对自动驾驶实习后的了解

目录

一、自动驾驶系统的基本组成

[1 感知(Perception)](#1 感知(Perception))

二、定位(Localization)

三、规划(Planning)

[1 战略规划(Route Planning)](#1 战略规划(Route Planning))

[2 行为规划(Behavior Planning)](#2 行为规划(Behavior Planning))

[3 轨迹规划(Trajectory Planning)](#3 轨迹规划(Trajectory Planning))

四、控制(Control)

横向控制(Steering)

纵向控制(Speed)

五、核心传感器原理

[1 摄像头(Camera)](#1 摄像头(Camera))

[2 激光雷达(LiDAR)](#2 激光雷达(LiDAR))

[3 毫米波雷达(Radar)](#3 毫米波雷达(Radar))

[4 超声波雷达](#4 超声波雷达)

六、车辆系统组成

[1 自动驾驶计算平台](#1 自动驾驶计算平台)

[2 车辆控制系统](#2 车辆控制系统)

[3 车载网络](#3 车载网络)

七、自动驾驶开发集成流程

八、自动驾驶测试体系

[1 仿真测试](#1 仿真测试)

[2 封闭场地测试](#2 封闭场地测试)

[3 开放道路测试](#3 开放道路测试)

[4 回归测试](#4 回归测试)

九、自动驾驶完整技术架构总结


一、自动驾驶系统的基本组成

自动驾驶系统通常分为 感知(Perception)---定位(Localization)---规划(Planning)---控制(Control) 四大核心模块。

整体流程可以理解为:

传感器采集 → 环境理解 → 决策规划 → 车辆执行

1 感知(Perception)

作用:

感知模块负责 识别车辆周围环境,相当于自动驾驶汽车的"眼睛和耳朵"。

主要任务:

  • 车道线检测

  • 车辆检测

  • 行人检测

  • 障碍物检测

  • 交通灯识别

  • 可行驶区域识别

核心技术:

  • 目标检测(YOLO / CNN)

  • 语义分割

  • 多传感器融合

常用传感器:

  • 激光雷达(LiDAR)

  • 摄像头(Camera)

  • 毫米波雷达(Radar)

  • 超声波雷达

感知输出:

复制代码
环境模型
- 前方车辆
- 行人
- 障碍物
- 车道线
- 红绿灯

二、定位(Localization)

作用:

定位模块用于 确定车辆在地图中的精确位置和姿态。

简单理解:

我现在在哪?

常见定位方式:

1 GNSS / GPS 定位

通过卫星定位车辆位置。

2 RTK高精定位

误差可达到:

厘米级(2~10cm)

3 激光雷达定位

方法:

LiDAR + 高精地图匹配

常见算法:

  • NDT

  • ICP

4 视觉定位

利用:

SLAM

视觉里程计(VO)

5 多传感器融合

常见组合:

GPS + IMU + LiDAR + Camera

融合算法:

  • 卡尔曼滤波

  • EKF

  • UKF

多传感器融合可以在 GPS失效(隧道、城市峡谷)情况下仍保持定位稳定。

三、规划(Planning)

规划模块负责 决策车辆如何行驶。

简单理解:

下一步应该怎么开

规划一般分三层:

1 战略规划(Route Planning)

选择路线:

A → B

类似:

  • 高德导航

  • 百度地图

算法:

A*

Dijkstra

2 行为规划(Behavior Planning)

决定车辆行为:

例如:

  • 是否变道

  • 是否超车

  • 是否停车

  • 是否避障

常见方法:

FSM(有限状态机)

规则决策

强化学习

3 轨迹规划(Trajectory Planning)

生成车辆轨迹:

未来5秒车辆轨迹

输出:

x y yaw v

常见算法:

  • MPC

  • 贝塞尔曲线

  • 五次多项式

  • lattice planner

四、控制(Control)

控制模块负责 让车辆按照规划轨迹行驶。

简单理解:

方向盘怎么打

油门踩多少

刹车踩多少

控制主要包括:

横向控制(Steering)

控制方向盘。

算法:

Pure Pursuit

Stanley

MPC

纵向控制(Speed)

控制速度。

算法:

PID

MPC

ACC控制

输出信号:

steer

throttle

brake

最终通过 车辆控制器 ECU 执行。

五、核心传感器原理

自动驾驶车辆主要依靠以下传感器:

1 摄像头(Camera)

原理:

光学成像 + 计算机视觉

优点:

  • 成本低

  • 识别能力强

  • 可识别交通灯 / 标志

缺点:

  • 易受光照影响

  • 深度信息弱

2 激光雷达(LiDAR)

原理:

激光发射 → 碰到物体 → 返回

通过时间差计算距离

公式:

distance = c × time / 2

优点:

  • 精度高

  • 3D点云

缺点:

  • 价格高

  • 雨雾影响

3 毫米波雷达(Radar)

原理:

FMCW调频连续波

可测量:

  • 距离

  • 速度(多普勒效应)

  • 角度

优点:

  • 雨雾天气稳定

  • 可测速度

缺点:

  • 分辨率低

4 超声波雷达

原理:

声波反射

工作频率:

约40kHz

应用:

  • 自动泊车

  • 低速避障

六、车辆系统组成

自动驾驶车除了算法,还包括 整车电子系统。

主要模块:

1 自动驾驶计算平台

例如:

  • NVIDIA Drive

  • Orin

  • Xavier

作用:

运行感知、定位、规划算法

2 车辆控制系统

包括:

  • ECU

  • 线控系统(Drive-by-wire)

控制:

方向盘

油门

刹车

3 车载网络

常见通信协议:

  • CAN

  • Ethernet

车辆内部多个 ECU 通过 CAN总线通信。

七、自动驾驶开发集成流程

自动驾驶开发通常遵循以下流程:

需求定义

↓

算法开发

↓

仿真测试

↓

软件集成

↓

车辆测试

↓

道路测试

↓

量产

开发工具:

  • ROS

  • Autoware

  • Apollo

  • Carla / LGSVL

八、自动驾驶测试体系

自动驾驶测试通常包括:

1 仿真测试

软件:

CARLA

LGSVL

Apollo Sim

验证算法逻辑。

2 封闭场地测试

测试:

  • 自动泊车

  • 避障

  • 紧急刹车

3 开放道路测试

测试:

  • 城市道路

  • 高速

  • 复杂交通

4 回归测试

每次软件升级都要重新验证。

九、自动驾驶完整技术架构总结

可以用一句话总结:

传感器 → 感知 → 定位 → 规划 → 控制 → 车辆执行

对应人的驾驶过程:

眼睛看路 → 判断位置 → 思考路线 → 控制方向盘

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