紧急避障规划与安全约束设计 · 课程目录

紧急避障的定义、安全约束的重要性、课程目标与学习路径。

坐标系与运动学基础

车辆坐标系、全局坐标系、自行车模型、运动学方程。

传感器与感知输入

激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达的特性与数据融合。

障碍物检测与跟踪

点云聚类、目标检测算法、卡尔曼滤波跟踪、匈牙利匹配。

预测与风险评估

恒定速度/加速度模型、交互多模型(IMM)、碰撞时间(TTC)、风险场。

安全约束建模

横向安全边界、纵向安全距离、动力学约束、执行器饱和约束。

路径规划基础

状态空间搜索、A*算法、Dijkstra算法、RRT算法。

轨迹规划基础

五次多项式、贝塞尔曲线、样条曲线、梯形速度规划。

紧急避障策略

制动优先、转向优先、制动与转向协同、最小风险策略。

反应式避障

人工势场法、动态窗口法(DWA)、速度障碍法(VO)。

优化-based 避障

模型预测控制(MPC)原理、MPC避障公式推导、代价函数设计。

MPC约束处理

硬约束与软约束、松弛变量、约束优先级、可行性保障。

非线性MPC避障

非线性车辆模型、非线性求解器(IPOPT)、实时性优化。

安全驾驶包络

可达集计算、不变集理论、安全包络生成、在线监测。

责任敏感安全(RSS)

RSS模型、纵向/横向规则、责任划分、合规性验证。

控制障碍函数(CBF)

CBF定义、CBF-QP控制器、安全滤波器、与MPC结合。

紧急制动系统(AEB)

AEB标准、触发逻辑、制动曲线、误触发抑制。

紧急转向辅助(ESA)

ESA触发条件、转向路径生成、稳定性判断、人机协同。

人机交互与接管

接管请求、驾驶员状态监测、渐进式接管、安全降级策略。

仿真环境搭建

CARLA/SUMO联合仿真、场景编辑器、传感器仿真、评价指标。

硬件在环测试

实时系统、硬件接口、故障注入、测试用例设计。

功能安全与ISO 26262

ASIL等级、安全目标、故障容错、安全状态定义。

预期功能安全(SOTIF)

SOTIF标准、触发事件分析、场景覆盖、未知场景处理。

冗余与降级设计

感知冗余、计算冗余、执行器冗余、降级模式切换。

实车测试与标定

测试场地、测试场景、数据采集、参数标定方法。

法规与标准

UN R157、NHTSA指南、中国国标、行业最佳实践。

案例研究1：高速追尾场景

高速追尾场景避障——AEB与ESA协同。

案例研究2：鬼探头场景

鬼探头场景避障——预测与反应式结合。

案例研究3：多障碍物复杂场景

多障碍物复杂场景——MPC与CBF联合优化。

课程总结与未来展望

技术趋势、挑战、学习资源、职业发展建议。