无人驾驶入门--预测

预测路径目标要求:

  • 实时性要求:想要我们的算法的延时越短越好

  • 准确性要求:能让无人车尽可能准确的做出决策

  • 预测模块也应该能学习新的行为

预测的两种不同方式:

  • 基于模型的预测

例如:怎样预测左侧的车是直行还是右转?

基于模型的预测,无人车将会提供两个模型,预测车辆直行的模型和右转的模型,然后根据预测车辆的下一步来更新模型,最终确定车辆下一步的动作。

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  • 数据驱动的预测

数据驱动预测使用机器学习算法,通过观察结果来训练模型,一旦机器模型训练好,就可以在现实中利用此模型去做做预测。

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数据驱动预测优点:训练数据越多训练模型效果越好

基于模型预测优点:比较直观,并且结合了现有的物理知识和交通法规还有人类行为多方面知识。

基于车道系列的预测

为了建立车道系列,现将车道分为多个部分,每一部分覆盖了一个易于描述车辆运动的区域,我们如果要预测别的车辆运动状态,只要预测该车在此区域的转换,而不是在某一区域的具体行为。

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将车辆的行为划分为一组有限的模式组合,并将这些模式组合描述物车道的系列。例如:将直行车的路径划分为一个0-1-3-7的系列。

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障碍物状态

为了预测物体的运动,需要了解障碍物的状态,一般人是通过物体朝向,位置,速度,加速度等来预测物体将做什么?

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无人车也是同样的道理,除了朝向,位置,速度,加速度外,无人车还得考虑该段车道内物体的位置。例如:预测模块会考虑从物体到车道路线段边界的纵向和横向距离,预测模块还包括前面提到的时间间隔状态信息,以便做出更准确的信息。

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预测目标车道

前面运用车道系列将一个复杂的问题简单化了,现在是预测车辆最有可能采取的车道系列。可以通过计算每个车道系列的概率来进行选择。我们需要一个模型,将车辆状态和车道系列作为输入,该模型用于提供车辆可能采用每个车道系列的概率,我们希望我们的模型能学习新的行为,因此应该使用观测数据对模型进行经验性训练,整改记录由一系列车道段和对象相关状态组成。

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递归神经网络或RNN

RNN是利用时间系列数据特征的一种预测方法,利用神经网络建立多重结构递归神经网络,称做MLP单元,从数据中提取高级特征,每个MLP单元将系列的一个元素作为一个输入,并预测系列的下一个元素作为输出,为了对元素的顺序关系建立模型,在每个单元之间建立额外的连接,这意味着每个单元根据原始输入和前一单元的输出进行预测,这就是RNN的基本结构。

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RNN在目标车道预测中的应用

Apollo为车道系列提供一个RNN模型,为相关对象状态提供另一个RNN模型,Apollo连接这两个RNN的输出并将其馈送到另一个神经网络,该神经网络会估计每个车道系列的概率,具有最高概率的车道系列,是我们预测目标车辆将遵循的系列。

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为了训练这个网络,比较真值,得出误差,反向传播更新权重,从而使得模型更好,预测结果更精确。

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轨道生成

轨道生成是预测的最后一步,一旦我们预测到物体的车道系列,我们就可以预测物体的轨迹,在任何两个点A和,B之间,物体的行进轨迹有无限种可能。

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如何确定我们想要的轨迹?可以先设置条件去除大部分的轨迹路线,我们并不是逐一排除,相反,只是在数学理论上来运用这一想法,注意车辆在两点之间的位置和方位,这两个姿势表示运动模型的初始状态和最终状态,我们可以使用这两个条件来拟合一个多项式模型,在大多数情况下,这种多项式足够满足预测。RNN在目标车道预测中的应用

Apollo为车道系列提供一个RNN模型,为相关对象状态提供另一个RNN模型,Apollo连接这两个RNN的输出并将其馈送到另一个神经网络,该神经网络会估计每个车道系列的概率,具有最高概率的车道系列,是我们预测目标车辆将遵循的系列。

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为了训练这个网络,比较真值,得出误差,反向传播更新权重,从而使得模型更好,预测结果更精确。

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轨道生成

轨道生成是预测的最后一步,一旦我们预测到物体的车道系列,我们就可以预测物体的轨迹,在任何两个点A和,B之间,物体的行进轨迹有无限种可能。

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如何确定我们想要的轨迹?可以先设置条件去除大部分的轨迹路线,我们并不是逐一排除,相反,只是在数学理论上来运用这一想法,注意车辆在两点之间的位置和方位,这两个姿势表示运动模型的初始状态和最终状态,我们可以使用这两个条件来拟合一个多项式模型,在大多数情况下,这种多项式足够满足预测。

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