無(wú)人駕駛工作計(jì)劃

無(wú)人駕駛工作計(jì)劃第一篇無(wú)人駕駛工作計(jì)劃第一篇在這個(gè)步驟中，我們采用一個(gè)叫“ST圖”的工作來(lái)幫助我們?cè)O(shè)計(jì)和選擇速度曲線，在ST圖中，S表示車輛的縱向位移，t表示時(shí)間，ST圖上的曲線是對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)的描述，它說(shuō)明了對(duì)車輛在不同時(shí)間的位置，由于速度是位置變化的速率，我們可以通過(guò)查看曲線的斜率從ST圖上推斷速度，斜率越大，也就是斜坡越陡，代表速度越快。

接下來(lái)，我們需要將ST圖離散為多個(gè)單元格：

單元格之間的速度有所變化，但在每個(gè)單元格內(nèi)，速度保持不變，該方法可以簡(jiǎn)化速度曲線的構(gòu)建，并維持曲線的近似度。在ST圖中，可以將障礙物繪制在特定時(shí)間段內(nèi)，來(lái)阻擋道路的某些部分的矩形，例如，假設(shè)預(yù)測(cè)模塊預(yù)測(cè)車輛將在t0到t1的時(shí)間段內(nèi)駛?cè)胛覀兊能嚨?，由于該車將在此期間占據(jù)s0到s1的位置，因此我們?cè)赟T圖上繪制了一個(gè)矩形：

此時(shí)，速度曲線就不能與該矩形框相交，既然有了一張各種單元格被阻擋的ST圖，我們就可以使用優(yōu)化引擎為該圖選擇最佳的速度曲線：

優(yōu)化算法通過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)搜索，他會(huì)受到各種限制的低成本解決方案，這些限制同樣會(huì)包含：

法律限制

距離限制

汽車物理限制

以及更多

無(wú)人駕駛工作計(jì)劃第二篇A*是經(jīng)典的路徑查處理算法，我們來(lái)一起看看A*算法。

計(jì)算機(jī)會(huì)從起點(diǎn)開(kāi)始，竭盡所能的嘗試所有可能的路徑，以找到最短的路徑，但是這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗大量的時(shí)間，尤其是在地圖非常大的時(shí)間。

我們以紅色的節(jié)點(diǎn)為例，我們有8個(gè)用于下一步的選項(xiàng)：

對(duì)于這8個(gè)選項(xiàng)而言，他的下一步依然有另外8個(gè)選項(xiàng)，拋開(kāi)已經(jīng)經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)，還有13個(gè)選項(xiàng)：

如果我們展開(kāi)所有的節(jié)點(diǎn)，搜索量將指數(shù)型的增長(zhǎng)，即使是最快的計(jì)算機(jī)，可能也無(wú)法處理。這時(shí)候我們需要采用更好的策略來(lái)尋找最佳路線。

從初始節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，我們需要確定8個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)中哪個(gè)是最有希望的候選節(jié)點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)候選節(jié)點(diǎn)，我們考慮兩件事情：

首先，我們計(jì)算從開(kāi)始節(jié)點(diǎn)（起點(diǎn)）到候選節(jié)點(diǎn)（下一個(gè)點(diǎn)）的成本。

其次，我們估計(jì)從候選節(jié)點(diǎn)前往目的地的成本。

這個(gè)過(guò)程中，計(jì)算前往候選節(jié)點(diǎn)的成本很容易，因?yàn)樗呀?jīng)與我們相臨了，比如我們走到一個(gè)路口，直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三個(gè)對(duì)我們而言最簡(jiǎn)便的是哪個(gè)，這就很清晰。難點(diǎn)在于計(jì)算從候選節(jié)點(diǎn)到目的地的成本。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們可以通過(guò)一些簡(jiǎn)單的計(jì)算，估計(jì)出從候選節(jié)點(diǎn)到目的地的距離。

我們使用變量g和h來(lái)表示每個(gè)成本：

g表示從開(kāi)始節(jié)點(diǎn)前往候選節(jié)點(diǎn)的成本；

h表示從候選節(jié)點(diǎn)到前往目的地的估計(jì)成本。

無(wú)人駕駛工作計(jì)劃第三篇我們通常使用笛卡爾坐標(biāo)系描述物體的位置，也就是我們常說(shuō)的直角坐標(biāo)系，但是笛卡爾坐標(biāo)系對(duì)自動(dòng)駕駛而言并不是最佳選擇，這是因?yàn)槲覀兗幢愕玫搅塑囕v的x、y值，但是如果沒(méi)有搭配地圖的話，我們很難判斷車輛究竟在什么位置或車輛行駛了多遠(yuǎn)，例如車輛是否在車道線的中間，是否壓車道線等。因此一個(gè)更好的坐標(biāo)系——Frenet坐標(biāo)系就成了必然的選擇。

Frenrt坐標(biāo)系描述了汽車相對(duì)于道路的位置，在Frenet框架中，s代表沿著道路的距離，也被稱為縱坐標(biāo)，d表示與縱向線的位移，也被稱為縱坐標(biāo)，在道路的每個(gè)點(diǎn)上，橫軸和縱軸都是垂直的，縱坐標(biāo)表示在道路中的行駛距離，橫坐標(biāo)表示汽車偏離中心線的距離。

無(wú)人駕駛工作計(jì)劃第四篇在現(xiàn)實(shí)中，規(guī)劃面臨多種約束，大體上我們可以分為四個(gè)要求：

軌跡應(yīng)能免于碰撞，這意味著必須無(wú)障礙物；

軌跡讓乘客感覺(jué)到舒適，因此路徑點(diǎn)之間的過(guò)渡以及速度的任何變化都必須要平滑；

路徑點(diǎn)對(duì)于車輛而言應(yīng)該切實(shí)可行才行，例如高速移動(dòng)的車輛如果猛打方向會(huì)造成側(cè)翻，相信會(huì)開(kāi)車的同學(xué)都知道，駕校教練會(huì)告訴你不要猛打方向，對(duì)于軌跡生成同樣，我們不能構(gòu)建這種不可行的軌跡；

軌跡應(yīng)該合法，我們需要遵守不同地區(qū)的交通法規(guī)，確保軌跡的合法性。

我們?cè)偎伎家粋€(gè)問(wèn)題，在道路上任何兩點(diǎn)之間，其實(shí)是有多個(gè)滿足上述要求的軌跡的，如下圖：

那我們?nèi)绾芜x擇一個(gè)最優(yōu)軌跡呢？

這里就要使用“成本函數(shù)”。

成本函數(shù)為每一個(gè)軌跡分配了一個(gè)“成本”，軌跡成本由各種犯規(guī)處罰組成，例如偏離道路中心、有可能會(huì)碰撞、超出速度限制、軌跡的曲率和加速度會(huì)讓乘客感覺(jué)到不舒服，這些均會(huì)讓成本增加，軌跡成本將所有這些缺陷聚合為單個(gè)數(shù)字，這讓我們可以對(duì)不同的軌跡進(jìn)行排名，車輛甚至可能在不同的環(huán)境中使用不同的成本函數(shù)，例如高速公路的成本函數(shù)可能就與停車場(chǎng)的成本函數(shù)不同。

無(wú)人駕駛工作計(jì)劃第五篇我們通常將軌跡規(guī)劃分為兩部分，來(lái)實(shí)現(xiàn)軌跡-速度的解耦：

路徑規(guī)劃

速度規(guī)劃

在路徑規(guī)劃的步驟中，生成候選曲線，這是車輛可行駛的路徑，我們使用成本函數(shù)對(duì)每條路徑進(jìn)行評(píng)估，該函數(shù)包括平滑度、安全性、與車道中心的偏離等，我們對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行排名，選擇成本最低的路徑。

在速度規(guī)劃的步驟中，我們可能希望改變?cè)谠撀窂缴系乃俣?，所以我們真正需要選擇的是與路徑點(diǎn)相關(guān)的一系列的