UniAD-端到端自动驾驶大模型学习笔记

        UniAD是2023年由中科院和清华大学团队提出的一篇关于自主驾驶的研究论文,重点探讨了如何通过规划导向的学习框架来解决传统端到端自主驾驶中感知、预测和决策分离的问题。其主要贡献是提出了一种新的规划导向的神经网络架构,以更好地将感知、规划和控制整合在一起,从而提高端到端自主驾驶的性能和可靠性。

论文链接:https://arxiv.org/abs/2212.10156

GitHub:GitHub - OpenDriveLab/UniAD: [CVPR 2023 Best Paper Award] Planning-oriented Autonomous Driving

整个网络结构如下:

下面对真个网络结构进行详细解析&#

### 端到端自动驾驶大模型的设计思路 端到端自动驾驶大模型旨在通过单一神经网络完成从传感器数据输入到车辆控制输出的全过程,减少中间的人工干预和模块划分。这种设计能够显著提升系统的效率和鲁棒性。以下是关于端到端自动驾驶大模型设计的一些核心要点: #### 设计原则 端到端自动驾驶模型遵循整体优化的原则,将传统的感知、预测、规划和控制等多个独立模块融合为一个统一的整体。例如,在2023年8月,小马智行推出了一种新的端到端自动驾驶模型,该模型不仅适用于L4级别的高度自动化驾驶场景,还可以降级用于L2级别辅助驾驶系统[^1]。 #### 核心架构 端到端智能驾驶的感知部分是整个系统的关键环节之一,它负责处理来自摄像头、激光雷达和其他传感器的数据,并将其转化为结构化的环境表示。这些表示可以包括但不限于目标检测、语义分割以及三维场景重建等内容。相比于传统分立式的功能分解方式,现代端到端感知模型利用深度学习技术实现了特征提取至最终决策之间的全链条自动操作过程[^2]。 #### 具体实现案例分析——LMDrive 在最新的研究进展方面,《CVPR 2024》上发表的一篇名为《LMDrive:基于大模型的闭环端到端自动驾驶》的文章介绍了如何构建一种高效的端到端自驾车解决方案。文章中的表格显示了一系列针对不同组件所做的消融测试结果表明每一个组成部分对于整体表现都至关重要不可缺失任何一个部件都会导致性能下降情况发生[^3]。 另外一篇文献探讨了以路径规划为核心的另一种类型的端到端框架。在这个例子当中引入了一个叫做“命令嵌入”的概念来帮助解决缺乏精确地图信息条件下仍需执行复杂任务的需求。具体来说就是把初始导航指令转换成了三个可训练向量形式即所谓的‘命令嵌入’,它们与代表自我车俩当前状况的信息共同组建成一个新的查询对象—我们称之为“计划查询”,这个新形成的查询会进一步作用于鸟瞰视角下的空间特性之上从而推导出未来轨迹点位置坐标序列[^4]。 ```python class EndToEndAutonomousDrivingModel(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): super(EndToEndAutonomousDrivingModel, self).__init__() self.perception = nn.Sequential( nn.Conv2d(input_dim, hidden_dim, kernel_size=3), nn.ReLU(), ... ) self.planning_query = nn.Embedding(num_embeddings=3, embedding_dim=hidden_dim) self.decoder = nn.Linear(hidden_dim, output_dim) def forward(self, sensor_data, command_embedding_index): features = self.perception(sensor_data) planning_query = self.planning_query(command_embedding_index).unsqueeze(-1).unsqueeze(-1) combined_features = torch.cat([features, planning_query], dim=-1) waypoints = self.decoder(combined_features.flatten(start_dim=1)) return waypoints ``` 上述代码片段展示了一个简化版的端到端自动驾驶模型类定义,其中包含了感知层、命令嵌入生成器以及最后的解码器三大部分。 ---
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