🚗 车道保持系统 从需求到代码

30章 · 全流程实战
01 课程导论
什么是车道保持系统？为什么需要它？课程整体架构与学习路径。
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02 需求分析 (上)
从用户故事到系统需求，定义LKA的功能边界。
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03 需求分析 (下)
非功能性需求（实时性、安全性、鲁棒性）与需求文档撰写。
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04 系统架构设计
感知-决策-控制三层架构详解，模块划分与接口定义。
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05 环境搭建
Ubuntu + ROS2 Humble 开发环境安装与配置，C++/Python 混合编程环境。
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06 传感器数据接入
车载摄像头模型与图像采集，ROS2 话题（Topic）通信机制。
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07 图像预处理 (上)
去畸变、裁剪、缩放、灰度化与高斯滤波。
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08 图像预处理 (下)
Canny边缘检测与ROI（感兴趣区域）提取。
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09 车道线检测基础
霍夫变换原理与直线检测实现。
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10 车道线拟合 (上)
滑动窗口算法提取车道线像素点。
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11 车道线拟合 (下)
二阶多项式拟合与车道线参数计算。
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12 车道线跟踪与鲁棒性
基于上一帧结果的跟踪优化，处理弯道与阴影。
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13 车辆横向动力学模型
自行车模型（Bicycle Model）原理与推导。
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14 控制算法基础
PID控制器原理与参数整定方法。
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15 横向控制器设计
基于车道偏差的PID横向控制实现。
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16 纯跟踪控制 (Pure Pursuit)
几何路径跟踪算法原理与实现。
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17 模型预测控制 (MPC) 入门
MPC基本原理及其在车道保持中的应用。
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18 决策逻辑设计
不同场景（直道、弯道、车道线缺失）下的模式切换。
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19 状态机与安全策略
系统状态机设计，故障检测与降级处理。
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20 ROS2节点整合
将感知、决策、控制封装为独立ROS2节点。
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21 消息定义与通信
自定义ROS2消息（LaneInfo, ControlCmd），节点间数据流打通。
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22 仿真环境搭建
使用Carla或Gazebo搭建带有车道线的仿真场景。
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23 联合仿真调试
在仿真环境中运行车道保持系统，调试参数。
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24 实车/硬件在环 (HIL) 准备
硬件平台选型（Jetson Orin/工控机），接口对接。
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25 实车测试与数据采集
实车路试，采集方向盘转角、车速、车道偏差数据。
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26 性能评估与标定
评估指标（横向偏差RMS、超调量、响应时间），参数标定流程。
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27 代码优化与实时性提升
多线程、内存池、算法轻量化（如TensorRT部署）。
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28 功能安全与冗余设计
ISO 26262概念引入，系统冗余与监控机制。
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29 项目总结与文档撰写
技术文档、API文档、测试报告撰写规范。
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30 未来展望与进阶
L2+到L3的演进，端到端学习与V2X融合趋势。
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