员、驾驶员辅助系统和汽车之间的交互通道

4.2.6 由驾驶员辅助系统导致的驾驶员-车辆之间关系的变化

4.2.7 驾驶员的情境意识

4.2.8 内部模型

4.2.9 通过驾驶员信息系统和驾驶员辅助系统可减轻负担还是增加负担？

4.2.10 驾驶员的责任

4.2.11 人和机的优势

4.3 驾驶员辅助系统人机交互的系统化开发

4.3.1 驾驶员辅助系统中人机交互的系统化开发

4.3.2 驾驶员的支持需求

4.3.3 研发驾驶员信息系统和驾驶员辅助系统的指导方针

4.3.4 针对驾驶员信息系统的规程——“人机交互原则的欧洲声明”（ESoP）

4.3.5 驾驶员信息系统和驾驶员辅助系统的设计标准

4.3.6 标准的发展

4.3.7 汽车中人机交互的ISO标准

4.4 驾驶员辅助系统设计的评估

4.5 小结

5 驾驶员辅助系统的设计和测试

5.1 “驾驶员辅助系统”的定义解释

5.2 撰写本书的目的

5.3 驾驶员眼中的驾驶员辅助系统

5.4 驾驶员辅助系统的系统化设计

5.5 “自动应急制动”的系统化设计

5.5.1 面向用户的功能定义

5.5.2 系统架构方面

5.5.3 驾驶员辅助系统功能测试

5.5.4 “合理触发”测试案例——车辆回路测试

5.5.5 “错误触发”的错误概率——特洛伊木马

5.6 小结

6 驾驶员辅助系统的评估方法

6.1 面向用户进行评估的目标设置

6.2 对评估方法的要求

6.3 采用的方法

6.3.1 对行驶模拟器的试验

6.3.2 汽车试验场上的试验（受控区域）

6.3.3 在真实道路交通中进行试验（现场试验）

6.4 应用示例

6.4.1 在行驶模拟器中评估安全系统

6.4.2 在汽车试验场试验中评估安全功能

6.4.3 在实际的道路交通试验中评估辅助功能

7 EVITA——评估防碰撞系统的试验方法

7.1 引言

7.2 迄今已知的试验方法

7.3 假目标EVITA

7.3.1 目的

7.3.2 方案

7.3.3 结构

7.3.4 试验过程

7.3.5 性能参数

7.4 试验车辆的测量方案

7.5 危及试验参与者的安全

7.6 评估方法

7.6.1 防碰撞系统的效用

7.6.2 被测试者试验

7.6.3 评估时间段

7.6.4 防碰撞系统的比较

7.7 评估结果

8 借助车辆硬件在环模拟技术评价驾驶员辅助系统

8.1 目的

8.2 驾驶员辅助系统的开发

8.3 Vehicle in the Loop（车辆在环模拟测试）

8.3.1 交通模拟和可视化

8.3.2 交通模拟中试验车的定位

8.3.3 借助Augmented Reality（增强现实）技术与驾驶员相连接

8.3.4 传感器模块

8.4 车辆在环模拟测试的总体架构

8.5 车辆在环模拟试验的验证

8.6 展望

9 驾驶员辅助系统对机动车系统架构的影响

9.1 引言

9.2 系统架构

9.3 驾驶员辅助系统对系统架构的重要影响

9.4 装备变型和联网复杂性

9.5 驾驶员辅助系统功能在控制单元上的划分

9.6 联网技术

9.7 小结

B 驾驶员辅助系统的传感装置

10 用于驾驶员辅助系统的行驶动态传感器

10.1 引言

10.2 一般性选择标准

10.2.1 技术层面的要求

10.2.2 商业层面

10.3 驾驶员辅助系统的传感器技术参数

10.3.1 传感器及安装地点

10.3.2 车轮转速传感器

10.3.3 方向盘转角传感器

10.3.4 转速传感器和加速度传感器

10.3.5 制动压力传感器

11 超声波传感器

11.1 压电效应

11.2 压电陶瓷

11.2.1 材料

11.2.2 制造

11.2.3 电滞现象

11.2.4 压电常数

11.2.5 去极化

11.3 超声波换能器

11.3.1 等效电路图

11.4 机动车的超声波传感器

11.4.1 传感器组件

11.5 天线和发射形式

11.5.1 模拟

11.6 距离测量

11.7 支架和固定方案

11.8 功能和可靠性

11.9 小结

12 雷达传感器

12.1 传播和反射

12.2 车距和车速测量

12.2.1 调制和解调的基本原理

12.2.2 多普勒效应

12.2.3 信号的混合

12.2.4 脉冲调制

12.2.5 频率调制

12.3 角度测量

12.3.1 基于天线理论的预研究

12.3.2 扫描

12.3.3 单脉冲

12.3.4 多波束

12.3.5 双传感器方案

12.4 有效功率的主参数

12.4.1 距离

12.4.2 相对速度

12.4.3 方位角

12.4.4 功率和多目标能力

12.4.5 24 GHz与77 GHz的对比

12.5 信号处理和跟踪

12.6 安装和调整

12.7 电磁兼容性

12.8 规格示例

12.8.1 Bosch LRR2

12.8.2 Bosch LRR3

12.8.3 Continental（A.D.C.）ARS 200

12.8.4 Continental ARS 300

12.8.5 Delphi前视雷达（第三代）

12.8.6 Delphi电子扫描雷达（第四代）

12.8.7 Hella 24 GHz中程雷达

12.8.8 TRW AC 20

12.9 小结

13 激光雷达传感器

13.1 功能及原理

13.1.1 基本原理

13.1.2 距离传感器的测量方法

13.1.3 结构

13.1.4 透射和反射特性

13.1.5 跟踪法和相应目标的选择

13.2 在车内的应用

13.2.1 激光防护

13.2.2 朝前的传感器的集成（以ACC为例）

13.3 附加功能

13.4 最新示例

13.5 小结

14 3D飞行时间测量法（ToF）

14.1 基本方案的分类和说明

14.2 优点和应用

14.3 3D探测的基本方案

14.3.1 形状探测和光学不相干的调制飞行时间测量

14.3.2 PMD原理

14.4 PMD系统的模块

14.4.1 PMD成像器：2D混频器和集成器

14.4.2 照明

14.4.3 再处理（特征提取，物体跟踪）

14.5 总系统的有效效率和功率极限

15 机器视觉

15.1 图像传感器

15.1.1 硬件组件和技术

15.1.2 投影成像

15.1.3 图像呈现

15.2 图像处理

15.2.1 图像预处理

15.2.2 特征提取

15.3 场景几何形状的3D重建

15.3.1 立体观测

15.3.2 运动立体视觉

15.3.3 三焦点张量

15.4 时间跟踪

15.4.1 贝叶斯滤波器

15.4.2 用卡尔曼滤波器进行时间跟踪

15.5 应用示例

15.5.1 行车道识别系统

15.5.2 物体探测

15.6 小结

16 基于摄像头的行人探测

16.1 要求

16.2 可能的方法

16.3 对功能原理的说明

16.4 对软硬件要求的说明

16.5 小结

17 环境探测传感器的数据融合

17.1 传感器数据融合的定义

17.1.1 数据融合的目标

17.2 传感器数据处理的主要组成部分

17.2.1 信号处理和特征提取

17.2.2 数据关联

17.2.3 数据过滤

17.2.4 分类

17.2.5 状况分析

17.3 环境传感器传感数据融合的架构模式

17.3.1 分布式-集中式-混合式

17.3.2 原始数据层-特征层-判断层

17.3.3 同步-异步

17.3.4 新数据-数据群-外部事件

17.3.5 原始数据-过滤后的数据-预测的数据

17.3.6 并行-顺序

17.4 小结

C 驾驶员辅助系统执行机构

18 液压轿车制动系统

18.1 标准架构

18.2 电动液压制动器（EHB）的架构

18.3 再生制动系统（RBS）的架构

19 电动机械制动系统

19.1 电动机械制动系统（EMB）

19.1.1 目的

19.1.2 系统架构和组件

19.1.3 制动操纵装置

19.1.4 中央控制单元

19.1.5 车轮制动系统执行机构

19.1.6 传感器

19.1.7 控制方案

19.1.8 供电

19.1.9 通信系统（总线结构）

19.2 混合制动系统

19.2.1 目的

19.2.2 系统架构和组件

19.2.3 调节功能

19.2.4 后轴执行器

19.3 电子驻车制动装置（EPB）

19.3.1 目的

19.3.2 系统架构和组件

19.3.3 电子控制单元的接口

19.3.4 EPB的功能

20 转向调节系统

20.1 对转向系统的一般性要求

20.2 转向助力的基本方案

20.2.1 液压助力转向（HPS）

20.2.2 可设定参数的液压助力转向机

20.2.3 电动液压助力转向装置（EHPS）

20.2.4 电动机械式助力转向装置（EPS）

20.2.5 电子组件

20.3 扭矩叠加的解决方案

20.3.1 液压转向系的附加执行机构

20.3.2 电动转向系统

20.4 角度叠加的解决方案

20.4.1 引言

20.4.2 功能性

20.4.3 调节器变型

20.4.4 宝马5系转向机构上ZFLS执行机构的应用示例

20.4.5 转向柱内集成的奥迪A4 ZFLS执行机构的应用示例

20.4.6 雷克萨斯（Lexus）应用示例——转向轴固定的同轴转向柱执行机构

20.5 线控转向系统和单轮转向机构

20.5.1 系统设计和组件

20.5.2 技术，优势和机遇

D 驾驶员辅助系统的人机接口

21 人机接口的设计

21.1 人机接口的工作模型

21.2 接口的基本划分

21.2.1 控制元件

21.2.2 显示

21.3 设计指导原则和原理

21.3.1 设计指导原则

21.3.2 设计原则

21.4 设计流程

21.5 实践和设计流程

22 操作单元

22.1 对操作单元的要求

22.2 确定操控器官，身体姿态和抓握方式

22.3 操作件类型的确定

22.4 避免未经授权的和不经意的调节

22.5 规定空间布置

22.6 规定移动方向、移动行程和移动阻力

22.7 形状、尺寸、材料和表面的规定

22.8 调节件的标识

22.9 备选操控方案

23 驾驶员辅助系统的显示装置

23.1 对机动车显示装置的要求

23.1.1 交互通道

23.1.2 “实施规程”

23.2 目前机动车内采用的显示方案

23.2.1 车内的通信区

23.2.2 组合仪表显示屏

23.2.3 平视显示器（HUD）

23.2.4 中控台内的中央显示和操作单元

23.2.5 夜视系统的显示屏

23.2.6 附加显示屏

23.3 机动车的显示装置

23.3.1 机电测量装置

23.3.2 主动和被动段显示器

23.3.3 组合仪表和中控台的图像显示

23.4 未来的机动车显示方案

23.4.1 接触模拟平视显示器

23.4.2 激光投影

24 驾驶员警报单元

24.1 引言

24.2 人进行的信息处理

24.3 人机接口

24.4 对警报单元的要求

24.5 警报单元示例

24.5.1 用于纵向引导的警报单元

24.5.2 横向引导警报单元

24.6 警报单元的预分类

24.7 警告性前部碰撞应对措施的评价标准

24.8 前侧碰撞警报的检验结果

E 稳定层面上的驾驶员辅助

25 基于制动器的辅助功能

25.1 引言

25.2 行驶动态基础

25.2.1 静态和非静态车轮特性和行驶特性

25.2.2 行驶动态的参数

25.3 ABS、ASR和MSR

25.3.1 控制方案

25.4 ESP

25.4.1 要求

25.4.2 使用的传感器

25.4.3 ESP的控制方案

25.4.4 计算额定值并估计行驶动态参数

25.4.5 安全性方案

25.5 增值功能

25.5.1 特殊稳定性支持功能

25.5.2 特殊扭矩控制

25.5.3 制动和增压辅助

25.5.4 停车和速度控制

25.5.5 高级驾驶员辅助系统支持

25.5.6 监控和信息

25.6 与基于EHB的制动控制系统的差别

25.7 小结

26 通过制动干预和转向干预进行行驶动态控制

26.1 引言

26.2 系统环境和用户要求

26.3 制动控制和方向控制的方案和工作原理

26.4 用于转向角干预的功能模块

26.5 驾驶员转向建议的功能模块

26.6 未来的研发

27 摩托车的行驶动态控制系统

27.1 行驶稳定性

27.2 制动稳定性

27.3 与行驶动态控制相关的摩托车事故

27.4 制动调节系统的技术现状

27.4.1 液压ABS制动装置

27.4.2 电动液压联动式制动装置

27.5 驱动防滑系统的技术现状

27.6 未来的车辆动态控制

28 商用车的稳定辅助功能

28.1 引言

28.2 商用车与轿车在ABS、ASR和MSR特性方面的比较

28.2.1 商用车的特点

28.2.2 调节目的和调节优先权

28.2.3 系统结构

28.2.4 商用车的特殊功能

28.3 与轿车相比商用车行驶动态调节的特点

28.3.1 商用车的特点

28.3.2 控制目的和控制优先权

28.3.3 系统架构

28.3.4 商用车的特殊功能

28.4 小结

28.4.1 铰接式列车的行驶动态调节

28.4.2 使用其他的调节器

29 转向辅助功能

29.1 转向传动比

29.2 转向力矩辅助

29.3 转向角辅助

29.3.1 人体工程学

29.3.2 转向特性

29.4 驾驶员无关的转向干预

29.4.1 行驶性能和行驶稳定性

29.4.2 车道引导的辅助功能

29.5 驾驶员认可程度

29.6 小结

F 基于车道引导和导航层面的驾驶员辅助系统

30 视觉增强系统

30.1 夜间或天气状况不佳时交通事故的发生频率

30.2 视觉增强系统的照明技术和车辆技术重要性

30.3 目前和未来用于视觉增强的大灯系统

30.3.1 基于光源开发的视觉增强系统

30.3.2 基于自适应光分布的视觉增强系统

30.3.3 基于辅助光分布的视觉加强系统

30.4 夜视系统

30.4.1 机动车内夜视系统的传感装置

30.4.2 机动车内夜视系统的显示

30.4.3 图像处理

30.4.4 系统方法的对比

31 泊车辅助系统

31.1 泊车辅助系统的分类

31.2 对泊车辅助系统的要求

31.3 技术实现

31.3.1 信息式泊车辅助系统

31.3.2 引导式泊车辅助系统

31.3.3 半自动泊车

31.4 小结

32 自适应巡航控制系统

32.1 引言

32.2 ACC发展回顾

32.3 要求

32.3.1 符合ISO 15622的标准ACC的功能要求

32.3.2 符合ISO 22179的FSRACC的附加功能要求

32.4 系统结构

32.4.1 梅赛德斯—奔驰Distronic示例

32.4.2 BMW全速范围自适应巡航控制（FSR ACC）系统示例

32.4.3 功能降级

32.5 ACC状态管理和人机界面

32.5.1 系统状态和状态转换

32.5.2 操控单元及说明示例

32.5.3 显示单元实例

32.6 ACC的目标物体识别

32.6.1 对环境传感装置的要求

32.6.2 测量范围和测量精度

32.7 目标选择

32.7.1 路线曲率的测定

32.7.2 路线预测

32.7.3 车辆行驶轨迹

32.7.4 目标选择的其他标准

32.7.5 目标选择限制

32.8 跟随控制

32.8.1 对跟随控制的基本考虑

32.8.2 模糊跟随行驶控制器

32.9 目标丢失策略和弯道控制

32.9.1 行驶接近策略

32.9.2 超车辅助

32.9.3 对静止目标的反应

32.9.4 停车控制、低速控制的特殊性

32.10 纵向控制和促动系统

32.10.1 促动系统的基本结构和调整

32.10.2 制动

32.10.3 驱动

32.11 使用和安全理念

32.11.1 功能的可追溯性

32.11.2 系统限制

32.12 安全方案

32.13 用户和验收研究

32.13.1 验收

32.13.2 使用

32.13.3 补偿行为

32.13.4 习惯性效应

32.13.5 接管控制状况

32.13.6 舒适性评估

32.14 小结

32.14.1 当前发展

32.14.2 功能扩展

33 正面碰撞防护系统

33.1 问题阐述

33.2 通过预防辅助进行正面碰撞防护

33.3 反应辅助

33.4 应急辅助

33.5 制动辅助

33.5.1 基本功能

33.5.2 继续开发

33.6 预警点和干预点

33.6.1 行驶动态研究

33.6.2 前部碰撞应对措施

33.6.3 碰撞应对措施的潜在优势

33.6.4 对环境探测的要求

33.7 小结

34 车道偏离警报系统

34.1 车道识别系统及其应用

34.2 事故数据一览

34.3 车道识别系统

34.3.1 环境影响和限制因素

34.3.2 国家差异

34.4 功能特性

34.4.1 车道偏离警示系统（LDW）

34.4.2 高级车道偏离警示系统（ALDW）

34.4.3 车道保持辅助系统（LKS）

34.4.4 车道偏离修正系统（LDP）

34.5 小结

35 车道保持辅助系统

35.1 功能概述

35.2 解决方案和技术实现

35.2.1 车道识别

35.2.2 控制策略

35.2.3 人机接口

35.2.4 执行机构

35.3 系统限制

35.4 小结

36 车道变换辅助系统

36.1 目的

36.2 要求

36.3 系统功能性的分类

36.3.1 根据环境探测能力进行分类

36.3.2 系统状态图

36.4 解决方法和实施案例

36.4.1 沃尔沃（Volvo）的盲点信息系统（BLIS）

36.4.2 标致的“盲点探测器”

36.4.3 梅赛德斯-奔驰的“盲点辅助装置”

36.4.4 “奥迪侧向辅助系统”／VW“侧向辅助系统”

36.4.5 小结

36.5 达到的功能

36.6 继续研发

37 路口辅助系统

37.1 在路口发生的交通事故

37.2 路口辅助系统

37.2.1 停车标志辅助

37.2.2 交通信号灯辅助

37.2.3 转弯／交叉相遇辅助

37.2.4 左转辅助

37.3 情境评估

37.4 适当的警报和干预策略

37.5 实施过程中的挑战

38 用于商用车的车道引导辅助系统

38.1 对商用车驾驶员的要求

38.2 载重车和轿车的实质性差异

38.3 事故情境

38.4 商用车的自适应巡航控制系统（ACC）

38.5 商用车的车道偏离警报装置

38.6 紧急制动系统

38.7 未来的研发

39 导航和远程通信技术

39.1 历史

39.2 车载导航系统

39.2.1 定位

39.2.2 目的地输入

39.2.3 行驶路线搜索

39.2.4 导航

39.2.5 地图显示

39.2.6 动态模块

39.2.7 数据传输和数据抽象化（数据载体）

39.3 非车载导航

39.4 混合导航

39.5 辅助功能

39.6 交通远程通信技术

39.6.1 基于无线电广播的技术

39.6.2 移动通信技术

39.6.3 远程通信基本服务

39.6.4 车-车通信，车-公共设施通信

39.6.5 公路通行收费系统

39.6.6 现代化交通控制

39.6.7 远程通信服务未来的发展趋势

39.7 对导航系统和远程通信技术提出的要求

39.7.1 消费电子产品（CE）与汽车电子产品（AE）

39.7.2 结构

39.7.3 开发过程

G 驾驶员辅助系统的未来

40 机电一体化汽车底盘的未来

40.1 联网的底盘

40.2 线控制动系统的研发动因

40.3 小结

41 PRORETA超车防碰撞系统——防止超车碰撞事故的集成解决方案

41.1 引言

41.2 用于测定机动空间的基于视频的总体场景图像分割

41.3 雷达信号和视频信号的传感器融合

41.4 超车过程情境分析

41.5 报警和主动干预的实现

41.6 行驶试验的结果

41.7 小结

41.8 结束语

42 协同自动化

42.1 引言和目的

42.2 协同自动化控制方面的问题

42.2.1 并行-同时辅助

42.2.2 并行-顺序辅助

42.2.3 连续-同时辅助

42.2.4 连续-顺序辅助

42.2.5 协同车辆驾驶应考虑的人体工程学方面的问题

42.3 实施

42.3.1 线控

42.3.2 H模式—马喻的实施

42.4 小结

43 自动驾驶

43.1 2007城市挑战赛

43.1.1 系统结构

43.1.2 软件架构

43.1.3 信息处理链

43.1.4 环境探测

43.1.5 动态对象

43.1.6 车道识别

43.1.7 任务规划和操控规划

43.1.8 车辆控制

43.2 小结

44 驾驶员辅助系统的发展方向

44.1 驾驶员辅助系统的集成操作方案

44.2 利用驾驶员辅助系统改进环境平衡

44.3 通过驾驶员辅助系统提高车辆的机动性能

44.4 主动防撞系统

44.5 自动驾驶

44.5.1 认证的问题范围

44.5.2 测试困境的解决方法

44.5.3 获得公认度量指标的途径

44.6 驾驶员辅助系统的演变

44.7 小结

词汇表

作者索引

公司和高校目录