自动驾驶车辆规划与控制的通用架构

自动驾驶车辆规划与控制的通用架构

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44063383/article/details/137839245

自动驾驶技术是未来汽车工业的重要发展方向，而了解其背后的规划与控制架构是掌握这一技术的关键。本文将从自动驾驶的分级标准开始，逐步深入解析整车自动驾驶系统的架构以及规控系统的具体组成，帮助读者建立对自动驾驶技术的整体认知。

1.1 自动驾驶的分级

2014年美国汽车工程师学会 (SAE) 定义了6个无人驾驶等级，从0级（完全手动）到5级（完全自动），这些无人驾驶等级准则已经被美国交通部采纳；该标准也被称为SAE标准；

• 严格意义上说，相关的自动驾驶功能和整车的自动驾驶等级，并不能直接画上等号；比如整车具有某项L3级别的功能，但并不代表整车就是一个L3级的自动驾驶车辆；
• 有一些功能可以横跨几个自动驾驶等级；例如自动泊车功能，如果实现的仅是常规的自动泊车（APA），那这只是一个L2级别的功能；而远程的遥控泊车（RPA -- Remote Parking Automation）功能或者记忆泊车功能，这些属于L3级别；如果是自主的代客泊车，就是L4级别的功能了；

简单总结：

• L0：【人工驾驶】由人类驾驶员负责驾驶车辆；
• L1：【辅助驾驶】车辆对方向盘和加减速中的一项操作提供驾驶，人类驾驶员负责其余的驾驶动作；
• L2：【部分自动驾驶】车辆对方向盘和加减速中的多项操作提供驾驶支持，人类驾驶员负责其余驾驶操作；
• L3：【条件自动驾驶】具有了完整的环境检测能力，车辆完成绝大部分驾驶操作，人类驾驶员需要在适当的时候提供应答（在系统无法执行任务的时候进行手动接管）；
• L4：【高度自动驾驶】由车辆完成所有驾驶操作，人类驾驶员无需对所有的系统请求做出应答，但限定道路和环境条件（ODD -- Operational Design Domain）下进行；（如果系统发生意外/失效，4级的自动驾驶汽车可以自动进行干预和恢复）；
• L5：【完全自动驾驶】由车辆完成所有驾驶操作，人类驾驶员无需保持注意力；

1.2 整车自动驾驶系统的架构

1. 定位模块（Localization）：定位车辆位置；
2. 高精地图模块（Maps）：普通的地图只需要记录道路级别的数据，如形状/坡度/方向.....；但是高精地图还要记录车道类型/宽度/护栏位置/交通指示牌/信号灯......；
3. 感知模块（Perception）：对周围三维世界的重建；
4. 预测模块（Prediction）：分析/预测周围环境中的交通参与者的运动模式和运动轨迹，来辅助自动驾驶汽车能够做出合理的决策；
5. 规划模块（Planning）：局部规划 + 全局规划；
6. 控制模块（Control）：控制车辆硬件，如刹车/油门.....；

1.3 规控系统（PNC）的架构

1. Route Planning：全局路径规划（基于搜索 / 基于采样）
2. Decision Making / Behavior Planner：车辆行为决策（搜集所有的信息，决定无人车的行驶策略，给出一个宏观的指令，如超车/跟车/换道.....，输出给下游模块进行局部路径规划）
3. Motion Planning / Local Planner：局部路径规划（轨迹规划 + 速度规划）
4. Motion Control：车辆控制