智能汽车：新一代技术与应用

本书通俗易懂，实用性强，可供汽车行业工程技术人员参考。

本书全方位地介绍了新一代智能汽车的关键技术，系统地阐述了汽车芯片、电子电气架构、车载网络、计算平台、车辆感知、定位、5G、V2X、云计算、大数据、汽车软件、SOA、功能安全、预期功能安全等技术的基本知识，并探讨了相关技术在汽车领域的应用，分析了智能汽车的发展趋势。本书通俗易懂，实用性强，可供汽车行业工程技术人员参考。

姜鸿雷，目前就职某车企，技术专家，从事汽车电子开发十余年，具备丰富的工程经验和技术积累，对于智能座舱域控制器，智能网联，智能驾驶领域都具备从理念到落地的实施经验。目前负责汽车电子中央计算单元开发工作，在相关的研究上，已获得授权专利超过30余项。

第1章 智能汽车概述 001
1.1 智能网联汽车介绍 001
1.2 智能网联汽车关键技术 002
1.3 智能网联汽车发展前景 006
第2章 电子电气架构 008
2.1 电子电气架构介绍 008
2.1.1 电子电气架构概述 008
2.1.2 电子电气架构的开发过程 009
2.1.3 电子电气架构的开发方法 013
2.2 汽车电子电气架构的发展 015
2.2.1 电子电气架构的演进方向 016
2.2.2 电子电气架构演进的动力 017
2.2.3 新型电子电气架构介绍 020
2.3 新型电子电气架构的挑战 025
2.4 从EEA到EEI 030
第3章 智能汽车通信基础 033
3.1 智能汽车通信基础介绍 033
3.2 CAN总线 033
3.2.1 CAN总线的定义 034
3.2.2 CAN总线的特点 034
3.2.3 CAN总线的数据传输 035
3.2.4 CAN协议的特点 039
3.2.5 CAN数据链路层 040
3.2.6 CAN-FD总线 054
3.2.7 CAN-XL总线 060
3.3 汽车以太网 065
3.3.1 汽车以太网的物理特性 065
3.3.2 汽车以太网协议 069
3.3.3 汽车以太网安全 078
3.3.4 10Base-T1x总线 081
3.4 PCIe总线 086
3.4.1 汽车网络面临的挑战 086
3.4.2 使用PCIe的优势 088
3.4.3 PCIe总线基础知识 089
3.4.4 PCIe长距离连接 100
3.4.5 PCIe在汽车上的应用 103
3.5 其他新型总线技术介绍 105
3.5.1 车载SerDes 105
3.5.2 星闪技术 108
第4章 智能汽车计算平台和计算芯片 111
4.1 车载智能计算平台 111
4.1.1 计算基础平台 111
4.1.2 汽车智能终端 113
4.2 汽车芯片的特点 115
4.3 汽车芯片相关标准介绍 117
4.3.1 AEC测试标准 117
4.3.2 ISO 26262 117
4.3.3 IATF 16949 118
4.3.4 汽车芯片标准现存的问题 118
4.4 典型座舱芯片架构 119
4.4.1 虚拟化 119
4.4.2 功能安全 122
4.4.3 实时性 127
4.4.4 信息安全 128
4.4.5 车规需求 130
4.5 典型智能驾驶芯片架构 131
4.6 车载智能计算芯片关键指标 132
4.7 车载计算芯片的发展趋势 134
4.8 后摩尔时代的芯片发展 137
第5章 车联网技术 139
5.1 车联网的定义 139
5.2 车联网标准DSRC与C-V2X 140
5.2.1 DSRC介绍 140
5.2.2 C-V2X介绍 142
5.2.3 DSRC和C-V2X技术比较 143
5.3  5G C-V2X技术 146
5.3.1 5G技术介绍 146
5.3.2 5G C-V2X技术介绍 149
5.3.3 5G C-V2X通信接口 153
5.3.4 5G C-V2X关键技术 156
5.4 C-V2X与车路协同 160
5.4.1 车路协同介绍 160
5.4.2 车路协同关键技术 162
5.4.3 车路协同的技术优势 164
5.5 车联网与大数据 166
5.6 车联网与区块链 170
5.6.1 车联网面临的挑战 171
5.6.2 车联网+区块链的优势 172
5.6.3 MOBI联盟介绍 176
5.7 车联网与卫星互联网 177
5.7.1 卫星互联网星座介绍 177
5.7.2 车联网与低轨宽带星座结合 180
5.8 车联网与算力网络 184
5.8.1 算力网络的概念 184
5.8.2 算力网络与云网融合 186
5.8.3 算力网络关键技术 188
5.8.4 车联网与算力网络结合 189
第6章 智能汽车定位技术 191
6.1 智能汽车定位技术的构成 191
6.2 汽车定位技术 193
6.2.1 卫星导航定位系统简介 193
6.2.2 GNSS定位原理 194
6.2.3 差分GNSS定位技术 196
6.2.4 精密单点定位技术 198
6.2.5 实时阵列校准技术 200
6.2.6 航迹推算 202
6.2.7 GNSS远见系统介绍 204
6.3 高精度地图 206
6.3.1 高精度地图简介 206
6.3.2 高精度地图的应用 208
6.4 多传感器融合定位 210
6.4.1 多传感器融合系统简介 210
6.4.2 多传感器融合系统分层 212
6.4.3 多传感器融合系统定位原理 213
6.4.4 多传感器融合误差分析 214
6.5 汽车网联定位 214
6.5.1 车路协同动态地图服务 215
6.5.2 5G定位技术 219
6.5.3 室内定位技术 221
6.6 智能汽车高精度定位关键问题 222
6.6.1 卫星定位的指标需求 222
6.6.2 智能汽车对高精度定位的指标需求 223
6.6.3 高精度卫星定位对用户位置信息和隐私保护的需求 224
6.6.4 高精度卫星定位对GNSS防欺骗的需求 224
6.6.5 高精度卫星定位对时间同步的需求 228
6.6.6 高精度卫星定位对冷启动/卫星失锁快速定位的需求 229
6.6.7 高精度卫星定位海量用户高并发的需求 230
6.6.8 高精度卫星定位与EEA的结合 231
第7章 智能汽车环境感知技术 233
7.1 智能汽车感知系统简介 233
7.2 典型传感器技术介绍 234
7.2.1 摄像头 235
7.2.2 超声波雷达 238
7.2.3 激光雷达 242
7.2.4 毫米波雷达 247
7.3 车载感知融合技术介绍 252
第8章 智能汽车软件架构 256
8.1 智能汽车软件架构介绍 256
8.1.1 汽车软件发展历史 256
8.1.2 软件架构风格 257
8.2 面向服务的架构 264
8.2.1 面向服务的架构介绍 264
8.2.2 面向服务的架构开发流程 267
8.2.3 SOA的应用 269
8.3 SOA软件中间件 272
8.3.1 SOA软件中间件介绍 272
8.3.2 汽车开放系统架构 273
8.3.3 机器人操作系统 278
8.3.4 Cyber RT 287
8.3.5 GENIVI联盟 288
8.3.6 AUTOSEMO 289
8.4 面向服务的架构中的通信管理 290
8.4.1 通信中间件 291
8.4.2 SOME/IP 293
8.4.3 DDS 298
8.4.4 Iceoryx 304
8.4.5 其他协议栈接口介绍 306
8.5 汽车OTA介绍 308
8.6 云原生架构的应用 310
8.6.1 云原生技术 310
8.6.2 SOAFEE介绍 311
8.7 软件开发流程介绍 313
8.7.1 ASPICE 313
8.7.2 敏捷开发 316
8.7.3 DevSecOps 319
第9章 智能汽车操作系统 324
9.1 操作系统介绍 324
9.1.1 操作系统概述 324
9.1.2 操作系统的功能 325
9.1.3 操作系统的基本概念 326
9.1.4 操作系统的发展趋势 331
9.2 智能汽车操作系统概述 332
9.3 安全车控操作系统介绍 334
9.3.1 OSEK/VDX 334
9.3.2 Classic AUTOSAR 337
9.4 智能驾驶操作系统介绍 338
9.4.1 智能驾驶操作系统概述 338
9.4.2 Linux 339
9.4.3 QNX 341
9.4.4 VxWorks 343
9.5 车载操作系统介绍 347
9.5.1 车载操作系统概述 347
9.5.2 AGL 348
9.5.3 Android 349
9.5.4 鸿蒙OS 351
9.5.5 AliOS 352
9.6 车载多系统架构 353
9.6.1 车载多系统架构方案 353
9.6.2 典型虚拟机技术方案 359

第10章 智能汽车安全设计 369
10.1 汽车安全设计介绍 369
10.2 功能安全设计 370
10.2.1 功能安全介绍 370
10.2.2 ISO 26262功能安全管理 372
10.2.3 ISO 26262常见术语 374
10.2.4 车载智能计算平台的功能安全设计 378
10.3 预期功能安全设计 379
10.3.1 预期功能安全介绍 379
10.3.2 预期功能安全相关技术 382
10.3.3 智能驾驶预期功能虚拟仿真测试 384
10.3.4 智能驾驶预期功能封闭道路测试 386
10.4 信息安全设计 386
10.4.1 智能汽车面临的信息安全风险 386
10.4.2 汽车网络安全标准ISO 21434 390
10.4.3 后量子时代对车辆信息安全的挑战 393
10.5 数据安全介绍 394