跟我学ROS

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[跟我学ROS]15.记录并回放数据时飞2013-5-260322时飞2013-5-26 16:50
[跟我学ROS]14. 对服务及客户端应用进行检测时飞2013-5-260334时飞2013-5-26 16:41
[跟我学ROS]12.运行验证发布者及订阅者节点时飞2013-5-230405时飞2013-5-23 20:44
[跟我学ROS]11.用C++编写简单的发布者和订阅者节点时飞2013-5-220455时飞2013-5-22 22:03
[跟我学ROS]10.生成ROS msg文件及srv文件时飞2013-5-210490时飞2013-5-21 22:06
[跟我学ROS]9.使用rosed编辑文件时飞2013-5-190383时飞2013-5-19 10:41
[跟我学ROS]8.rqt_console和roslaunch的用法attach_img时飞2013-5-180448时飞2013-5-18 17:42
[跟我学ROS]7.熟悉ROS系统中的服务和参数attach_img时飞2013-5-160429时飞2013-5-16 21:36
[跟我学ROS]5.熟悉ROS系统中的节点attach_img时飞2013-5-130426时飞2013-5-13 23:15
[跟我学ROS]4.编译ROS系统中的功能包

<think>好的,用户想学习自动驾驶中的路径规划,作为新手,该怎么开始呢?首先,我需要了解用户可能已经具备的知识背景。可能他有一定的编程基础,但对自动驾驶和路径规划不太熟悉。所以,我得从基础开始讲起,逐步引导。 首先,路径规划在自动驾驶中的重要性。这部分需要简明扼要地说明路径规划的作用,比如如何帮助车辆安全、高效地移动。然后,可能需要分步骤介绍学习路径,比如数学基础、编程语言、算法学习、仿真工具等。 数学基础方面,线性代数、微积分、几何学这些是必须的,但用户是新手,可能需要推荐一些入门资源,比如网上的课程或者书籍。同时,要解释这些数学知识如何应用到路径规划中,比如坐标系变换用到线性代数,优化问题需要微积分。 接下来是编程语言,Python和C++比较关键,特别是Python在算法原型开发中的应用,而C++在工业界的实际系统中的应用。可能需要推荐一些学习资源,比如Python的官方教程或者C++的入门书籍。 然后是路径规划算法的分类,全局和局部规划。这里可能需要列举一些经典算法,比如A*、Dijkstra、RRT,以及动态窗口法、模型预测控制等。同时,要说明每种算法的适用场景,比如A*适用于静态环境,而局部规划需要处理实时障碍物。 仿真工具部分,用户可能需要实际操作来练习,所以推荐像CARLA、ROS Gazebo这样的工具,说明它们的作用和如何帮助学习。同时,提到开源自动驾驶框架如Apollo,可以让他们了解实际项目结构。 学习资源推荐时,要区分书籍和在线课程,比如《概率机器人》这样的经典书籍,或者Coursera的相关课程。此外,实践项目建议也很重要,比如复现经典算法,参与开源项目,或者比赛,这能帮助巩固知识。 最后,学习建议部分需要强调数学和编程基础的重要性,理论与实践结合,以及持续关注最新技术。用户作为新手,可能容易急于求成,提醒他们打好基础是关键。 需要检查是否有遗漏的部分,比如是否提到了实时系统、传感器数据处理,或者硬件方面的知识?可能用户暂时不需要深入硬件,但路径规划确实与传感器数据紧密相关,所以可能需要简要提及。 另外,要确保推荐的学习资源是中文的,或者有中文版本,方便用户获取。比如提到的《概率机器人》是否有中文译本,以及推荐的在线课程是否有中文选项。 整体结构是否清晰?从基础到进阶,分步骤引导,最后给出资源和实践建议,应该能帮助用户建立学习路径。需要避免使用过于专业的术语,或者解释清楚术语,确保新手能理解。 最后,用LaTeX格式表达数学公式时,检查是否正确,比如积分、方程等是否用$$包围,行内公式用$符号。比如例子中的积分表达式是否正确,以及变量是否用斜体。 总结下来,回答需要结构清晰,循序渐进,涵盖必要的基础知识、工具使用、算法学习、实践项目,以及持续学习的建议,帮助用户构建完整的学习路径。</think>学习自动驾驶中的路径规划是一个循序渐进的过程。以下是针对新手的系统性学习路径建议: --- ### 一、基础知识储备 1. **数学基础** - **线性代数**:向量、矩阵运算(用于坐标系变换和状态描述) - **微积分**:导数和积分(用于运动学和动力学建模) - **几何学**:曲线、路径曲率计算(如贝塞尔曲线、样条曲线) - **优化理论**:最小二乘法、凸优化(用于路径平滑和约束满足) 2. **编程基础** - **Python**:快速实现算法原型(推荐库:NumPy、Matplotlib) - **C++**:工业级自动驾驶系统的常用语言(需掌握面向对象编程) - **ROS(Robot Operating System)**:机器人开发框架(用于仿真和算法部署) --- ### 二、路径规划核心概念 1. **问题分类** - **全局路径规划**(Static Environment) - 经典算法:Dijkstra、A*、RRT(快速随机探索树) - 目标:生成从起点到终点的全局最优路径 - **局部路径规划**(Dynamic Environment) - 经典算法:动态窗口法(DWA)、模型预测控制(MPC) - 目标:实时避障和轨迹优化 2. **核心指标** - 安全性(碰撞概率)、平滑性(曲率连续)、舒适性(加速度约束) - 计算效率(实时性要求) --- ### 三、学习路径规划算法 1. **经典算法实现** - **A*算法**: $$ f(n) = g(n) + h(n) $$ 其中 $g(n)$ 是起点到当前节点的代价,$h(n)$ 是启发函数(如欧氏距离)。 - **RRT***:基于采样的渐进最优算法,适合高维空间。 - **Hybrid A***:结合离散栅格与连续状态,适用于车辆运动学模型。 2. **进阶内容** - **行为规划**(Behavior Planning):决策超车、跟车等策略。 - **轨迹优化**:使用QP(二次规划)或非线性优化生成平滑轨迹。 --- ### 四、工具与仿真环境 1. **开发工具** - **CARLA**:开源自动驾驶仿真平台(支持Python/ROS接口) - **Apollo(百度)**:开源自动驾驶框架(含完整规划模块) - **MATLAB/Simulink**:快速验证控制算法 2. **实践项目** - **任务1**:在2D栅格地图中实现A*算法避障 - **任务2**:使用ROS+Gazebo模拟车辆局部路径规划 - **任务3**:在CARLA中复现高速场景下的变道逻辑 --- ### 五、学习资源推荐 1. **书籍** - 《概率机器人》(Probabilistic Robotics)- 第10章运动规划 - 《自主移动机器人导论》(Introduction to Autonomous Mobile Robots) 2. **在线课程** - Coursera:自动驾驶专项课程(University of Toronto) - Udacity:无人驾驶工程师纳米学位(需一定编程基础) 3. **开源代码** - Apollo GitHub仓库(规划模块:`modules/planning`) - ROS导航栈(`move_base`功能包) --- ### 六、学习建议 1. **从简单场景入手**:先掌握静态环境下的规划,再逐步加入动态障碍物。 2. **注重可视化调试**:使用Matplotlib或RViz观察算法输出结果。 3. **参与开源社区**:关注Apollo、Autoware等项目的开发者论坛。 4. **关注最新技术**:如深度学习驱动的端到端规划(Waymo、Tesla方案)。 --- 通过以上路径,结合理论学习与项目实践,你可以逐步掌握自动驾驶路径规划的核心技术。初期可能会遇到数学公式推导或代码调试的困难,建议通过复现经典论文(如RRT*的原始论文)来加深理解。
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