本书围绕自动驾驶整车在环测试与评价体系构建这一核心科学问题，详细阐述各种测试评价理论、算法和技术实现，并重点对作者在数字孪生测试场景、多自由度整车在环测试平台、传感器数据虚实融合注入等领域的研究成果进行系统深入的论述，包括系统的原理、关键算法、测试试验分析和应用案例等。全书分三个部分，共8章。第一部分(第1、2章)对自动驾驶及测试评价技术的发展历程和核心要素进行概要介绍。第二部分(第3～7章)为整车在环测试评价技术的核心内容，具体介绍自动驾驶整车在环测试评价技术方法。第三部分(第8章)为自动驾驶整车在环测试评价技术的应用案例，详细论述了针对自动驾驶决策、规划与控制能力测试的应用情况。

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2003.09-2006.06 就读于长安大学 载运工具运用工程 攻读博士学位 2000.09-2003.03 就读于长安大学 载运工具运用工程 攻读硕士学位 1983.09-1987.07 就读于重庆大学 无线电技术专业 攻读学士学位2023.09-至今 西安建筑科技大学 校长、教授、博导 2023.01-2023.09 西安工业大学 校长、教授、博导 2014.12-2022.12 长安大学 副校长、教授、博导 2011.12-2014.11 长安大学 校长助理、教授、博导 2007.11-2011.11 长安大学信息工程学院 院长、教授、博导智能交通1.2023年度国家科学技术进步二等奖：智能网联车路系统与可信测试关键技术及其产业化应用，排名第一（本书依托项目）； 2.2022年度陕西省科学技术进步一等奖：智能网联车载系统及其测试关键技术与产业化应用，排名第一（本书依托项目）； 3.2022年度国家级教学成果一等奖：面向智能汽车产业链，建多学科交叉融合大团队大平台，培养拔尖创新人才，排名第一（本书依托项目）； 4.2020年度国家科学技术进步二等奖：道路与桥梁多源协同智能检测技术与装备开发，排名第一； 5.2020年度陕西省科学技术进步一等奖：车载智能终端网联感知与接入关键技术及其产业化，排名第一； 6.2016年度陕西省科学技术进步一等奖：基于多源传感的危险品公路运输在途实时监测技术及应用，排名第一；1.“国际车联网与智能汽车测试技术创新联盟”理事长 2.中国公路学会交通工程与信息化分会副理事长 3.“5G自动驾驶创新联盟”标准委员会主任

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 自动驾驶发展历程 1
1.1.1 自动驾驶的概念 1
1.1.2 自动驾驶及其测试技术发展现状 2
1.1.3 自动驾驶及其测试面临的主要问题 7
1.2 自动驾驶测试方法 9
1.2.1 开放道路测试 12
1.2.2 模型在环测试 12
1.2.3 软件在环测试 13
1.2.4 硬件在环测试 13
1.2.5 整车在环测试 14
1.3 本书主要内容 15
参考文献 16
第2章 自动驾驶整车在环测试评价体系 19
2.1 概述 19
2.2 整车在环一体化测试平台 22
2.3 数字孪生测试场景 25
2.3.1 数字孪生技术概述 25
2.3.2 静态场景构建方法 26
2.3.3 动态场景构建方法 27
2.4 测试场景交通流建模 28
2.4.1 交通流模型分类 29
2.4.2 微观交通流建模方法 29
2.5 临界测试场景加速生成 31
2.5.1 临界测试场景加速生成的意义与挑战 31
2.5.2 临界测试场景加速生成方法框架 31
2.6 传感器建模与物理信息生成 34
2.6.1 自动驾驶典型传感器 34
2.6.2 毫米波雷达建模与物理信息生成 35
2.6.3 超声波雷达建模与物理信息生成 35
2.6.4 视觉传感器建模与物理信息生成 36
2.6.5 组合导航传感器建模与物理信息生成 36
参考文献 37
第3章 基于数字孪生技术的虚拟测试场景构建方法 38
3.1 概述 38
3.2 虚拟测试场景组成及构建方法 39
3.2.1 静态场景要素 41
3.2.2 动态场景要素 42
3.2.3 基于蒙特卡罗方法的虚拟测试场景构建 43
3.2.4 自动驾驶汽车虚拟场景测试用例 47
3.3 数字孪生模型实现及双向交互方法 47
3.3.1 数字孪生模型实现方法 48
3.3.2 数字孪生场景交互方法 50
3.4 基于航拍的大范围虚拟测试场景构建方法 54
3.4.1 倾斜摄影三维重建原理 55
3.4.2 三维重建渲染优化方法 59
3.5 基于手持设备的精细化场景要素建模方法 63
3.5.1 基于正态分布变换算法的三维激光匹配方法 64
3.5.2 融合视觉里程计的场景要素赋色方法 68
3.5.3 航拍图像与激光点云联合的三维场景重建方法 69
参考文献 70
第4章 自动驾驶典型传感器建模及物理信息生成方法 72
4.1 概述 72
4.1.1 自动驾驶典型传感器简介 72
4.1.2 自动驾驶典型传感器物理信息生成方法 74
4.2 毫米波雷达建模及物理信息生成方法 74
4.2.1 毫米波雷达工作原理 74
4.2.2 考虑天气要素的改进毫米波雷达模型 77
4.2.3 基于毫米波雷达模型的物理信息生成方法 86
4.3 超声波雷达建模及物理信息生成方法 90
4.3.1 超声波雷达工作原理 90
4.3.2 超声波雷达模型 92
4.3.3 基于超声波雷达模型的物理信息生成方法 95
4.4 视觉传感器建模及物理信息生成方法 97
4.4.1 单目视觉传感器工作原理及建模方法 97
4.4.2 基于视觉传感器模型的物理信息生成方法 104
参考文献 109
第5章 整车在环一体化测试平台构建方法 111
5.1 概述 111
5.2 道路载荷模拟 114
5.2.1 基于道路行驶的车辆动力学模型构建 114
5.2.2 基于转鼓试验台的车辆动力学模型构建 118
5.2.3 基于扭矩控制的道路载荷模拟方法 123
5.3 道路曲率模拟 127
5.3.1 转向随动系统控制架构 128
5.3.2 基于永磁同步电机的控制模型 130
5.3.3 基于滑模变结构的转向随动控制模型 136
5.4 道路坡度模拟 138
5.4.1 基于Stewart并联机构解耦控制的路面坡度模拟方法 139
5.4.2 基于试验台的车辆俯仰动力学模型构建 141
5.5 车-路耦合状态重构性能验证与分析 144
5.5.1 试验场地与设备选取 144
5.5.2 试验方案设计 147
5.5.3 评价指标设计 148
5.5.4 试验结果分析 149
参考文献 151
第6章 面向整车在环测试的交通流建模方法 153
6.1 概述 153
6.1.1 交通仿真模型的分类 153
6.1.2 微观仿真模型概述 155
6.2 基于元胞自动机的城市交通网络基础元素建模 156
6.2.1 路段建模 156
6.2.2 交叉口建模 157
6.2.3 交通信号灯建模 159
6.2.4 断面发车模型 160
6.3 基于元胞自动机的车辆动态行为建模 166
6.3.1 车辆行为建模原理 166
6.3.2 车辆跟驰行为建模 175
6.3.3 车辆换道行为建模 180
参考文献 185
第7章 面向整车在环测试的临界测试场景加速生成方法 186
7.1 测试场景临界度指标设计 186
7.1.1 临界度指标选取 186
7.1.2 制动威胁指数计算 187
7.2 基于Gipps模型的临界场景全局优化搜索算法 192
7.2.1 GCFO算法设计 193
7.2.2 GCFO算法验证与分析 200
7.3 基于敏感性分析的局部自适应搜索算法 206
7.3.1 PAWN敏感性建模 207
7.3.2 基于高斯过程回归的自适应搜索算法 208
7.3.3 PAWN-GPR搜索方法的性能验证 214
7.4 跟驰场景加速生成方法验证 221
7.4.1 测试场景描述 221
7.4.2 试验结果与分析 223
参考文献 227
第8章 整车在环测试应用案例：运动规划与控制系统的测试及评价 230
8.1 自动驾驶运动规划与控制系统参考轨迹生成 230
8.2 基于整车在环测试平台的测试试验与结果分析 250
参考文献 265