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隨著新能源行業(yè)以及通信技術(shù)的發(fā)展，依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)智能化逐漸成為科技巨頭與汽車(chē)制造廠的共識(shí)。智能駕駛測(cè)試作為整個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，其高昂的測(cè)試成本以及冗長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期始終困擾著主機(jī)廠。硬件在環(huán)仿真測(cè)試由于其高仿真、低成本等特點(diǎn)開(kāi)始應(yīng)用于智能駕駛算法開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。本書(shū)介紹了智能駕駛系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)外關(guān)于其級(jí)別的分類(lèi)和解釋，闡述了硬件在環(huán)仿真測(cè)試技術(shù)的發(fā)展歷程，分析了硬件在環(huán)仿真測(cè)試在智能駕駛領(lǐng)域的三大組成部分：場(chǎng)景仿真軟件、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及智能駕駛算法系統(tǒng)，總結(jié)了能夠滿足智能駕駛算法硬件在環(huán)仿真測(cè)試的最小系統(tǒng)環(huán)境以及基于循跡的測(cè)試方法。另外本書(shū)還系統(tǒng)介紹了智能駕駛算法測(cè)試方法、法規(guī)國(guó)標(biāo)、測(cè)試用例的編寫(xiě)、實(shí)際測(cè)試的進(jìn)行以及測(cè)試真實(shí)性與有效性評(píng)價(jià)；全面介紹了智能駕駛領(lǐng)域的三個(gè)重要算法：自動(dòng)緊急制動(dòng)（ AEB）、車(chē)道偏離預(yù)警（ LDW）與車(chē)道保持輔助（LKA），并詳細(xì)介紹了三者的測(cè)試過(guò)程。
本書(shū)適用于智能駕駛算法開(kāi)發(fā)、測(cè)試和場(chǎng)景仿真軟件開(kāi)發(fā)等行業(yè)的有關(guān)人員學(xué)習(xí)參考，也可作為大專院校汽車(chē)或計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)師生的參考書(shū)。

1.本書(shū)從智駕仿真測(cè)試的基本概念與發(fā)展開(kāi)始講起，介紹了相關(guān)的硬件及軟件基礎(chǔ)，之后沿著智駕硬件在環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)路線，詳細(xì)介紹各個(gè)環(huán)節(jié)中所涉及的技術(shù)，開(kāi)發(fā)方法以及相關(guān)工具，最后展望了智駕仿真技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)及需要解決的問(wèn)題。
2.智能駕駛硬件在環(huán)仿真測(cè)試是一個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，涉及控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子工程、機(jī)械工程等多個(gè)學(xué)科。本書(shū)書(shū)的編寫(xiě)團(tuán)隊(duì)由來(lái)自不同學(xué)科背景的專家學(xué)者組成，他們憑借豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為本書(shū)的編寫(xiě)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3.本書(shū)是一本專門(mén)介紹智能駕駛硬件在環(huán)仿真測(cè)試背景、未來(lái)趨勢(shì)以及詳細(xì)開(kāi)發(fā)流程的技術(shù)類(lèi)書(shū)籍，無(wú)論是研發(fā)人員還是入門(mén)人員，本書(shū)均有相應(yīng)的章節(jié)提供所需內(nèi)容，具有較強(qiáng)的實(shí)操性。

智能化技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)日益普及，智能駕駛系統(tǒng)的測(cè)試和驗(yàn)證已然成為一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的問(wèn)題。在真實(shí)道路條件下測(cè)試智能駕駛系統(tǒng)不僅成本高昂，而且存在安全風(fēng)險(xiǎn)�？紤]到測(cè)試必須涵蓋廣泛的交通場(chǎng)景、天氣狀況和道路類(lèi)型，因此仿真測(cè)試便顯得尤為重要。它為開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)受控的環(huán)境，使他們能夠在不承擔(dān)實(shí)地測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)的情況下，全面測(cè)試智能駕駛系統(tǒng)的性能。
安全性和可靠性是智能駕駛技術(shù)的核心。智能駕駛系統(tǒng)必須能夠在各種情況下安全操作，包括處理緊急情況和與其他道路用戶的互動(dòng)。通過(guò) HIL（硬件在環(huán)）仿真測(cè)試，開(kāi)發(fā)者可以模擬各種場(chǎng)景，以評(píng)估智能駕駛系統(tǒng)的性能，并確保其在各種有挑戰(zhàn)性的條件下表現(xiàn)出較高的安全性和可靠性。
此外，各國(guó)政府和監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在積極制定智能駕駛（自動(dòng)駕駛）的法規(guī)和政策框架，旨在確保技術(shù)的安全性和合規(guī)性。在 HIL仿真測(cè)試中，開(kāi)發(fā)者能夠更便捷地模擬不同地區(qū)和國(guó)家的法規(guī)和交通規(guī)則，以確保智能駕駛（自動(dòng)駕駛）系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)的合規(guī)性。
智能駕駛系統(tǒng)具有復(fù)雜的感知、決策和控制任務(wù)，包括傳感器融合、實(shí)時(shí)控制、故障注入等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。 HIL仿真為開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)受控的環(huán)境，幫助他們克服這些挑戰(zhàn)，從而加速智能駕駛技術(shù)的發(fā)展。
本書(shū)介紹了智能駕駛系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)外關(guān)于其級(jí)別的分類(lèi)和解釋，闡述了硬件在環(huán)仿真測(cè)試技術(shù)的發(fā)展歷程；分析了硬件在環(huán)仿真測(cè)試在智能駕駛領(lǐng)域的三大組成部分：場(chǎng)景仿真軟件、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及智能駕駛算法系統(tǒng)；總結(jié)了能夠滿足智能駕駛算法硬件在環(huán)測(cè)試的最小系統(tǒng)環(huán)境，并詳細(xì)介紹了基于循跡的測(cè)試方法；系統(tǒng)地介紹了智能駕駛算法測(cè)試方法、法規(guī)國(guó)標(biāo)的解讀、測(cè)試用例的編寫(xiě)、實(shí)際測(cè)試的進(jìn)行、測(cè)試真實(shí)性與有效性評(píng)價(jià)以及測(cè)試報(bào)告的編寫(xiě)；最后以輔助駕駛領(lǐng)域的三個(gè)重要算法自動(dòng)緊急制動(dòng)（ AEB）、車(chē)道保持輔助（ LKA）與車(chē)道偏離預(yù)警（LDW）為例，詳細(xì)介紹了三者的測(cè)試過(guò)程。
本書(shū)是一本專門(mén)介紹智能駕駛仿真測(cè)試背景、未來(lái)趨勢(shì)以及詳細(xì)開(kāi)發(fā)流程的技術(shù)類(lèi)書(shū)籍，無(wú)論是研發(fā)人員還是入門(mén)人員，本書(shū)均有相應(yīng)的章節(jié)提供所需內(nèi)容，具有較強(qiáng)的實(shí)操性。本書(shū)作者團(tuán)隊(duì)擁有豐富的智能駕駛仿真測(cè)試系統(tǒng)研發(fā)與交付經(jīng)驗(yàn)，目前已與蘇州英特模、蘇州清研車(chē)聯(lián)、吉利、浙江天行健等國(guó)內(nèi)合作伙伴達(dá)成合作。
本書(shū)由常熟理工學(xué)院徐江副教授任主編，無(wú)錫學(xué)院王泉教授、蘇州清研車(chē)聯(lián)王東兵總經(jīng)理、浙江天行健李趙見(jiàn)總監(jiān)任副主編，參加編寫(xiě)的還有連南木、陸志杰、張金龍、梁昊、王湛昱、張虎、曾德全、趙欽黃、周杰等，蘇州安鹿智能科技有限公司的吳江龍審閱了全稿并提出了很多寶貴意見(jiàn)。
懇請(qǐng)讀者對(duì)本書(shū)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)等提出寶貴意見(jiàn)，并對(duì)書(shū)中存在的錯(cuò)誤及不當(dāng)之處提出批評(píng)和修改建議，以便本書(shū)再版修訂時(shí)參考。
編者

徐江，博士，主要研究方向?yàn)橹悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車(chē)與人工智能。

第 1章　緒論..1
1.1　智能駕駛系統(tǒng)概述..1
1.2　智能駕駛級(jí)別的分類(lèi)和解釋..2
1.2.1 SAE J3016標(biāo)準(zhǔn)..2
1.2.2 汽車(chē)駕駛自動(dòng)化分級(jí)..4
1.3　智能駕駛系統(tǒng)的架構(gòu)..5
1.4　智能駕駛系統(tǒng)常見(jiàn)算法..7
1.5　智能駕駛技術(shù)的挑戰(zhàn)和前沿研究..8
第 2章　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試技術(shù)概述..9
2.1　概述..9
2.2　基于模型的開(kāi)發(fā)測(cè)試方法.. 10
2.2.1 MIL.. 10
2.2.2 SI.. 11
2.2.3 HIL.. 12
2.2.4 DIL.. 14
2.2.5 VIL.. 15
2.3　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試的發(fā)展歷程.. 17
2.3.1 早期階段的 HIL仿真測(cè)試.. 17
2.3.2 虛擬化與數(shù)字化發(fā)展階段.. 18
2.3.3 智能化發(fā)展階段.. 19
2.3.4 大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的應(yīng)用.. 20
2.3.5 安全性和可靠性的提升.. 21
2.4　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試的起源與背景.. 22
2.4.1 航空航天領(lǐng)域的 HIL仿真測(cè)試.. 22
2.4.2 HIL仿真測(cè)試在汽車(chē)領(lǐng)域的引入.. 24
2.5　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試環(huán)境仿真模塊.. 28
2.5.1 虛擬場(chǎng)景構(gòu)建.. 28
2.5.2 傳感器仿真.. 31
2.5.3 場(chǎng)景庫(kù)構(gòu)建方法.. 34
2.5.4 車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真.. 36
2.5.5 動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的構(gòu)建.. 37
2.5.6 常見(jiàn)解決方案.. 38
2.6　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試實(shí)時(shí)交互模塊.. 40
2.6.1 I/O接口設(shè)置.. 41
2.6.2 接口映射配置.. 43
2.7　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試算法模塊.. 45
2.7.1 Autoware算法平臺(tái).. 45
2.7.2 Apollo算法平臺(tái).. 48
第 3章　智能駕駛 HIL測(cè)試環(huán)境仿真.. 51
3.1　概述.. 51
3.2　定義仿真目標(biāo).. 53
3.3　選擇仿真平臺(tái).. 54
3.3.1 典型智能駕駛仿真軟件分類(lèi)與發(fā)展變化情況.. 54
3.3.2 典型智能駕駛仿真軟件介紹.. 55
3.4　準(zhǔn)備車(chē)輛模型.. 60
3.5　導(dǎo)入地圖和場(chǎng)景.. 61
3.5.1城市道路行駛測(cè)試.. 61
3.5.2 高速公路行駛測(cè)試.. 62
3.5.3 自定義場(chǎng)景測(cè)試.. 63
3.5.4 道路規(guī)劃和路徑規(guī)劃測(cè)試.. 65
3.5.5 交通規(guī)劃和智能交通系統(tǒng)測(cè)試.. 66
3.6　添加車(chē)輛傳感器.. 67
3.6.1 確定傳感器選型.. 67
3.6.2 確定傳感器布局.. 68
3.6.3 配置傳感器參數(shù).. 69
3.7配置仿真環(huán)境.. 71
3.7.1 天氣條件.. 71
3.7.2 時(shí)間.. 73
3.7.3 交通流量.. 74
3.8定義車(chē)輛行為.. 75
3.8.1 車(chē)輛控制.. 75
3.8.2 車(chē)輛路徑.. 76
3.9基于 PanoSim的快速試驗(yàn).. 77
3.9.1 試驗(yàn)?zāi)康?. 77
3.9.2 軟件配置.. 77
3.9.3 創(chuàng)建試驗(yàn).. 78
3.9.4 主車(chē)及干擾車(chē).. 84
3.9.5 預(yù)設(shè)軌跡.. 87
3.9.6 添加傳感器.. 90
3.9.7 加載算法腳本.. 91
3.9.8 編譯試驗(yàn).. 91
3.9.9 運(yùn)行試驗(yàn).. 92
3.9.10 保存試驗(yàn).. 93
第 4章　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試方法.. 94
4.1測(cè)試用例設(shè)計(jì)與生成.. 94
4.1.1 確定測(cè)試目標(biāo)和范圍.. 94
4.1.2 識(shí)別關(guān)鍵功能和模塊.. 95
4.1.3 使用場(chǎng)景模擬.. 95
4.1.4 考慮異常情況和邊界值.. 96
4.1.5 注入故障和障礙物.. 97
4.1.6 生成路徑和軌跡.. 97
4.1.7 考慮人機(jī)交互.. 98
4.1.8 性能評(píng)估.. 99
4.2系統(tǒng)配置與準(zhǔn)備.. 99
4.2.1 硬件設(shè)置.. 99
4.2.2 仿真環(huán)境設(shè)置..100
4.3　傳感器與控制器初始化..101
4.3.1 傳感器初始化..101
4.3.2 控制器初始化..102
4.4　實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)交換..102
4.4.1 通信鏈路測(cè)試..102
4.4.2 數(shù)據(jù)交換測(cè)試..103
4.5　場(chǎng)景和用例加載..104
4.6　系統(tǒng)校準(zhǔn)和校驗(yàn)..105
4.6.1 傳感器校準(zhǔn)..105
4.6.2 控制器參數(shù)校準(zhǔn)..106
4.7　故障注入..107
4.8　性能檢測(cè)和記錄..107
4.9　基于 PanoSim的循跡試驗(yàn)..108
4.9.1 測(cè)試模型構(gòu)建..108
4.9.2 I/O接口配置.. 113
4.9.3 軌跡點(diǎn)錄制.. 115
4.9.4 循跡效果測(cè)試.. 118
第 5章　智能駕駛 HIL仿真測(cè)試結(jié)果分析與評(píng)估.. 119
5.1　智能駕駛測(cè)試評(píng)價(jià)方法..119
5.2　仿真測(cè)試的真實(shí)性與有效性評(píng)價(jià)..121
5.2.1 真實(shí)性評(píng)價(jià)..121
5.2.2 有效性評(píng)價(jià)..122
5.3　仿真測(cè)試與道路測(cè)試的閉環(huán)驗(yàn)證..126
5.4　AEB功能測(cè)試案例..127
5.4.1 知識(shí)學(xué)習(xí)..127
5.4.2 測(cè)試場(chǎng)景搭建..132
5.4.3 I/O接口映射..135
5.4.4 激光雷達(dá)數(shù)據(jù)讀取..136
5.4.5 算法運(yùn)行測(cè)試..137
第 6章　智能駕駛系統(tǒng)測(cè)試案例.. 139
6.1　LDW功能測(cè)試案例.. 139
6.1.1 知識(shí)學(xué)習(xí)..139
6.1.2 測(cè)試模型構(gòu)建..143
6.1.3 I/O接口映射..145
6.1.4 仿真攝像頭數(shù)據(jù)讀取..146
6.1.5 算法運(yùn)行測(cè)試..148
6.2　LKA功能測(cè)試案例..149
6.2.1 知識(shí)學(xué)習(xí)..149
6.2.2 測(cè)試模型構(gòu)建..157
6.2.3 I/O接口映射..159
6.2.4 算法運(yùn)行測(cè)試..161
第 7章　智能駕駛仿真測(cè)試技術(shù)展望.. 163
7.1　中國(guó)智能駕駛仿真測(cè)試技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)..163
7.2　中國(guó)智能駕駛仿真測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)..165
7.3　智能駕駛仿真測(cè)試發(fā)展建議..165
參考文獻(xiàn).. 168