一文讀懂自動(dòng)駕駛研究現狀

　　盡管大多數有關(guān)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的大學(xué)研究都來(lái)自美國、歐洲和亞洲，但巴西等國家也有一些相關(guān)研究。巴西的自動(dòng)駕駛汽車(chē)研究平臺相關(guān)案例包括米納斯·吉拉斯聯(lián)邦大學(xué)(UFMG)的汽車(chē) CADU [LIM10] [SAB10] [LIM13] [DIA15a]、圣保羅大學(xué)的汽車(chē) CARINA [FER14] [MAS14] [SHI16] [HAT17] 和圣埃斯皮里圖聯(lián)邦大學(xué)(UFES)的汽車(chē) IARA [MUT16] [CAR17] [GUI16] [GUI17]。IARA 是巴西首輛在城市道路和公路上自動(dòng)行駛了 74 公里的無(wú)人駕駛汽車(chē)。

　　為了衡量自動(dòng)駕駛汽車(chē)的自主水平，SAE International(之前簡(jiǎn)稱(chēng) SAE，即汽車(chē)工程師學(xué)會(huì ))發(fā)布了一個(gè)基于人類(lèi)駕駛員干預量和人類(lèi)注意需求量的分類(lèi)體系，其中自動(dòng)駕駛汽車(chē)的自主程度可劃分為 0 級(汽車(chē)的自主系統會(huì )發(fā)出警報，也許還能臨時(shí)干預，但無(wú)法維持對汽車(chē)的控制)到 5 級(任何情況下都無(wú)需人類(lèi)干預)[SAE16]。在這篇論文中，我們調查了發(fā)布在文獻中的自動(dòng)駕駛汽車(chē)研究，重點(diǎn)關(guān)注的是自 DARPA 挑戰賽以來(lái)開(kāi)發(fā)的配備有可歸類(lèi)為 SAE 3 級或更高級的自主系統的自動(dòng)汽車(chē) [SAE16]。

　　自動(dòng)駕駛汽車(chē)的自主系統的架構通?？煞殖蓛纱箢?lèi)：

　　感知系統和決策系統 [PAD16]。感知系統通常分為負責自動(dòng)駕駛汽車(chē)定位、靜態(tài)障礙物地圖測繪、移動(dòng)障礙物檢測與跟蹤、道路地圖測繪、交通信號檢測與識別等多種任務(wù)的許多子系統。

　　決策系統通常也分為許多子系統，分別負責路線(xiàn)(route)規劃、路徑(path)規劃、行為選擇、運動(dòng)規劃、控制等。但是這樣的劃分方式有些模糊，文獻中也還存在一些不同的劃分方式 [PAD16]。

　　在這項調查中，我們給出了自動(dòng)駕駛汽車(chē)的自主系統的典型架構。我們還總結了感知和決策相關(guān)方法的研究。

　　2. 自動(dòng)駕駛汽車(chē)架構概述

　　這一節將概述自動(dòng)駕駛汽車(chē)的自主系統的典型架構，并將介紹感知系統、決策系統以及它們的子系統所負責的任務(wù)。

圖 1：典型的多層式的自動(dòng)駕駛汽車(chē)架構。TSD 表示交通信號檢測，MOT 表示移動(dòng)目標跟蹤。

　　圖 1 展示了自動(dòng)駕駛汽車(chē)的自主系統的典型架構，其中不同顏色的模塊分別表示感知系統和決策系統 [PAD16]。感知系統負責估計汽車(chē)的狀態(tài)和創(chuàng )造環(huán)境的內部表征(指自動(dòng)駕駛汽車(chē)系統內部)，這要用到機載傳感器(比如光探測和測距(LIDAR)、無(wú)線(xiàn)電探測和測距(RADAR)、相機、全球定位系統(GPS)、慣性測量單元(IMU)、里程表等)收集的數據和有關(guān)傳感器模型、道路網(wǎng)、交通規則、車(chē)輛動(dòng)態(tài)等的先驗信息。決策系統負責將車(chē)輛從初始位置駕駛到用戶(hù)定義的終點(diǎn)，這需要考慮汽車(chē)的狀態(tài)和環(huán)境的內部表征，還要考慮交通規則和乘客舒適度等情況。