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『簡體書』自动驾驶规划理论与实践——Lattice算法详解（微课视频版）

書城自編碼： 4008308
分類：簡體書→大陸圖書→教材→研究生/本科/专科教材
作者： 樊胜利、卢盛荣编著
國際書號(ISBN)： 9787302663874
出版社： 清华大学出版社
出版日期： 2024-07-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开 釘裝： 平装

售價：HK$ 67.9

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編輯推薦：
本书是一本兼顾Lattice算法的理论性与实战性的书籍，既包含Lattice算法中设计的基础理论知识，又有配套的代码示例与注释，包括详细的理论分析，实操性强。
每个知识点都配有源码解析，力求精简，在轻松掌握基础知识的同时对代码的实操部分可快速进入实战。
內容簡介：
本书以Apollo 6.0自动驾驶算法为背景，以Lattice运动规划算法为主线，以线性插值、frenet坐标与笛卡儿坐标转换、4次多项式与5次多项式、二次规划等为算法的理论基础，引导读者由浅入深的了解Frenet坐标系提出的背景、Frennet坐标与笛卡儿坐标系之间的相互转化关系、静态障碍物与动态障碍物S-T图的生成、横纵向运动轨迹的生成与优化等内容，讲解注重理论与代码的结合，既可以有效加深读者对算法的进一步理解与认知，也可以提升读者算法工程化的实操能力。
本书共8章，从Apollo 6.0代码入手，按照代码的实现流程，详细讲述了Lattice规划算法在不同阶段的处理过程，例如Frenet坐标系与Cartesian坐标系之间的转化关系与各个公式的推导过程、参考线的离散化、静态障碍物与动态障碍物的生成、横纵向轨迹与多项式的运用，碰撞检测与轨迹的优化等内容，从零起步，系统深入地剖析了Lattice算法的核心原理与知识点。本书示例代码丰富，实际性和系统性较强，关键章节配有详细的视频讲解，助力读者透彻理解书中的重点与难点。
本书不仅适合初学者入门，算法公式的推导过程与代码的对比分析对于工作多年的开发者也有参考价值，并可作为高等院校和培训机构自动驾驶专业的教学参考书。
關於作者：
樊胜利，博士，智能网联汽车技术方向副教授，总装备部优秀博士论文与全军优秀博士论文百篇提名获得者，在《系统工程与运筹》、《装备学院学报》、《mobile information systems》和《装备指挥学院学报》等核心期刊与SCI期刊发表论文30余篇，出版专著一部。曾历任森思泰克河北有限公司总工，北京亮道智能汽车技术有限公司技术部负责人，国汽智控（北京）有限公司算法实现总监，专注于环境感知、多传感器信息融合、轨迹预测、规划与控制等全栈算法，在多种计算平台，例如TDA4、MDC300、MDC610，进行算法的移植与开发，积累了丰富的嵌入式系统开发经验，与比亚迪、宇通、华为等主机厂和互联网公司进行了深入合作。现任河北工业职业技术大学汽车工程系副教授。
卢盛荣，教授，龙岩学院数学与信息工程学院常务副院长。福州大学数学本科、计算机应用技术领域工程硕士。主要研究方向包括模式识别、大数据与软件工程、机器学习。从事高校教科研及管理工作，承担多门课程教学任务，发表论文10余篇，主持省级课题2项，横向课题30多项，获1项发明专利。
目錄：
第1章Lattice算法概述（23min）
1.1背景
1.2基本思想
1.3总体框架
第2章笛卡儿坐标系与Frenet坐标系（31min）
2.1Frenet坐标系提出的背景
2.2Frenet坐标系
2.2.1定义
2.2.2特点
2.3Frenet坐标系与笛卡儿坐标系的相互转换
2.3.1笛卡儿坐标向Frenet坐标转换
2.3.2Frenet坐标向Cartesian坐标转换
2.4实例分析
2.4.1基于Python的实例分析
2.4.2基于Apollo 6.0的C 实例分析
2.5小结
2.5.1过度依赖参考线
2.5.2Cartesian坐标系与Frenet坐标系转换的不一致性
第3章参考线的离散化与匹配点的选择（19min）
3.1参考线的描述与计算
3.2参考线的离散化与s(t)的计算
3.2.1离散化与计算过程
3.2.2实例分析
3.3匹配点的选择
3.3.1匹配点选择的描述
3.3.2线性插值计算过程的描述
3.3.3实例分析
3.4小结
第4章静态障碍物与动态障碍物ST图的构建（26min）
4.1障碍物的描述
4.1.1障碍物与BB
4.1.2障碍物的几何中心点与后轴中心点的变换
4.1.3障碍物与车道之间关系的描述
4.2静态障碍物与ST图
4.2.1静态障碍物ST图的构建
4.2.2静态障碍物ST图的代码解析
4.3动态障碍物与ST图
4.3.1动态障碍物位置的确定
4.3.2动态障碍物的重构及端点极值的确定
4.3.3动态障碍物ST图的构建
4.3.4动态障碍物ST图构建的代码解析
4.4自车速度的限制与规划目标的确定
4.5小结
第5章纵向运动轨迹规划（31min）
5.1纵向运动场景的分类与描述
5.2基于定速巡航的纵向运动轨迹的生成
5.2.1可行驶区域的描述与计算
5.2.2纵向运动轨迹生成算法描述
5.2.3纵向运动轨迹的生成
5.3有障碍物条件下纵向运动轨迹的生成
5.3.1车道跟随条件下末状态的采样策略
5.3.2超车条件下末状态的采样策略
5.3.3自车末状态ST点的筛选
5.3.4纵向运动轨迹的生成
5.4有停车点的条件下纵向运动轨迹的生成
5.4.1自车末状态ST采样
5.4.2代码解析
5.5小结
第6章横向运动轨迹规划（44min）
6.1基于s的5次多项式的横向运动轨迹的生成
6.1.1横向运动轨迹生成的算法描述
6.1.2基于s的5次多项式的描述
6.1.3代码解析
6.2基于二次规划的横向运动轨迹的生成
6.2.1等间隔横向采样
6.2.2根据参考线更新边界
6.2.3根据静态障碍物更新边界
6.2.4基于二次规划(OSQP)的横向运动轨迹规划模型的构建与求解
6.3实例分析
6.4代码解析
6.5小结
第7章横纵向运动轨迹的评估（23min）
7.1碰撞区域的构建
7.1.1碰撞区域构建过程详解
7.1.2代码解析
7.2纵向运动参考速度的构建
7.2.1定速巡航场景下纵向运动参考速度的构建
7.2.2定点停车场景下纵向参考速度的构建
7.2.3代码解析
7.3纵向运动轨迹的过滤
7.3.1停车点、当前点与轨迹规划终点的关系约束
7.3.2纵向运动轨迹中的速度、加速度和加加速度的关系约束
7.3.3代码解析
7.4横纵向运动轨迹的评估与计算
7.4.1纵向运动轨迹cost的计算
7.4.2横向运动轨迹cost的计算
7.5小结
第8章横纵向运动轨迹的优选（15min）
8.1障碍物运动轨迹预测环境的构建
8.1.1障碍物的过滤
8.1.2障碍物预测轨迹的生成
8.1.3代码解析
8.2横纵向运动轨迹的合成
8.3轨迹的检验与验证
8.3.1轨迹的验证
8.3.2代码解析
8.4碰撞检测与横纵向运动轨迹的优选
8.4.1向量点积的定义与应用
8.4.2Axis Aligned Bounding Box(AABB)碰撞检测算法描述
8.4.3Oriented Bounding Box(OBB)碰撞检测算法描述
8.4.4代码解析
8.5小结
內容試閱：
党的二十大报告指出： 教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，这三大战略共同服务于创新型国家的建设。高等教育与经济社会发展紧密相连，对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。

近年来，智能网联汽车行业的商业价值不断提高，智能网联汽车的“智能驾驶”与“智慧座舱”受到了越来越多消费者的关注和欢迎。在这一大背景下，自动驾驶技术不可避免地成为智能网联汽车的核心技术，逐渐成为主机厂与各级经销商希望掌握的核心技术。而作为行业的佼佼者“百度”也开源了Apollo源码，涵盖了自动驾驶的感知、融合、预测、决策、规划与控制的全栈算法，受到了自动驾驶算法行业从业人员的热烈欢迎。然而，Apollo开源代码缺少注释和相关理论知识的讲解，在阅读
和理解时会遇到不少问题。这样的问题，不仅对该领域的算法工程师造成了困惑，同时也使高等
院校的广大师生缺乏教学与学习的目标和方向。

笔者从2013年接触雷达，掌握了雷达信号处理与数据处理领域扎实的基础知识。
随后在2016年开始接触汽车行业的高级辅助驾驶（ADAS），先后在公司担任了总工、技术负责人、研发总监等职务，不仅接触了各类传感器，例如毫米波雷达、激光雷达和摄像头，也对各种传感器的工作原理与开发过程有了深刻的理解和认知，直接在一线带领团队主导了各种ADAS功能的落地，涉及了各种不同的计算平台，积累了丰富的自动驾驶全栈算法的开发与移植经验。与此同时，笔者通过与各大主机厂的接触，对目前行业的痛点与解决方案的可行性与落地的可操作性有了更为深入的理解和判断。

为此，本书的重点主要是讲解Lattice算法的基本流程、基础理论、核心模块（如横纵向轨迹生成与碰撞检测）的翔实分析与相关代码的逐行解析，不仅可以帮助行业的规划算法工程师更好、更深刻地理解Lattice的核心理论与模块实现，也可以为高等院校的广大师生提供不错的教学资源或教材。与此同时，笔者
在本书的撰写过程中，查阅了大量的资料，对Lattice算法的理解与认知也更为深刻，收获良多。
本书主要内容
第1章介绍Lattice算法的背景、基本思想与本书的主要框架。
第2章介绍Frenet坐标系与Cartesian坐标系间的相互转换关系，并对转换过程详尽地进行了推导与证明。

第3章介绍参考线的离散化与计算过程，以及如何根据参考线确定自车当前位置的参考点。
第4章介绍障碍物的描述，以及静态障碍物与动态障碍物ST图的构建方法。
第5章介绍Lattice算法中纵向运动轨迹的生成，根据不同的场景，例如定速巡航场景、有停止点的场景和有障碍物的场景等，
如何
选择4次多项式和5次多项式，构造车辆的纵向运动轨迹生成模型。
第6章介绍Lattice算法中横向运动轨迹的生成，与纵向运动轨迹生成不同的是，本章主要介绍了5次多项式和OSQP两种模型的构建方法。
第7章介绍如何根据不同的场景构建纵向参考速度，并对各条横纵向轨迹进行cost的计算与排序。
第8章介绍横纵向轨迹合成与合成后轨迹点的Frenet坐标向Cartesian坐标的转换，并对各条轨迹进行基于AABB的“粗”式碰撞检测与基于OBB的“细”式碰撞检测。
阅读建议
本书是一本兼顾Lattice算法的理论性与实战性的书籍，既包含Lattice算法中涉及的基础理论知识，又有配套的代码示例与注释，包括详细的理论分析，实操性强。由于Lattice算法理论性和实操性较强，内容较多，所以本书对Lattice算法涉及的基本理论、方法与概念讲解得较为详细，包括公式推导、理论分析及代码示例。每个知识点都配有源码解析，力求精简，在轻松掌握基础知识的同时对代码的实操部分可快速进入实战。
建议读者先根据Apollo 6.0或8.0的官方安装手册，搭建好开发环境。
本书配套资源
素材（源码）等资源： 扫描目录上方的二维码下载。
视频等资源： 扫描封底的文泉云盘防盗码，再扫描书中相应章节的二维码，可以在线学习。
致谢
非常感谢我的母亲及妻女，在我写作的过程中承担了繁重的家务劳动，使我可以全身心地投入写作工作中。
由于时间仓促，书中难免存在不妥之处，敬请读者见谅，并提宝贵意见。

樊胜利
2024年3月

 

 

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