低速自動駕駛技術原理與系統(tǒng)架構(中)
定位與建圖:厘米級定位保障
低速場景通常缺乏高精度地圖覆蓋,因此實時建圖與定位(SLAM)技術成為核心?;诩す饫走_的 SLAM(如 GMapping、LOAM 算法)通過增量式構建環(huán)境點云地圖,結合里程計數(shù)據(jù)實現(xiàn)定位誤差≤5cm 的自主導航。在重復場景(如廠區(qū)固定路線)中,可通過地圖匹配進一步優(yōu)化:將實時點云與預構建地圖的關鍵特征(如墻體邊緣、柱子位置)進行 ICP(迭代最近點)匹配,使定位精度提升至 2cm 以內(nèi)。
混合定位策略應對復雜場景。在開闊區(qū)域依賴 GPS+IMU 組合導航,通過卡爾曼濾波融合衛(wèi)星信號與慣性測量數(shù)據(jù),解決短時間信號丟失問題;在室內(nèi)或遮擋區(qū)域(如倉庫、隧道),則切換至視覺 SLAM 模式,利用攝像頭采集的特征點(如天花板燈具、墻面紋理)進行定位,配合輪速里程計實現(xiàn)無累積誤差漂移(≤0.1m/100m)。
動態(tài)更新機制確保地圖時效性。園區(qū)環(huán)境可能因臨時施工、設備搬運發(fā)生變化,系統(tǒng)需通過差異檢測算法識別地圖與實時感知的不一致區(qū)域(如新增的錐桶、臨時圍欄),標記為動態(tài)障礙區(qū)并觸發(fā)局部路徑重規(guī)劃,同時將變化信息上傳至云端,實現(xiàn)多車地圖協(xié)同更新。
決策規(guī)劃:規(guī)則與學習結合的策略體系
低速自動駕駛的決策系統(tǒng)需平衡安全性與效率,其核心是基于有限狀態(tài)機的規(guī)則引擎與局部優(yōu)化算法的結合:
有限狀態(tài)機定義了基本行駛規(guī)則。系統(tǒng)預設多種運行狀態(tài)(如正常行駛、避障、讓行、停靠、緊急制動),通過感知數(shù)據(jù)觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。例如,當檢測到前方 5m 內(nèi)有行人時,狀態(tài)從 “正常行駛” 切換至 “避障”,同時激活減速指令(減速度≤2m/s2,確保乘坐舒適性);當與交叉路口來車相遇時,根據(jù) “右行優(yōu)先” 規(guī)則進入 “讓行” 狀態(tài),待確認安全后再繼續(xù)行駛。
路徑規(guī)劃算法聚焦于局部優(yōu)化。全局路徑采用 A * 或 Dijkstra 算法,基于可行駛區(qū)生成從起點到終點的最優(yōu)路線;局部路徑則通過模型預測控制(MPC)或貝塞爾曲線優(yōu)化,在避開動態(tài)障礙物的同時保證路徑平滑性(曲率變化率≤0.5rad/m)。針對狹窄通道(如寬度僅比車身寬 0.5m 的場景),算法需計算車身包絡線與障礙物的最小安全距離(≥0.3m),通過輪式運動學模型生成阿克曼轉(zhuǎn)向路徑,避免剮蹭。
人機交互決策是低速場景的特色。在園區(qū)接駁、廠區(qū)物料運輸?shù)葓鼍爸校到y(tǒng)需響應人工指令(如招手停車、語音調(diào)度),通過視覺手勢識別(如 OpenPose 算法)或語音語義理解(如科大訊飛 SDK)解析用戶意圖,并在決策層實現(xiàn) “自主規(guī)劃” 與 “人工指令” 的優(yōu)先級判斷 —— 例如,緊急停車指令的優(yōu)先級高于任何自主行駛狀態(tài)。





