自动驾驶---Motion Planning之STSC轨迹优化

原创 已于 2024-06-29 13:13:37 修改 · 1.5k 阅读 · 32 ·
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#自动驾驶 #人工智能

于 2024-04-08 08:42:16 首次发布
本文深入探讨了自动驾驶中的STSC轨迹规划，重点介绍了基于贝塞尔曲线的轨迹优化方法。通过构建优化问题，确保轨迹的安全、连续和舒适性，同时满足空间约束和动力学约束。最后，通过二次规划求解得到轨迹参数。

1 背景

        在之前的博客《自动驾驶---Motion Planning之构建SLT Driving Corridor》中，为读者讲解了SLT图构建的思路---通过构建Driving Corridor的方式确定SL两个方向的boundary。但是并没有去详细讲解如何去构造优化问题，以及如何去生成最终的轨迹，所以本篇博客将继续为读者讲解STSC后半部分的内容。

2 STSC轨迹规划

        在博客 《自动驾驶---Motion Planning之构建SLT Driving Corridor》中，详细说明了Corridor的生成过程，如下图（详细内容可参考之前的博客）：

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自动驾驶---Motion Planning之轨迹Path优化
智能汽车人的博客
03-19 1815
其实在参考线平滑那篇博客中已经为读者讲解过二次规划问题的构造思路，看过之后的读者应该对二次规划问题有一个整体框架。本篇博客通过构造path优化的问题来求解轨迹横向的信息，其实主要还是三步：（1）构造优化问题（2）确定约束（3）构造H矩阵，g矩阵以及A矩阵进行QP求解。
自动驾驶---Motion Planning之构建SLT Driving Corridor
智能汽车人的博客
03-12 2469
Spatio-Temporal Semantic Corridor（STSC）是一个在复杂城市环境中用于轨迹规划和导航的概念。它主要利用时空语义信息来生成一个安全可行的轨迹走廊，使得车辆可以在这个走廊中安全、有效地行驶。以下是关于STSC的详细介绍：（1）概念定义STSC是一个在三维时空中的轨迹走廊，其中包含了语义信息，如道路标记、交通信号、行人、车辆等。这些语义信息有助于车辆更好地理解其周围环境，并做出合适的驾驶决策。
自动驾驶轨迹生成-贝塞尔(Bézier)曲线
weixin_43673156的博客
01-15 4329
在车遇到障碍物或者是前车速度较慢的时候，就会进入换道逻辑，那么如何从一个车道换到另外一个车道，同时要保证车里面的人的一个体感问题，就是如何平滑过度，这就是为什么要使用贝塞尔曲线来做换道时的轨迹生成了，OK那开始讲贝塞尔曲线了。
0阶贝塞尔函数_【自动驾驶】运动规划丨轨迹规划丨贝塞尔Bezier曲线
weixin_39805355的博客
11-12 1121
贝塞尔(Bezier)曲线由一组多边折线（特征多边形）的各个顶点唯一定义，只需要很少的控制点就能够生成较复杂的平滑曲线。该方法能够保证输入的控制点与生成的曲线之间的关系非常简洁、明确，并且可以很方便的改变曲线的形状和阶次。几种Bezier曲线介绍贝塞尔曲线分为几种，一般2阶、3阶、4阶，或者更高阶的比较少见到。一阶Bezier曲线：很显然是一条直线2. 二阶Bezier曲线：3. 三阶Bezier...
降低60.6%碰撞率！复旦大学&地平线CorDriver：首次引入「走廊」增强端到端自动驾驶安全性
soaring_casia的专栏
05-12 1396
并忽略区域外的点。第一涉及解决约束车辆行为的有效表征缺失问题，通过在数据集中标注走廊、设计网络架构和制定损失函数，将走廊学习整合到端到端驾驶的多任务流程中。然而，考虑到驾驶环境的高度结构化特性，如车道和智能体边界框，使用矩形作为走廊表征是一种简单有效的方法。通过扩展优化的可微分性，使优化后的轨迹能无缝地在端到端学习框架中训练，从而提高安全性和可解释性。本文提出CorDriver方法，通过走廊表征增强了端到端自动驾驶的安全性，将走廊预测作为约束融入轨迹优化，在提升安全性的同时增强了可解释性。
自动驾驶---Motion Planning之多段五次多项式
智能汽车人的博客
07-02 1256
自动驾驶规划中的五次多项式在生成平滑、连续的轨迹中扮演着重要角色，特别是在速度规划和路径规划中。五次多项式是一个数学函数，其形式通常为：其中，代表车辆随时间变化的纵向位移或路径，而是待确定的系数。上面的形式表示纵向，那么横向同样可以表示为：其中，代表车辆随时间变化的横向位移或路径，而是待确定的系数。在讲解之前，首先举一个例子（如下所示），让读者更容易明白。假设自动驾驶车辆需要从点A行驶到点B，并经过中间点C。我们可以将整个轨迹分为两段：AC段和CB段。
自动驾驶---Motion Planning之轨迹Speed优化
智能汽车人的博客
04-01 1229
如果对path optimizer比较熟悉的读者，对于speed optimizer应该可以很快的看懂整个过程，因为两者有着比较高的相似度。同时读者也会对二次规划问题有了更深的认识，二次规划问题的“三部曲”（1）构造代价函数（2）构造约束（3）QP求解。自此，整个行车部分的planning模块讲解基本完结，前面对Routing，Behavior Planning，Motion Planning等模块的内容都分别做了比较详细的阐述。后续会针对泊车部分、控制模块开设博客。
自动驾驶算法详解(5): 贝塞尔曲线进行路径规划的python实现
自动驾驶Player的博客
05-15 3984
一、理论知识 1、路径规划定义 路径规划智能物流、无人驾驶等智能领域中重要的组成部分。路径规划的目标是实现从目的地到终点之间寻找一条安全（无碰撞）、高效（最短距离或 最短时间）的一条最优或接近最优的路径。在自动驾驶算法中，路径规划一般特指局部路径规划，即规划一条路径，引导自车从当前位置驶向导航routing模块期望的位置。 自动驾驶中路径规划不仅要考虑一条安全（无碰撞）、高效（最短距离或 最短时间），还应该考虑自车动力学的约束，以及曲线的平滑。 贝塞尔曲线是一种常用的求解自动驾驶规划路径的方法。
Bezier(贝塞尔)曲线的轨迹规划在自动驾驶中的应用(一)
gophae的博客
10-12 6760
本文主要根据Path Generation and Tracking Based on a Bézier Curve for a Steering Rate Controller of Autonomous Vehicles文章，给出使用贝塞尔曲线进行自动驾驶规划模块的轨迹规划。对应的车辆横向动力学和运动学的内容见博文： 自动驾驶横向运动学分析和非线性问题处理方法 https://blog.csd...
轨迹规划-贝塞尔曲线
qq_36458461的博客
11-24 1万+
1. 简介 贝塞尔曲线于 1962 年，由法国工程师皮埃尔·贝济埃（Pierre Bézier）所广泛发表，他运用贝塞尔曲线来为汽车的主体进行设计,贝塞尔曲线最初由保尔·德·卡斯特里奥于1959年运用德卡斯特里奥算法开发，以稳定数值的方法求出贝塞尔曲线. 贝塞尔曲线有着很多特殊的性质, 在图形设计和路径规划中应用都非常广泛, 贝塞尔曲线完全由其控制点决定其形状,　ｎ个控制点对应着ｎ－１阶的贝塞尔曲线，并且可以通过递归的方式来绘制. 先感受一下贝塞尔曲线： 贝塞尔曲线 2. 公式及原理 一阶贝塞尔曲线 中
论文解析：Spatial-temporal Semantic Corridor(SSC)在环境建模中的应用
gophae的博客
02-06 1万+
本文解析Safe trajectory generation for complex urban environments using spatio-temporal semantic corridor 中提到的 Spatial-temporal Semantic Corridor(SSC) 概念，并讨论其如何在自动驾驶的环境建模中使用。 文章的contribution为： 使用SSC将不同的语义信息统一在时空语义通道中。 使用基于优化的trajectory generation 方法进行motion p
路径规划总结
09-22 8381
路径规划论文总结概述路径规划在自动驾驶中占有比较重要的位置，一些路径的规划算法在自动驾驶的路径选择中比较关键。 一般来说，路径规划涉及路径搜索，避障以及产生可以保证舒适和效率的轨迹的生成。目前存在的论文也是对这些方面进行研究，主要涉及①寻路，②选择最安全的策略和③决定最可行的轨迹。 当然，V2V和V2I的研究也是路径规划中的一个比较重要的方向。 决策在自动驾驶中至关重要，他可以被很多算法实现。
Bezier(贝塞尔)曲线(五阶)的轨迹规划在自动驾驶中的应用(六)
gophae的博客
11-20 5574
本文介绍贝塞尔五阶曲线最为curve smoother的使用，分析关于时间的一阶和二阶导数的连续性，以及曲率的连续性，并给出一个smoother的实例进行效果展示。 clc clear all p0 = [ 0, 0]; p1 = [4 4*sqrt(3)]; p2= [5.5 5.5*sqrt(3)]; p3 = [8.5 5.5*sqrt(3)]; p4 = [ 10 4*sqr...
自动驾驶实测：贝塞尔曲线静态障碍物避障
gophae的博客
11-20 2747
clc clear all % load('D:\ccs\DaischTest\CurveCurve.mat') load('D:\ccs\DaischTest\TraceC10.mat') spacelimit = 1; start =10; finish =1; x= PosLat(start : spacelimit:length(PosLat)-finish); y = P...
Bezier(贝塞尔)曲线的轨迹规划在自动驾驶中的应用(二)
gophae的博客
10-12 3955
根据（一）中的理论前提，我们通过matlab进行一次仿真验证： clc clear all p0 = [ 0, 0]; p1 = [10,0.5]; p2= [20,3.5]; p3 = [30,4]; %设置控制点 i =1; for u =0: 0.01:1 p(i,:)= (1-u)^3*p0 + 3*(1-u)^2*u*p1 + 3*(1-u)*u^2*p2 + u^...
智能车路径规划-贝塞尔曲线、B样条曲线法
wulin的博客
04-07 4094
贝塞尔曲线法 算法简介： 贝塞尔曲线是应用于二维图形应用程序的数学曲线，由一组称为控制点的向量来确定，给定的控制点按顺序连接构成控制多边形，贝塞尔曲线逼近这个多边形，进而通过调整控制点坐标改变曲线的形状。 算法思想： 对于车辆系统，规划的轨迹应满足以下准则：轨迹连续、轨迹曲率连续、轨迹容易被车辆跟随，且容易生成。 给定n+1个数据点，p0~pn,生成一条曲线，使得该曲线与这些点描述的形状相符。 性质1：p0和pn分别位于贝塞尔曲线的起点和终点。 性质2：几何特性不随坐标系的变换而变化。 性质3：起点和终点处
自动驾驶使用贝塞尔曲线进行动态障碍物避障测试
gophae的博客
12-23 9042
本文介绍如果使用以state lattice planner为基础的曲线生成和动态障碍物规避的方法。 我们的曲线将position profile 和 velocity profile进行了分离。位置的优化用曲线生成和cost function minimization的方法，纵向的速度规划采用ACC控制器。 主要采用我的论文：Optimization of Adaptive Cruise Con...
一张图看懂三次贝塞尔曲线（Cubic Bézier Curve）
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思我所
01-29 3万+
用权重的概念理解三次贝塞尔曲线，三次贝塞尔曲线综合了插值（Interpolation）和近似（Approximation），各点前面的多项式是点的权重。起点和终点是在曲线上的，中间两个点是近似的。P1处的切线朝着P2，P4处的切线过P3。 ...
自动驾驶场景下的图像预处理
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melonbo的专栏
01-06 671
自动驾驶：感知原理与实践》4.1节主要介绍了的核心技术，这是视觉感知的基础环节。
STSC算法应用：聚类与图像分割的高效技术
在执行STSC算法时，需要进行参数选择和优化，如簇的数量、算法的收敛条件等，这些都是影响算法性能的关键因素。 总的来说，STSC算法是数据处理和分析领域的一个有力工具，尤其在聚类与图像分割方面表现出了其独特的...
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