無人駕駛工作計劃

無人駕駛工作計劃第一篇無人駕駛工作計劃第一篇在這個步驟中，我們采用一個叫“ST圖”的工作來幫助我們設計和選擇速度曲線，在ST圖中，S表示車輛的縱向位移，t表示時間，ST圖上的曲線是對車輛運動的描述，它說明了對車輛在不同時間的位置，由于速度是位置變化的速率，我們可以通過查看曲線的斜率從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，我們需要將ST圖離散為多個單元格：

單元格之間的速度有所變化，但在每個單元格內(nèi)，速度保持不變，該方法可以簡化速度曲線的構建，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間段內(nèi)，來阻擋道路的某些部分的矩形，例如，假設預測模塊預測車輛將在t0到t1的時間段內(nèi)駛入我們的車道，由于該車將在此期間占據(jù)s0到s1的位置，因此我們在ST圖上繪制了一個矩形：

此時，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)化算法通過復雜的數(shù)學運算來搜索，他會受到各種限制的低成本解決方案，這些限制同樣會包含：

法律限制

距離限制

汽車物理限制

以及更多

無人駕駛工作計劃第二篇A*是經(jīng)典的路徑查處理算法，我們來一起看看A*算法。

計算機會從起點開始，竭盡所能的嘗試所有可能的路徑，以找到最短的路徑，但是這個過程會消耗大量的時間，尤其是在地圖非常大的時間。

我們以紅色的節(jié)點為例，我們有8個用于下一步的選項：

對于這8個選項而言，他的下一步依然有另外8個選項，拋開已經(jīng)經(jīng)過的節(jié)點，還有13個選項：

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

從初始節(jié)點開始，我們需要確定8個相鄰的節(jié)點中哪個是最有希望的候選節(jié)點，對于每個候選節(jié)點，我們考慮兩件事情：

首先，我們計算從開始節(jié)點（起點）到候選節(jié)點（下一個點）的成本。

其次，我們估計從候選節(jié)點前往目的地的成本。

這個過程中，計算前往候選節(jié)點的成本很容易，因為他已經(jīng)與我們相臨了，比如我們走到一個路口，直行、左轉、右轉三個對我們而言最簡便的是哪個，這就很清晰。難點在于計算從候選節(jié)點到目的地的成本。針對這個問題，我們可以通過一些簡單的計算，估計出從候選節(jié)點到目的地的距離。

我們使用變量g和h來表示每個成本：

g表示從開始節(jié)點前往候選節(jié)點的成本；

h表示從候選節(jié)點到前往目的地的估計成本。

無人駕駛工作計劃第三篇我們通常使用笛卡爾坐標系描述物體的位置，也就是我們常說的直角坐標系，但是笛卡爾坐標系對自動駕駛而言并不是最佳選擇，這是因為我們即便得到了車輛的x、y值，但是如果沒有搭配地圖的話，我們很難判斷車輛究竟在什么位置或車輛行駛了多遠，例如車輛是否在車道線的中間，是否壓車道線等。因此一個更好的坐標系——Frenet坐標系就成了必然的選擇。

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

無人駕駛工作計劃第四篇在現(xiàn)實中，規(guī)劃面臨多種約束，大體上我們可以分為四個要求：

軌跡應能免于碰撞，這意味著必須無障礙物；

軌跡讓乘客感覺到舒適，因此路徑點之間的過渡以及速度的任何變化都必須要平滑；

路徑點對于車輛而言應該切實可行才行，例如高速移動的車輛如果猛打方向會造成側翻，相信會開車的同學都知道，駕校教練會告訴你不要猛打方向，對于軌跡生成同樣，我們不能構建這種不可行的軌跡；

軌跡應該合法，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。

我們再思考一個問題，在道路上任何兩點之間，其實是有多個滿足上述要求的軌跡的，如下圖：

那我們?nèi)绾芜x擇一個最優(yōu)軌跡呢？

這里就要使用“成本函數(shù)”。

成本函數(shù)為每一個軌跡分配了一個“成本”，軌跡成本由各種犯規(guī)處罰組成，例如偏離道路中心、有可能會碰撞、超出速度限制、軌跡的曲率和加速度會讓乘客感覺到不舒服，這些均會讓成本增加，軌跡成本將所有這些缺陷聚合為單個數(shù)字，這讓我們可以對不同的軌跡進行排名，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)可能就與停車場的成本函數(shù)不同。

無人駕駛工作計劃第五篇我們通常將軌跡規(guī)劃分為兩部分，來實現(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)對每條路徑進行評估，該函數(shù)包括平滑度、安全性、與車道中心的偏離等，我們對得到的結果進行排名，選擇成本最低的路徑。

在速度規(guī)劃的步驟中，我們可能希望改變在該路徑上的速度，所以我們真正需要選擇的是與路徑點相關的一系列的