自動(dòng)駕駛規(guī)劃方法綜述

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最近看到一篇非常好的關(guān)于自動(dòng)駕駛規(guī)劃方法的綜述（A Review of Motion Planning Techniques for Automated Vehicles），寫(xiě)的非常好，總結(jié)了近幾十年來(lái)總動(dòng)駕駛規(guī)劃的發(fā)展之路，引用了許多經(jīng)典的文章。覺(jué)得可能對(duì)做規(guī)劃的小伙伴會(huì)有幫助，所以分享出來(lái)。

這篇文章的一個(gè)觀點(diǎn)非常好，他把自動(dòng)駕駛的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃分成四大類(lèi)：graph search 圖搜索，采樣，插值和數(shù)值優(yōu)化。下面展開(kāi)論述。

A. Graph search based planners

這種方法把狀態(tài)空間表達(dá)成網(wǎng)格或者lattice的形式，然后在這些狀態(tài)里面找到一個(gè)可達(dá)的path。這類(lèi)方法主要有A* D* Dijkstra algorithm 算法。值得一提的還有state lattice算法，雖然這個(gè)圖看起來(lái)和Apollo里面的lattice不一樣，但是這個(gè)是爸爸，在這篇文章[1]里面提出了時(shí)空l(shuí)attice，這個(gè)也就是后來(lái)Apollo算法里面用的。

B. Sampling based planners

這個(gè)主要介紹了RRT算法，嗯非常經(jīng)典好用，如果有感興趣的可以單獨(dú)開(kāi)講。

C. Interpolating Curve Planners

這里介紹了幾種曲線生成的方法，主要有羊角螺旋線（Clothoid Curves）多項(xiàng)式曲線（Polynomial Curves） 貝塞爾曲線（Be ?zier Curves）

分別介紹了這幾類(lèi)樣條曲線在路徑規(guī)劃的優(yōu)化過(guò)程中作用。

clothoid curves 是個(gè)比較神奇的曲線，天生適合車(chē)輛規(guī)劃，因?yàn)樗那适蔷€性變化的，又因?yàn)檐?chē)輛運(yùn)行軌跡的曲率和方向盤(pán)基本上成正比，也就是說(shuō)這種線型出來(lái)的結(jié)果方向盤(pán)會(huì)非常順滑。

貝塞爾曲線 計(jì)算簡(jiǎn)單 速度快。

多項(xiàng)式擬合也是一個(gè)比較好的方法。

D. Numerical Optimization:

數(shù)值優(yōu)化的方法講的比較粗略，基本上只是講了下勢(shì)能場(chǎng)法的應(yīng)用。

在這一段的結(jié)束，作者給出了一個(gè)大的表格，比較不同方法的優(yōu)劣，感覺(jué)這個(gè)比較強(qiáng)大，不是大佬很難總結(jié)的如此精辟。

各種規(guī)劃算法的優(yōu)劣對(duì)比

下面這幅圖，作者闡述了不同項(xiàng)目/公司的motion planning的技術(shù)方案，從下面這個(gè)圖可以看出來(lái)，各家公司很少會(huì)依賴(lài)單一的規(guī)劃方法進(jìn)行規(guī)劃，而是根據(jù)使用場(chǎng)景，結(jié)合兩個(gè)甚至更多種的規(guī)劃方法來(lái)進(jìn)行規(guī)劃。比如斯坦福大學(xué)和合作機(jī)構(gòu)采用了A*算法，基于優(yōu)化的算法甚至用羊角螺旋線進(jìn)行插值。

大多數(shù)企業(yè)采用了基于樣條曲線，羊角螺旋線的方法，主要是考慮可以獲取細(xì)致的道路信息。采用search 方法的主要原因是這樣的速度快，在復(fù)雜場(chǎng)景下而且可以搜索到比較好的曲線。目前規(guī)劃存在的挑戰(zhàn)在于實(shí)時(shí)性，由于越來(lái)越多的障礙物，感知留給規(guī)劃的時(shí)間窗口越來(lái)越小。下一步的motion planning的研究，應(yīng)該考慮感知的不確定性以及控制的約束。這樣會(huì)更加安全，舒適。

[1] Spatiotemporal state lattices for fast trajectory planning in dynamic on-road driving scenarios

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