大三小学期进阶课程第二课:开源模块讲解上

第2课、开源模块讲解上

  1. 无人驾驶的车一定要是线控车。所谓线控(by-wire),就是说这个车是能被电脑控制的。车的方向盘和轮子之间是有电机连接的,方向盘传动到电机上,然后电机去控制车轮,这样的话电脑就可以通过控制电机的方式来控制这个车轮。
  2. 为了保证无人驾驶车的安全性,当它在路上行驶的时候,必须做到它跟云端是有连接的。无人驾驶车并不需要时时跟云端汇报接下来会如何处理,而是要告诉云端它的位置以及行驶规划
  3. 高精地图相对于导航地图来说,最大的特点就是高精度,它是需要做到车道线级别的。也就是说,高精地图不光要知道你在哪条路上,还需要知道你在这个路的哪条车道线上,因为只有这样才能准确地告诉无人驾驶车应该在哪个车道行驶,接下来应该怎么拐。
    (1)第一,高精地图能够给无人车很多预判的空间。当无人车通过高精地图知道前方的路况和交通标识信息后,能够提前做行驶规划,保证了行车的平稳性和经济性。
    (2)第二,高精地图能够帮助无人车减少计算量。当无人车需要通过路口时,它需要提前感知前方信号灯的状态,这时高精地图就可以帮助它定位到信号灯所在的特定区域,从而有效降低了全范围扫描识别的计算量。
    (3)除此以外,高精地图将道路及周围的所有静态障碍物进行收集,减少无人车对静态障碍物的算法处理。
  4. GPS定位原理实际上就是一个相对定位。
  5. 卫星会不停地发电磁波,当收到电磁波信号之后,根据收到信号的时间与光速算出和卫星之间的距离。有了与四个卫星的距离之后,就可以解一个方程算出所在位置。但由于电离层、反射作用等因素的干扰,GPS定位是有误差的,它的精度只能达到米级。对于无人车来说,米级的定位精度是不安全的,为了解决无人车定位问题,还需要其他技术。
  6. GPS定位还有一个问题,它是跳动的。GPS定位是每时每刻根据当前的时间去算的,容易出现计算结果不准的情况。为了抹平GPS的跳变,需要用到IMU(惯性导航),一般来说GPS和IMU是一块用的,GPS不停的去给IMU一个方向去校准,然后IMU再给GPS一个方向。
  7. 几何定位的原理和GPS原理差不多,就是在道路上选几个feature,根据这些feature计算无人车所在的位置。几何定位的精度很高,可以精确地算出无人车所在的位置。所以,目前比较流行的定位技术就是GPS、IMU和几何定位等一系列技术的融合。
  8. 为了提高GPS的定位精度,大家又在GPS的基础上发明了RTK技术。手机GPS定位中,手机就是一个移动站,它会经常变动位置。这里所说的RTK,是一个静止站,它同样也收到卫星的信号。无人车与RTK相隔不太远的情况下,对二者之间的干扰信号用差分抹平,就可以认为无人车和RTK收到的信号是一样的。
  9. RTK的应用能让GPS的定位精度达到10厘米,但是RTK技术的应用有个限制,它要求基站与车的距离要在16公里以内。
  10. 无人车想在道路上安全行驶,也必须具备属于它自己的各类传感器去感知外界环境。目前,无人车主要的传感器有摄像头、雷达和激光雷达。
    (1)摄像头:对于无人车来说,观察信号灯以及一些交通标识都需要对颜色识别。摄像头能够辨别颜色,但是它没有对距离的判断的能力
    (2)雷达:利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。雷达的应用场景是全天候的,由于电磁波可以饶过一些东西,所以它的准确性并不太高。雷达还有一个特点,它对于速度判断非常准,而对于静态物体的误报比较多。
    (3)激光雷达:激光雷达工作原理是向目标发射探测信号,然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息。激光雷达的最大优点就是对距离的判断非常精准,但它也有个很大的缺点,就是对环境的要求非常高,比如在雾霾天气里激光雷达的精准度就会降低很多。
  11. 无人车收到各种传感器获取的信息之后,还需要做传感器融合。所谓传感器融合,就是要把每个传感器看到的东西全部都叠加在一起。当所有传感器看到的信息综合在一起,无人车才能够更加全面具体地感知外界环境。
  12. 对于周围的车辆或其他障碍物,无人车是需要避让还是需要停下来,或者需要超越等等,这些都属于约束条件。无人车需要在所有的约束条件中,规划出一条可以走的路线。
  13. 无人车的轨迹规划:
    (1)一是要满足所有的约束条件。
    (2)二是要保证车辆运动的平滑。所谓平滑,是要保证车子的速度不能跳变。
    (3)在此基础上,车子的加速度也需要是平滑的。
    (4)最终目的是,在人类可感知的范围,车子行驶是顺畅的,没有不平滑不顺的情况。
  14. 实现对无人车的控制,我们需要知道踩刹车和减速的关系、踩油门和加速的关系等,当无人车拿到一些控制学参数后,就可以实现电脑对无人车的控制。
  15. 百度在云端后台有个巨大的仿真空间,每一辆无人车可以将自己遇到的复杂路况上传到云端,因此网上就有了一个非常大的数据库。
  16. 当无人驾驶的算法有更新时,就可以在云端的仿真场景中跑一下,检验是否能够应对云端的这些路况。这个步骤,就是为了确保每个无人车都称得上是“有经验的司机”。

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