【智慧網聯汽車：雷射與視覺SLAM詳解】

編輯推薦

（1）多領域權威專家共著，指導實踐：本書由來自AI、感測器、汽車、電子和算灋等領域的15比特專家共同撰寫，跨越工業界與學術界。 這不僅保障了內容的權威性和專業性，還從綜合性、實用性的角度重新闡釋雷射與視覺SLAM科技，對其在智能汽車領域的實際應用具有指導意義。

（2）內容系統全面，實戰案例與前沿技術並重：本書圍繞雷射與視覺SLAM科技，從基礎理論、關鍵技術、應用實踐到趨勢洞察，其中對多感測器融合、點雲處理、關鍵幀選取及後端優化等關鍵技術進行了深入討論。 理論與實踐的結合，使得本書不僅適合於追求科技深度與廣度的研究人員，還非常適合那些希望將理論應用於實踐的工程師等閱讀。

（3）洞察未來趨勢，引領技術創新：本書著眼於未來，探討了深度學習在SLAM中的應用前景以及雷射SLAM和視覺SLAM科技的未來發展方向。 不僅為讀者提供了對未來科技趨勢的深刻洞察，還為研究人員和科技開發者指明了創新的方向。 對希望在自動駕駛、智能汽車等領域取得突破的讀者具有參攷價值。

內容簡介

書對雷射SLAM和視覺SLAM科技進行了系統介紹，涉及基礎理論、關鍵技術、應用實踐及未來趨勢，並探討了它們與智慧網聯汽車的關係。 既是想要在自動駕駛和智能汽車領域取得突破的從業者的閱讀選擇，也是追求SLAM科技深度與廣度的專業人士的學習資料。 具體來說，本書從智慧網聯汽車的基本概念入手，詳細介紹了SLAM科技的發展歷程、架構設計、覈心算灋以及在自動駕駛等級中的應用現狀和科技難點。 不僅分析了多感測器融合科技的同步與標定方法、融合策略，還深入探討了雷射SLAM和視覺SLAM的點雲處理、關鍵幀選取、後端優化等關鍵技術，並通過Cartographer、LOAM、LeGO-LOAM、LIO-SAM等算灋的代碼實戰，展示了SLAM科技的實際應用。 此外，著重講解了深度學習在SLAM中的應用，如相機重定位、特徵點選取與匹配、視覺里程計、回環檢測以及語義SLAM的前沿進展。 之後，展望了雷射SLAM和視覺SLAM科技的未來發展趨勢，提供了寶貴的行業洞察。

作者簡介

陳苑鋒復旦大學微電子學理學博士，高級職稱。 英國薩塞克斯人工智慧學院客座教授、中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽國賽评审、上海市職業技能大賽專家评审、上海市工程系列電腦專業中級職稱專家评审等。 先後在三星（韓國本部）、華為、阿裡巴巴、美的集團等公司從事技術研發及管理工作。 在集成電路、智慧產品、機器人和物聯網領域有多年研發經驗。

董雪澳大利亞阿德萊德大學博士，上海交通大學副教授、博士生導師。 研究方向包括雷射成像、圖像處理、自主移動平臺的感測器融合、即時定位導航及路徑規劃等，發表學術論文40餘篇，主持國家自然科學基金、上海市揚帆計畫、沃爾沃汽車可持續發展項目等。 熟悉車端感測器的功能和特點，以及基於深度學習算灋的感測器融合。 近年來的學術成果和工程應用經驗集中于單目無監督深度感知算灋，基於對抗生成網絡的資料挖掘，基於CONV-LSTM、光流神經網路的高頻高解析度圖像重建，端到端神經網路的複雜系統建模等方向。

目錄

前言

作者介紹

第1章智慧網聯汽車及SLAM概述1

1.1基本概念1

1.1.1智慧網聯汽車1

1.1.2SLAM定義2

1.1.3地圖的分類與作用4

1.1.4SLAM科技探討7

1.2SLAM的應用現狀10

1.2.1自動駕駛等級10

1.2.2科技難點11

1.2.3SLAM的優勢13

1.3SLAM架構13

1.3.1環境感知13

1.3.2環境繪圖14

1.3.3運動規劃16

1.3.4車輛控制17

1.3.5監控系統17

1.4SLAM的發展階段與應用前景18

1.4.1SLAM演進的3個階段18

1.4.2SLAM的應用前景19

第2章自動駕駛常用感測器及原理21

2.1雷射雷達22

2.1.1雷射雷達的種類22

2.1.2三角測距雷射雷達24

2.1.3ToF雷射雷達24

2.1.4機械式雷射雷達27

2.1.5混合固態雷射雷達28

2.1.6固態雷射雷達29

2.1.7競品對比31

2.1.8核心部件33

2.1.9應用及展望34

2.2深度相機34

2.2.1ToF深度相機35

2.2.2結構光深度相機37

2.2.3雙目深度相機38

2.2.4應用及展望41

2.3毫米波雷達43

2.3.1工作原理43

2.3.2測距功能原理44

2.3.3測速功能原理46

2.3.4角度估算原理48

2.3.5FoV計算原理48

2.3.6覈心參數49

2.3.7應用及展望50

第3章多感測器融合51

3.1同步與標定52

3.1.1時間硬同步52

3.1.2時間軟同步55

3.1.3空間標定56

3.2融合策略66

3.2.1後融合67

3.2.2前融合73

3.3應用分析77

3.3.1自動駕駛應用78

3.3.2移動機器人應用79

3.3.3機械臂應用80

第4章雷射SLAM81

4.1點雲預處理82

4.1.1點雲濾波82

4.1.2點雲分割84

4.1.3點雲運動補償86

4.2前端里程計89

4.2.1基於直接匹配的反覆運算最近點算灋89

4.2.2基於特徵匹配的常态分配變換算灋92

4.2.3ICP算灋與NDT算灋的比較96

4.3關鍵幀選取97

4.3.1基於幀間運動的關鍵幀選取97

4.3.2基於時間間隔的關鍵幀選取98

4.4後端優化100

4.4.1基於圖優化的後端優化101

4.4.2基於濾波器的後端優化102

4.5雷射SLAM算灋實戰106

4.5.1Cartographer算灋106

4.5.2Cartographer程式碼實戰109

4.5.3LOAM算灋112

4.5.4LOAM程式碼實戰：

A-LOAM118

4.5.5LeGO-LOAM算灋120

4.5.6LeGO-LOAM程式碼實戰125

4.5.7LIO-SAM算灋127

4.5.8LIO-SAM程式碼實戰133

第5章視覺SLAM136

5.1前端視覺里程計137

5.1.1基於特徵點法的視覺里程計137

5.1.2基於直接法的視覺里程計152

5.2後端非線性優化155

5.2.1BA優化155

5.2.2比特姿圖優化157

5.3回環檢測158

5.3.1詞袋模型159

5.3.2深度學習模型161

5.4建圖162

5.4.1度量地圖162

5.4.2拓撲地圖162

5.4.3特徵點地圖163

5.5常用的視覺SLAM算灋163

5.5.1ORB SLAM 2架構164

5.5.2SVO架構174

5.5.3DSO架構178

5.5.4VINS-Mono架構182

5.5.5程式碼實戰190

第6章深度學習在SLAM中的應用193

6.1深度學習與相機重定位193

6.1.1基於深度神經網路的相機重定位方法194

6.1.2基於檢索的相機重定位方法194

6.1.3全場景理解195

6.2深度學習與特徵點的選取及匹配196

6.2.1深度卷積神經網路特徵點的鑒別196

6.2.2LIFT：基於深度學習的經典局部特徵選取方法197

6.2.3MatchNet：通過統一特徵和度量學習實現基於補丁的匹配198

6.2.4UCN：通用的影像關聯預測器201

6.3深度學習與視覺里程計203

6.4深度學習與回環檢測207

6.5深度學習與語義SLAM208

6.5.1語義分割網絡209

6.5.2構建語義地圖212

6.5.3ORB SLAM實際操作215

第7章SLAM科技展望217

7.1雷射SLAM的應用及展望218

7.1.1雷射SLAM的應用現狀218

7.1.2雷射SLAM的未來趨勢220

7.2視覺SLAM的應用及展望220

7.2.1視覺SLAM的應用現狀221

7.2.2視覺SLAM的未來趨勢222

後記223

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【智能汽車：電子電氣架構詳解】

編輯推薦

（1）作者背景資深：廣汽集團汽車工程研究院電子電氣架構總師，中國汽車工程學會智慧網聯汽車系統架構分會委員，曾就職於西門子大陸汽車和吉利汽車。

（2）作者經驗豐富：在汽車電子電氣相關領域從業超過20年，參與並主持過多個電子電氣架構項目的設計，擁有從汽車硬體到軟件的全棧科技經驗。

（3）集大成之作：微觀上講解了智能汽車電子電氣架構的原理、科技、設計、開發與管理； 宏觀層面上揭示了以電子電氣架構變革為代表的汽車行業變遷的底層邏輯。

（4）系統工程視角：用複雜系統的工程方法和系統思維來實現電子電氣架構，深刻闡述需求工程、工程哲學的基本思想和原理。

（5）自創概念與模型：作者結合自己對行業的理解與洞察，自創了一些概念與模型，旨在更好地揭示複雜事務背後的本質規律。

（6）行業廣泛好評：世界汽車工程師學會聯合會終身名譽主席、中國汽車工業協會總工程師以及來自華為、博世、安波福、蔚來、小鵬、極氪的近15比特汽車領域專家連袂推薦。

內容簡介

本書以智能汽車的電子電氣架構為主線，微觀層面上，從複雜系統工程視角講解了智能汽車電子電氣架構的原理、科技、設計、開發與管理； 宏觀層面上，用全域性和前瞻性的視角梳理了電子電氣架構與“軟件定義汽車”、“新四化”以及智慧座艙、自動駕駛、汽車安全等新技術的關係，揭示了以電子電氣架構變革為代表的汽車行業變遷的底層邏輯，旨在幫助車企能更快地實現轉型並看清未來的發展方向。

通過閱讀本書，你將：

（1）全面瞭解汽車電子電氣系統的構成與分解方法；

（2）深刻理解複雜系統的工程方法和系統思維在汽車行業的應用；

（3）全面瞭解智能汽車電子電氣架構的必知常識和科技基礎；

（4）深刻理解系統工程、需求工程、工程哲學的基本思想和原理及其在汽車行業的應用；

（5）掌握智能汽車汽車電子電氣架構設計的目標與原則；

（6）掌握智能汽車電子電氣架構開發的流程和方法；

（7）學會在項目中平衡電子電氣系統中各種利益相關者的關係；

（8）瞭解電子電氣架構師的能力體系；

（9）瞭解“軟件定義汽車”和“新四化”及其與電子電氣架構的深層關係；

（10）瞭解智慧網聯汽車中智慧座艙、自動駕駛、汽車安全等各種關鍵技術的概況；

（11）洞察汽車行業的商業模式變革、產業格局變化和未來發展方向；

（12）窺見汽車行業發展的一些基本規律。

作者簡介

侯旭光

智能汽車領域資深科技專家，現就職於廣汽集團汽車工程研究院，擔任智慧網聯中心電子電氣架構總師； 曾就職於西門子、大陸汽車和吉利汽車等公司，長期從事整車電子電氣架構開發和車身電子產品的開發與管理工作； 中國汽車工程學會智慧網聯汽車系統架構分會委員。

富有思想和創造力，在汽車電子電氣相關領域從業超過20年，擁有從汽車軟體發展測試到硬體的設計和生產、從零部件開發到整車電器架構設計、從通信行業到汽車電子行業的全面經驗，對軟件開發、汽車電子、智慧網聯汽車，軟件定義汽車和汽車電子產業等有獨到的理解。

所服務的公司均為世界500强企業。 多次與國際一流公司合作，參與並主持過多個正向開發的電子電氣架構設計。 對整個汽車電子電氣行業始終保持著冷靜的思考，樂於分享，在國內的汽車電子領域有著良好的聲望。

目錄

前言

第1章電子電氣系統1

1.1系統的定義2

1.2系統工程4

1.3系統思維7

1.4汽車電子電氣系統的構成8

1.4.1汽車電子電氣系統的定義8

1.4.2汽車電子電氣系統三視圖9

1.5汽車電子電氣系統分解12

1.5.1系統分解的目的和意義12

1.5.2系統分解的4個步驟與3個原則13

1.6本章小結19

第2章電子電氣架構科技基礎20

2.1架構的定義20

2.1.1架構詞解21

2.1.2架構與系統的關係21

2.1.3電子電氣架構22

2.2電子電氣架構三視圖23

2.2.1邏輯視圖24

2.2.2物理視圖26

2.2.3過程視圖27

2.2.4 3種視圖的關係29

2.3電子電氣架構的4個子架構30

2.3.1網絡架構31

2.3.2電力架構35

2.3.3功能架構41

2.3.4軟件架構44

2.4理解架構設計與系統開發的關係56

2.4.1架構設計與城市規劃57

2.4.2系統開發與街區設計57

2.4.3零部件設計與建築設計58

2.4.4供應商開發與施工實現58

2.4.5架構設計的重要性58

2.4.6架構設計與系統開發的區別59

2.5架構設計的意義59

2.6本章小結60

第3章電子電氣架構的發展歷程61

3.1 IPO模型61

3.2電子電氣架構發展的驅動因素63

3.2.1汽車電子的誕生63

3.2.2 ECU的誕生64

3.2.3汽車電子電氣架構的誕生65

3.2.4汽車電子的6個發展階段65

3.3基礎科技的發展66

3.3.1晶片66

3.3.2通信和網絡68

3.3.3軟件73

3.3.4電力架構的相關科技89

3.4電子電氣架構的演進93

3.4.1車身控制模塊的誕生93

3.4.2電子電氣架構的演進94

3.4.3電子電氣架構的8條基本發展規律101

3.5本章小結102

第4章系統開發方法與工具103

4.1基本開發方法103

4.2需求工程110

4.3基於模型的系統工程121

4.4本章小結133

第5章電子電氣架構設計的目標與原則134

5.1架構設計的目標134

5.2架構設計的原則137

5.3本章小結143

第6章電子電氣架構開發方法144

6.1定義產品特性145

6.2功能開發157

6.3架構形態設計161

6.4系統開發170

6.5線束開發180

6.6網路設計181

6.7基礎技術開發183

6.8零部件開發184

6.9驗證和確認185

6.10電子電氣架構開發方法總結189

6.11本章小結194

第7章電子電氣架構管理195

7.1電子電氣系統4類關係的管理195

7.2電子電氣系統的利益相關者197

7.3架構團隊：利益相關者之間的平衡器200

7.4架構師的8項基本能力202

7.5電子電氣架構的哲學思考207

7.6本章小結210

第8章“新四化”與軟件定義汽車212

8.1汽車行業的“新四化”212

8.2軟件定義汽車216

8.3軟件定義汽車實現的基礎222

8.4軟件定義汽車面臨的挑戰224

8.5不變的基本價值233

8.6本章小結235

第9章智慧網聯汽車新技術236

9.1智慧座艙237

9.2座艙科技241

9.3自動駕駛251

9.4人工智慧與大數據274

9.5系統安全278

9.6網路安全291

9.7本章小結297

第10章汽車行業的變革與機遇298

10.1變革——歷史的必然298

10.2商業模式的變革307

10.3產業格局的變革313

10.4政府的力量320

10.5車企的基本能力322

10.6重塑能力，迎接挑戰329

10.7本章小結336