参考:https://arxiv.org/pdf/1807.08048.pdf
最大期望算法经过两个步骤交替进行计算,第一步是计算期望(E),利用对隐藏变量的现有估计值,计算其最大似然估计值;第二步是最大化(M),最大化在E步上求得的最大似然值来计算参数的值。M步上找到的参数估计值被用于下一个E步计算中,这个过程不断交替进行。
多车道 EM 规划框架:

- reference line generator在采集数据后,会生成一些候选车道级参考线,以及交通规则和障碍物的信息。这个过程基于routing模块提供的HDMap和导航信息。
- 基于生成的reference line构造一个Frenet frame。重构信息传递给optimizer。
- lane-level optimizer执行车道优化和速度优化,在路径优化过程中,将周围环境的信息投影到Frenet框架(E-step)上。基于在Frenet框架中投影的信息,生成一条平滑路径(M-step)。
同样,在速度优化过程中,一旦路径优化器生成一条平滑的路径,障碍物被投影到ST图(E-step)上。然后,速度优化器将生成一个平滑的速度轮廓(M-step)。 - 结合路径和速度剖面,我们将得到一个平滑的trajectory为指定的车道。最后一步,将所有车道级最佳轨迹发送给参考线轨迹决定器。轨迹决策器根据车辆的当前状态、规则和每条轨迹的成本,确定自我车辆机动的最佳轨迹。
E-Step对应的基于隐含数据的假设值(当前规划的Trajectory)进行的极大似然估计(Path Planning)。
M-Step对应的是重新给出未知变量的期望估计(Velocity Planning,然后合成完整的Trajectory)。
最后的Trajectory decider会根据不同Traject

本文介绍了自动驾驶路径和速度规划中最大期望(EM)算法的应用。EM算法在路径规划中通过E步投影障碍物信息,M步优化路径,迭代实现平滑轨迹。在速度规划中,同样采用E-M步骤进行障碍物评估和速度轮廓生成。动态规划(DP)用于初步路径决策,二次规划(QP)则负责路径平滑。最终,根据轨迹成本、交通规则和车辆状态选择最优轨迹。
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