如何安全有效的规划自动驾驶汽车行驶路线?.doc
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1、如何安全有效的规划自动驾驶汽车行驶路线?事实上,路径规划技术,现阶段是一个非常活跃的研究领域。路径规划之所以如此复杂,是因为其涵盖了自动驾驶的所有技术领域,从最基础的制动器,到感知周围环境的传感器,再到定位及预测模型等等。准确的路径规划,要求汽车要理解我们所处的位置以及周边的物体(其他车辆、行人、动物等)会在接下来的几秒钟内采取什么样的行为。另一项关键技术是轨迹生成器(trajectory generator),其产生输入路径规划算法的参考轨迹。本期算法分享,我们重点介绍一种基于C+开发的高速公路路径规划算法。该算法利用jerk minimisation技术,可在模拟器中生成安全且高效的行驶路
2、径。本算法的一些假设如下:任何情况下,不会与其他车辆发生事故最大行驶速度为80KMH最大加速度为10m/s2最大jerk为10m/s3车辆在不同车道之间不超过3s车辆不能超出高速的3条车道车辆不能逆向行驶自动驾驶汽车的功能层首先,我们来详细的研究下自动驾驶汽车的功能层(Functional Layers)。路径规划需要自动驾驶汽车不同功能层之间的合作、协调。上图给出了一个自动驾驶系统的功能层的配置形式:动作控制层:负责控制汽车,使其尽可能的安按照“设定的”轨迹形式。该层需要最快的反映速度;传感器融合层:负责合并个传感器的输出(如雷达和激光雷达)定位层:负责尽可能准确的在地图上定位车辆的位置,并
3、计算其他物体相对于车辆的位置预测层:负责识别传感器检测到的物体的性质(又名感知),并根据汽车当前的轨迹、其他车辆的轨迹和场景中的各种元素(如交通灯)预测场景中近未来的变化。这个层的一个重要任务是预测冲突。行为层:该层的主要作用是协调。根据底层的输入信息来决定如何调整行车轨迹轨迹层:负责计算既定条件(速度、距离、车道、jerk等等)下的行车轨迹生成行车轨迹的方法很多,这里我们采用了Frenet Coordiante System方法。传感器融合层的意义我们在模拟器中为车辆设置了一系列传感器,它们的输出融合在一起以产生更精确的测量结果。大多数在Level4上的自动驾驶汽车公司在他们的传感器套件中使
4、用雷达、激光雷达和照相机。拥有多种不同类型的传感器至关重要,因为每种传感器都有各自的优缺点。此外,对于同种传感器进行冗余设计,可以减轻传感器故障带来的影响。在本算法中,模拟器可以提供以下传感器融合功能:车辆的位置、速度和方向其他车辆的位置和速度上次提交的车辆行驶轨迹通过以上信息,我们可以计算车辆与其他车辆的准确距离,并通过行车轨迹来预测与其他车辆的碰撞可能性。下面我们详细介绍轨迹生成器(Trajectory Generation)。Frenet坐标系通常,我们习惯使用笛卡尔坐标系来定义空间点的位置。但在现实中,道路往往不是“笔直”的,因此对于人类非常简单的操作(如判断车辆在哪条车道),在电脑的
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