無人駕駛入門(基本流程)


無人駕駛的操作流程,沒有大家想的那么復雜。大家完全可以根據自己開車的實踐,推斷出自動駕駛應該包括那些內容。傳統意義上,很多論文或者教材都喜歡把自動駕駛分成感知、預測、規划和控制四個部分,但是我個人喜歡再添加兩個部分,即導航和停車,這樣會構成一個更完整的整體。

 

1、導航

    當車輛開始啟動的時候,我們會輸入起始地址和目的地址。有了這兩個地址,軟件就可以幫助我們規划合理的行駛路線。目前導航這一塊已經很成熟了,百度導航和高德導航也做的很好。

 

2、感知

    所謂感知,就是車輛需要定位自身的位置,同時它還需要了解周圍的環境。為了做到這些,一般自動駕駛車輛需要安裝1-n個激光雷達、1-2個長距離毫米波雷達,4個左右短距離毫米波雷達,8-12個攝像頭雷達,8-12個超聲波雷達,gps+imu定位系統,同時還要安裝高清地圖。有了這些傳感器和軟件,車輛才能進行數據分析、信息融合,獲取周圍的環境信息。

 

3、預測

    有了環境數據之后,車輛還要進一步分析和判斷周圍車輛、行人、物體在未來一段時間內的行駛軌跡。這種判斷是十分復雜的,但它決定了我們車輛在未來一段時間內要采用什么樣的方式行駛。

 

4、路徑規划

    如果說導航規划的是大路徑,那么這里的規划就是局部小路徑,通常也就幾十米,且實時更新。有了感知和預測的信息,車輛可以靈活規划自己未來的行駛軌跡。是超車,還是剎車,是並線,還是繼續向前行走,是准備轉彎,還是掉頭,如何不和其他車輛發生沖突,不碰撞行人,這個時候路徑規划要考慮的東西就很多了。當然,除了技術之外,行人的舒適度也是路徑規划必須考慮的一個重要指標。

 

5、控制

    有了規划給出的局部路徑,這個時候就需要利用特定的控制算法對車輛進行控制,使得車輛行駛軌跡和我們設計的軌跡擬合在一起。這中間或許存在誤差,但是誤差必須盡量小。一方面,車輛要對速度進行縱向控制,目前PID用的較多,但是體驗較差;另一方面,車輛要對方向進行橫向控制,目前LQR用的較多。車輛控制的時候必須平順舒緩,否則會給乘客帶來很不好的用戶體驗。為什么一般來說,自動駕駛和電動汽車搭配較好,答案就是電動汽車可以在開機一剎那全功率輸出,而燃油車有復雜的發動機模型、變速器模型,完全非線性的動力控制對於新能源汽車制造公司來說,控制難度較大。

 

6、自動泊車

    車輛行駛到目的地之后,如何自動泊車也是很重要的一個問題。只不過,目前大多數泊車還是半自動泊車,真正做到全場景自動泊車的還不多,這或許也是未來發展的一個方向吧。

 

7、學習資料

    目前關於自動駕駛資料這塊,我覺得apollo出品的視頻資料還是非常不錯的,建議大家可以好好學習一下,http://apollo.auto/devcenter/devcenter_cn.html 。自動駕駛本身的流程其實是很清晰的,關鍵是如何把自動駕駛做的穩定、高效、安全、覆蓋所有的corner case、成本可控,並且使得人們相信自動駕駛的安全性遠超過人類駕駛,這就非常困難了。目前,很多公司在系統設計、測試、驗證方面都做了一些探索,后續可以好好聊一聊,平凡的程序員。


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