CHƯƠNG III: THỬ NGHIỆM TRÊN XE TALOS
I. Thuật toán lập kế hoạch và điều khiển
1.2. Bản đồ khả năng lái
Để kích hoạt thuật toán lập kế hoạch đường đi giao tiếp với môi trường đã nhận biết, dữ liệu nhận thức được hoàn lại thành một bản đồ khả năng lái. Hình 3.3 Bản đồ khả năng lái bao gồm:
(a) Vùng không khả thi: khu vực không đi vào vì gần chướng ngại vật hoặc vị trí không mong muốn.
(b) Khu vực chi phí cao: lập kế hoạch chuyển động nên tránh nếu có thể.
(c) Khu vực hạn chế: có thể đi vào chỉ khi chiếc xe có thể dừng lại ở một khu vực không bị hạn chế xa hơn phía trước.
Khu vực hạn chế được sử dụng để cho phép những vi phạm nhỏ ranh giới đường nếu xe đi tới. Khu vực giới hạn cũng được sử dụng sau những chiếc xe khác để đảm bảo khoảng cách yêu cầu giữa xe Talos và một phương tiện khác.Nếu có đủ không gian để vượt qua một chiếc xe mà không cần vượt qua ranh giới đường thì xe Talos sẽ đi vào khu vực bị hạn chế và tiếp tục trong khu vực không hạn chế ở phía trước. Nếu các phương tiện giao thông chặn làn đường, xe Talos sẽ không đi vào khu vực hạn chế vì không có khoảng trống không hạn chế ở phía trước. Chiếc xe sẽ dừng phía sau khu vực bị hạn chế
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 49
trong trạng thái xếp hàng cho đến khi phương tiện giao thông di chuyển hoặc bắt đầu một thao tác vượt qua.
Hình 3.3. Bản đồ khả năng lái hình mũi tên (bên trái): Vị trí mục tiêu ngắn hạn. Vùng màu đỏ: khu vực không khả thi giới hạn cho xe. Vùng màu lam: khu vực hạn chế, xe có thể đi vào chỉ khi nó có thể dừng lại ở một khu vực không bị hạn chế xa hơn phía trước.
Vùng màu xám: vùng chi phí cao thể hiện khu vực tiếp cận với chiếc xe.
Như đã thảo luận trước đó, bộ định hướng chứa một chuỗi các sự kiện được kích hoạt bởi một quá trình tiến triển. Ví dụ, sau 10 giây xếp hàng sau một chiếc xe đứng yên, bộ định hướng sẽ chuyển sang chế độ vượt qua. Chế độ này nới giãn giới hạn vạch trung tâm. Sau đó bản đồ khả năng lái sẽ quét làn đường hiện tại đến khi xe chạy được. Nếu không nhận thấy chướng ngại vật, xe Talos sẽ lập một quỹ đạo vòng qua chiếc xe đang dừng. Những chướng ngại vật cố định được đưa vào bản đồ khả năng lái như một vùng không khả thi được mở rộng bằng cách thêm biên độ an toàn 30cm. Nếu chiếc xe dừng trong một thời gian dài, biên độ này giảm về 0 để kích hoạt chiếc xe chen qua khoảng trống phù hợp mà chiếc xe vẫn không va vào chướng ngại vật. Việc phát hiện chính xác một chiếc xe là không thể, thay vào đó chướng ngại vật di động được đưa vào bản đồ khả năng lái như một khu vực không khả thi được dự báo ở phía trước chiếc xe tỷ lệ thuận với vận tốc tức thời của xe đó. Hình 3.4 (a), nếu chướng ngại vật di động ở trên một làn đường thì khu vực không khả thi được dự báo theo hướng làn đường. Nếu chướng ngại vật di động ở trong khu vực không định hướng rõ ràng, khu vực đó được dự báo theo hướng vận tốc. Trong một giao lộ, hướng vận tốc chướng ngại vật được so sánh với hướng ra giao lộ. Nếu một lối ra tốt được tìm thấy, khu vực không có định hướng rõ ràng được dự báo từ chướng ngại vật đến điểm đường lối ra.
Ban đầu, để tìm quỹ đạo tối ưu chỉ sử dụng đoạn đường không va chạm với chướng ngại vật. Điều này có thể chọn con đường rất gần với chướng ngại vật. Một cải tiến quan
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 50
trọng của phương pháp tiếp cận mới là các khái niệm về rủi ro. Trong cách tiếp cận chọn lọc này, khi ước lượng tính khả thi của một quỹ đạo, bản đồ khả năng lái cũng quy về một giới hạn chướng ngại vật và ranh giới đường. Dựa vào số liệu tổng hợp này, quỹ đạo tốt nhất có xu hướng tránh xa những chướng ngại vật và ranh giới làn đường mà vẫn cho phép chiếc xe đến gần với giới hạn trên một con đường hẹp. Đối tượng theo dõi là con đường dự định không được biết trước (chẳng hạn như trong giao lộ hoặc các khu vực).
(a)
(b)
Hình 3.4. (a) Một khu vực không khả thi được dự báo theo hướng làn đường. (b) Giới hạn trong một giao lộ, một khu vực không khả thi được tạo ra giữa chướng ngại vật di động và lối ra theo hướng vận tốc.
Điều chỉnh ranh giới làn đường
Khi sử dụng hệ thống quan sát làm cơ sở để ước lượng làn đường, sự khác biệt giữa làn đường trong RNDF và làn đường dựa trên quan sát có thể rất quan trọng. Khi hệ thống quan sát đột nhiên mất làn đường theo dõi hoặc tìm được một làn đường mới, khoảng ước lượng làn đường có thể thêm hơn một mét. Để cung cấp cho bộ lập kế hoạch một giới hạn ranh giới làn đường trơn tru, ranh giới làn đường được điều chỉnh bằng cách sử dụng hình dạng xe hiện tại. Hình 3.5 cho thấy trường hợp chiếc xe không nằm trong ranh giới làn đường ước lượng. Bằng cách tạo khu vực từ cấu hình hiện tại đến một vài
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 51
điểm ở phía trước trên làn đường giải quyết các vấn đề bất khả thi ban đầu. Điều này cũng rất hữu ích khi xe vượt qua ranh giới đường, vì bộ lập kế hoạch sẽ không hãm phanh quá cứng chỉ vì chiếc xe đã vi phạm giới hạn ranh giới đường.
Hình 3.5. Điều chỉnh “co giãn” làn đường. Khi chiếc xe ra khỏi làn đường, làn đường được điều chỉnh để chiếc xe không phanh như kết quả của việc vượt qua ranh giới đường.
Một điều chỉnh tương tự cũng được thực hiện khi hệ thống quan sát không phát hiện ra bất kỳ tín hiệu nào của làn đường nhưng lề đường được phát hiện bởi Lidar. Trong trường hợp như vậy, làn đường được điều chỉnh phù hợp với lề đường để tránh mâu thuẫn cho lề đường và làn đường.
Mỗi vòng lặp của bộ lập kế hoạch chuyển động thực hiện kiểm tra nhiều lần quỹ đạo đối lập với bản đồ khả năng lái. Do đó, hiệu suất tính toán bản đồ khả năng lái chạy trên một chuỗi độc lập bên trong bộ lập kế hoạch chuyển động.