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基于高精度地图的自动驾驶汽车路径规划算法研究和系统开发
| 论文题名： | 基于高精度地图的自动驾驶汽车路径规划算法研究和系统开发 |
| 关键词： | 自动驾驶;高精度地图;OpenDRIVE格式;路径规划;A*算法 |
| 摘要： | 随着互联网技术的不断发展与进步，自动驾驶汽车的发展也日新月异。在自动驾驶领域中，路径规划起着至关重要的作用。在大多数的研究与应用中，所涉及的路径规划问题均基于栅格地图或道路级导航地图，这两种地图存在着语义简陋、无法支撑自动驾驶汽车复杂行驶规则的问题。高精度地图则可以很好地解决上述提到的问题，相比于其他地图格式，高精度地图有着语义丰富、道路描述精准等特点，可以更好地满足自动驾驶汽车的路径规划需求。因此，基于高精度地图的路径规划研究是十分有意义的。 本文提出了一种基于高精度地图的自动驾驶汽车路径规划算法，并进行了自动驾驶路径规划系统构建，开展的主要工作内容如下： 1.高精度地图的制作 提出了一种较为低成本的高精度地图制作技术，使用实验车辆上的激光雷达与IMU传感器，选用激光SLAM算法，通过SLAM技术生成稠密的激光点云地图，在生成的点云地图上进行手动标注，自定义道路、车道、车道线等高精度地图标准语义信息，生成标准OpenDRIVE格式高精度地图。 2.基于高精度地图的路径规划算法改进与路径规划系统构建 实现路径规划系统，对高精度地图静态文件进行解析，根据OpenDRIVE格式高精度地图的特性，设计针对高精度地图的车道建模方法，在系统中生成结构化车道级路网。基于结构化路网进行车道级全局路径规划，提出了一种优化的A*算法，该算法对高精度地图进行了特别适配。改进A*算法中的启发函数，将地图特性（如行驶代价、车道走向等）融入进算法的启发函数中，并优化了原有A*算法中的节点拓展方法，在拓展过程中支持了诸如变道、调头等特殊场景的路径规划。相较于原有的A*算法大幅提升了效率，保证所得出的路径为最优解。 3.路径规划系统的仿真与实车测试 对路径规划系统进行仿真和实车测试。实现了基于高精度地图的轨迹规划算法，使其适配路径规划系统。将路径规划系统和轨迹规划模块部署在Carla自动驾驶仿真平台中进行联合仿真。最后在实验场地对路径规划系统进行了相应的实车测试。仿真和实车测试结果表明所实现路径规划系统实时性好，所生成的路径能够较好地应用在自动驾驶系统中。 观察实验数据表明，所开发的路径规划系统可行性较高，基于高精度地图的路径规划算法在自动驾驶车辆上的表现优于传统路径规划算法。 |
| 作者： | 李昊泉 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 魏达 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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