Apollo의 차선 변경 전략과 실제 적용에 대한 심층 분석

1. 소개

1.1. 차선 변경 기능

간단히 말하면, 차선 변경 기능은 계획 후속 모듈에서 사용할 기준선 중 하나를 선택하는 것입니다.

Apollo에서 오픈소스로 제공하는 차선 변경 코드가 크게 줄어들어 간단한 프레임워크만 남았다는 점에 유의해야 합니다. 능동 차선 변경, 수동 차선 변경(장애물로 인해), 상대적으로 완전한 상태 기계, 차선 변경 창 및 간격 선택 등과 같은 많은 기능이 누락되었습니다. 이 기술 문서에서는 기존 프레임워크에 대한 내용만 보여줍니다. 다른 차선 변경 기능에 대한 내용은 다음 기사를 기대해 주세요

1.2. 차선 변경 상태 머신

Apollo의 현재 차선 변경 상태 머신은 다음과 같습니다.

몇 가지 주목할 만한 사항이 있습니다. 상태 머신:

• IN_CHANGE_LANE에는 차선 변경 실행과 차선 변경 준비 단계가 모두 포함됩니다. 일반적인 상황에서는 Apollo가 먼저 기준선을 전환한 다음 차선 변경 작업을 실행하는 방법을 채택합니다. 또한 차선 변경을 먼저 실행하는 방법을 채택합니다. 작업은 기준선을 전환하는 방법입니다(기준선이 전환되는 프레임에서 자차의 측면 거리가 0에 가깝다는 장점).
• 현재 코드에는 차선변경이 실패할 때 반영되지 않습니다. 해당 코드 삭제로 인해 발생한다고 믿을 만한 이유도 있습니다.
• 전체 차선 변경 상태에는 최소한 차선 변경 준비, 차선 변경이 포함되어야 합니다. 실행, 차선변경 유지, 차선변경 취소, 차선변경 완료 및 기타 상태

2. 코드 분석

2.1. 전체 프로세스

해당 코드가 위치한 경로 : 모듈/계획/작업 /deciders/lane_change_decider/http://lane_change_decider.cc

1. 처리reference_line_info는 빈 예외입니다.reference_line_info为空的异常情况.
2. 如果配置了强制换道reckless_change_lane为true, 则直接更新 Reference Line.
3. 获取上一帧的换道状态prev_status, 刚进入程序时, 可能prev_status没有状态信息(!prev_status->has_status()), 此时直接认为处于换道完成状态.
4. 如果reference_line_info的数量为 1(即has_change_lane为false), 说明自车处在巡迹状态, 自车当前所在的车道拥有唯一的车道线, 周围没有可变车道, 所以直接更新换道状态即可.
5. 切换换道的状态机

• 上一帧处在换道状态ChangeLaneStatus::IN_CHANGE_LANE: 如果上一帧自车所在的 Lane 和这一帧所在的 Lane 相同, 说明自车还在往目标车道上走. 反之如果上一帧自车所在的 Lane 和这一帧所在的 Lane 不同, 说明自车已经在目标车道上了, 切换已经完成.
• 上一帧处在换道失败状态ChangeLaneStatus::CHANGE_LANE_FAILED: 如果换道失败, 则冻结状态一段时间, 然后切换到正在换道状态, 为下一次换道做准备.
• 上一帧处在换道完成状态ChangeLaneStatus::CHANGE_LANE_FINISHED: 换道成功后同样冻结一段时间, 然后切换到正在换道状态, 为下一次换道做准备. 这里冻结时间是为了避免频繁换道.

2.2. 安全检查

IsClearToChangeLane

강제 차선 변경이 구성된 경우reckless_change_lane은 true 그런 다음 참조선을 직접 업데이트하세요.

1. 이전 프레임 레인 가져오기 상태 변경prev_status, 처음 프로그램에 들어가면 prev_status에는 상태 정보가 없습니다(!prev_status->has_status())
2. reference_line_info는 1입니다(예: has_change_lane는 false), 차량이 순찰 상태임을 나타냅니다. 현재 차량이 위치한 차선은 차선만 있고, 주변에 가변차로가 없으므로 차선변경 상태를 직접 업데이트 해주세요.

차선변경 상태머신을 전환하세요

이전 프레임은 차선 변경 상태ChangeLaneStatus::IN_CHANGE_LANE: 위의 경우 한 프레임에서 차량이 위치한 차선이 이 프레임에서 위치한 차선과 동일하다면 차량이 여전히 해당 프레임을 향해 걷고 있음을 의미합니다. 반대로, 이전 프레임에서 차량이 위치한 차선이 이번 프레임에서 차량이 위치한 차선과 다른 경우에는 차량이 이미 대상 차선으로 이동했다는 의미입니다. 🎜🎜이전 프레임은 차선 변경 실패 상태였습니다ChangeLaneStatus::CHANGE_LANE_FAILED: 차선 변경에 실패하면 일정 시간 동안 상태가 정지된 후 차선 변경 상태로 전환됩니다. .다음 차선 변경을 준비합니다. 🎜🎜이전 프레임은 차선 변경 완료 상태입니다ChangeLaneStatus::CHANGE_LANE_FINISHED: 차선 변경이 성공한 후에도 일정 시간 동안 정지된 후 전환됩니다. 다음 차선 변경을 위해 차선 변경을 준비합니다. 잦은 차선 변경을 방지하기 위한 정지 시간입니다. 🎜

2.2. p>IsClearToChangeLane은 차선 변경이 안전인지 여부를 결정합니다.🎜🎜🎜이 안전 판단 방법은 가상 장애물(Virtual Obstacles)과 정적 장애물(Static Obstacles)을 고려하지 않습니다.🎜🎜차선 변경에 대한 동적 장애물의 투영을 계산합니다. 기준선은 아래 그림과 같습니다.🎜 🎜🎜🎜🎜

1. 자동차가 차선을 변경하는 경우IsChangeLanePath, 위에서 계산된 투영 관계를 사용하여 대상 참조선 차선 외부를 무시합니다. 장애물.IsChangeLanePath, 利用上面计算的投影关系来忽略目标参考线的车道之外的障碍物.
2. 判断障碍物的行驶方向是否和自车相同same_direction. 根据障碍物与自车的行驶方向的关系和速度关系分别计算前向安全距离和后向安全距离.
3. 如果自车和障碍物之间的距离大于上面计算的安全距离, 则认为可以安全换道的. HysteresisFilter是一种 Open Close 逻辑, 目的是增加安全判断结果的稳定性(上一帧判断结果认为是安全的, 那么这一帧就更倾向于给出是安全的判断, 反之亦然).

2.3. 更新 Reference Line

需要重写的内容是：LaneChangeDecider::PrioritizeChangeLane

1. 输入:<span> </span>is_prioritize_change_lane. 如果is_prioritize_change_lane为true, 则找自车要切换的目标参考线. 反之如果is_prioritize_change_lane为false, 则找自车当前位置所在的 Lane 所在的参考线.
2. reference_line_info->splice(reference_line_info->begin(),*reference_line_info, iter);将步骤 1 找到的iter所指向的参考线放在链表的最前面. 由于 Planning 后续模块使用的都是reference_line_info().front(), 所以链表的最前面就表示当帧就是使用的参考线. splice的使用详细说明见C++ 基础.
3. 输出: ReferenceLineInfo
장애물이 차량과 같은 방향으로 이동하는지 확인same_direction. 장애물과 차량의 주행 방향 및 속도 간의 관계에 따라 별도로 계산합니다. 전방 안전거리 및 후방 안전거리.

위에서 계산한 안전거리보다 차량과 장애물 사이의 거리가 멀면 안전한 것으로 간주됩니다. 도교를 변경하세요. HysteresisFilter는 Open Close 로직의 일종으로, 보안 판단 결과의 안정성을 높이는 것이 목적입니다(이전 프레임의 판단 결과는 안전한 것으로 간주됩니다. 프레임은 안전한 판단을 내리는 경향이 더 크며 그 반대도 마찬가지입니다.

2.3. 업데이트 참조 라인

LaneChangeDecider: :PrioritizeChangeLane

🎜🎜Input:<span> </span>is_prioritize_change_lane. Ifis_prioritize_change_lane는 true, 전환할 대상 참조선을 찾습니다. 그렇지 않은 경우 is_prioritize_change_lane 는 false, 현재 자동차 위치가 있는 차선의 기준선을 찾습니다.🎜🎜reference_line_info->begin(),* reference_line_info, iter) ;iter가리키는 참조선은 연결 목록의 앞에 배치됩니다. 계획 이후 모듈에서는 ReferenceLineInfo 링크된 목록. 🎜🎜🎜🎜🎜🎜원본 링크: https://mp.weixin.qq.com/s/IQkBV8iadaU4Qy70F3Xs3Q🎜

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