本书结合智能汽车信息物理系统(Intelligent Vehicle Cyber-Physical Systems,IVCPS)的特点，研究智能汽车信息物理系统多维设计方法，以满足智能汽车物理系统与信息系统紧密融合的需要。智能汽车信息物理系统多维设计方法研究以智能汽车信息物理系统模块化设计方法为主，具有多维设计、信息物理系统等特征。多维设计是指从利益攸关、安全、系统等多维度进行模块化设计与知识库构建；信息物理系统是指在系统模块化知识库构建、系统设计过程中考虑信息系统、物理系统的功能需求。智能汽车信息物理系统多维设计方法研究从智能汽车信息物理系统开放性分析出发，通过对智能汽车信息物理系统多维特征解构、功能要素划分等，构建智能汽车信息物理系统要素可重构、模块化的领域本体知识库。再将智 能汽车信息物理系统模块化知识库用于智能汽车信息物理系统典型交通场景设计过程中，构建智能汽车信息物理系统多维设计方法体系结构。

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詹天佑科学技术奖青年奖，2019年，排名第1。 中国智能交通协会中青年科技创新领军人才，2020年，排名第1。

目录
“智能汽车信息物理系统丛书”序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 研究现状 3
1.2.1 交通领域CPS研究现状 3
1.2.2 知识表示方法研究现状 5
1.2.3 知识表示在交通领域中的应用 6
1.2.4 知识建模评估方法研究现状 7
1.3 本书内容结构 9
第2章 智能汽车信息物理系统概述 11
2.1 信息物理系统 11
2.1.1 CPS研究历程 11
2.1.2 CPS基本概念 12
2.1.3 CPS技术特征 13
2.1.4 CPS体系架构 15
2.2 智能汽车信息物理系统 16
2.2.1 IVCPS定义 16
2.2.2 IVCPS“车-路-云-网-图”架构 16
2.2.3 IVCPS典型特征分析 17
2.3 智能汽车多维体系架构 25
2.4 本章小结 26
第3章 问题分析与理论基础 28
3.1 IVCPS设计问题 28
3.2 IVCPS设计方法探索 30
3.3 理论基础 31
3.3.1 知识工程 31
3.3.2 基于知识的工程 32
3.3.3 知识表示 33
3.3.4 本体知识表示方法 33
3.3.5 模块化设计 35
3.4 本章小结 36
第4章 基于知识工程的智能汽车信息物理系统多维设计方法 37
4.1 IVCPS设计方法概述 37
4.2 基于知识工程的IVCPS模块化设计 38
4.3 基于知识库的IVCPS典型场景设计 39
4.3.1 IVCPS多维度设计需求 40
4.3.2 IVCPS多维度设计典型场景 43
4.4 IVCPS模块化设计体系方法 44
4.5 本章小结 45
第5章 智能汽车信息物理系统知识表示方法 46
5.1 IVCPS系统要素“解构” 46
5.1.1 智能汽车 46
5.1.2 路侧49
5.1.3 云控中心 55
5.1.4 网 57
5.1.5 图 57
5.2 IVCPS知识表示概述 59
5.2.1 IVCPS知识表示 59
5.2.2 IVCPS知识表示需求 59
5.2.3 基于本体的IVCPS知识表示方法 61
5.2.4 IVCPS知识表示语法 62
5.3 IVCPS基本概念的知识表示 66
5.3.1 物理概念知识表示 66
5.3.2 信息概念知识表示 68
5.3.3 信息物理融合关系知识表示 69
5.4 IVCPS典型构成的知识表示 71
5.4.1 基本要素知识表示 71
5.4.2 智能汽车知识表示 73
5.4.3 道路路网知识表示 75
5.5 本章小结 80
第6章 IVCPS领域模块化知识库构建 81
6.1 IVCPS领域模块化知识库构建方法 81
6.1.1 IVCPS领域模块化知识库构建分析 81
6.1.2 IVCPS知识库构建逻辑 83
6.1.3 IVCPS领域知识库构建方法 84
6.2 基于本体的IVCPS模块化知识库构建 86
6.2.1 确定IVCPS本体领域与范围 86
6.2.2 列举IVCPS领域中重要术语和概念 88
6.2.3 建立IVCPS模块化本体框架 88
6.2.4 定义IVCPS领域中概念模块间的本体关系 90
6.2.5 IVCPS领域本体模型构建 91
6.2.6 本体实例化验证 96
6.3 IVCPS领域本体推理和检验 98
6.3.1 IVCPS本体知识推理 98
6.3.2 IVCPS领域知识库检验 100
6.4 IVCPS本体知识库可视化 100
6.4.1 IVCPS领域本体知识库可视化 100
6.4.2 IVCPS信息与物理要素间关系可视化 101
6.5 IVCPS知识库应用方法 103
6.5.1 IVCPS知识库重用方法 103
6.5.2 IVCPS知识库查询方法 106
6.5.3 IVCPS知识库语言转换 109
6.6 基于IVCPS知识库的系统设计案例 111
6.6.1 IVCPS典型场景选取 111
6.6.2 智能汽车绿波车速引导知识表示 111
6.6.3 智能汽车绿波车速引导设计 116
6.6.4 绿波车速引导功能仿真实现 120
6.7 本章小结 123
第7章 基于IVCPS领域知识库的系统设计 124
7.1 IVCPS系统设计分析 124
7.2 IVCPS经典系统分析 125
7.2.1 IVCPS协同自适应巡航控制场景简介 125
7.2.2 IVCPS协同自适应巡航控制系统需求与功能分析 126
7.3 IVCPS经典系统设计建模 128
7.3.1 协同自适应巡航控制系统需求建模 129
7.3.2 协同自适应巡航控制系统功能建模 131
7.3.3 协同自适应巡航控制系统逻辑建模 133
7.4 IVCPS经典系统设计逻辑验证 135
7.5 本章小结 136
第8章 总结与展望 137
8.1 总结 137
8.2 展望 138
参考文献 140
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