商品描述
自動駕駛以車載傳感、計算與執行構成的閉環為基礎, 依托環境感知、軌跡規劃與閉環跟蹤控制等關鍵技術, 在安全性、運行效率與能耗管控等方面展現出潛力。與結構化道路相比, 停車場、港口碼頭、露天礦區和大型倉儲物流中心等非結構化或半結構化作業空間缺乏可長期依賴的道路先驗信息與指引線, 空間狹窄、邊界不規則、作業流程多變, 導致軌跡規劃問題在約束表達與數值求解上同時面臨強非凸、強耦合與高維度等挑戰。本書聚焦此類典型場景中的軌跡規劃建模與求解方法, 旨在構建一套既具理論完整性又具工程可落地性的技術體系。本書內容包括非結構化場景自動駕駛技術概述、面向狹窄泊車位場景的自主泊車軌跡規劃基本方法、基於半空間剪枝的自主泊車軌跡規劃增強方法、基於安全行車走廊的自主泊車軌跡規劃基本方法、基於輕量化疊代優化的自主泊車軌跡規劃魯棒性增強方法、露天礦區裝卸載場景中的礦用貨車精準停泊軌跡規劃方法、基於並行縫合策略的自主泊車在線軌跡重規劃方法、露天礦區狹窄大曲率道路場景中的軌跡規劃方法、雜亂非結構化場景中的多體鉸接車軌跡規劃、非結構化無信號燈路口場景中的多車協同軌跡規劃方法、基於具身足跡理論的避障約束離散化誤差消除方法、低速非結構化場景中的閉環跟蹤控制方法、非結構化場景軌跡規劃軟件系統部署方法。本書的主要讀者對象包括在高校中有誌於從事自動駕駛軌跡規劃研究的教師, 具有一定數學與工科基礎的高年級本科生以及碩士、博士研究生, 以及行業內希望系統掌握非結構化場景規劃技術的工程從業者。
作者簡介
李柏，華東師範大學資訊與電子工程學院教授、博士生導師，主要研究方向為計算最佳控制理論及其在自動駕駛決策規劃領域的應用。 2013年於北京航空航天大學取得學士學位，2018年於浙江大學獲工學博士學位。 2018年至2020年在京東物流X事業部從事智慧車演算法研發工作，2020年至2025年任職於湖南大學，2025年起在華東師範大學工作。
目錄大綱
前言
第1章 非結構化場景自動駕駛技術概述
1.1 非結構化場景自動駕駛的背景與意義
1.2 非結構化場景自動駕駛車端技術概述
1.3 非結構化場景自動駕駛軌跡規劃技術概述
1.4 本書主要內容與章節安排
第2章 狹窄泊車位場景的自主泊車軌跡規劃基本方法
2.1 自主停車軌跡規劃任務的困難點
2.2 基於最佳控制問題的軌跡規劃任務建模
2.2.1 車輛運動學約束模型
2.2.2 兩點邊值約束模型
2.2.3 避障約束模型
2.2.4 代價函數模型
2.3 最適控制問題的數值求解基本方法
2.3.1 最適控制問題的全聯立離散化
2.3.2 非線性規劃問題的求解
2.3.3 時間連續最適控制/狀態函數重構
2.4 數值最佳化的初始解構造方法
2.5 仿真實驗結果與討論
2.6 本章小結
第3章 基於半空間剪枝的自主泊車軌跡規劃增強方法
3.1 三角面積不等式模型的缺陷
3.2 半空間剪枝方法的基本實作思路
3.3 基於半空間剪枝方法的避障約束建模方法
3.4 基於信任域的避障約束規模削減方法
3.5 完整的軌跡規劃求解流程
3.6 進一步提升運算效率的思路
3.7 仿真實驗結果與討論
3.8 本章小結
第4章 基於安全行車走廊的自主泊車軌跡規劃基本方法
4.1 三角面積不等式避障約束的局限性
4.2 安全行車走廊的研究動機
4.3 基於安全行車走廊的避障約束建置方法
4.4 仿真實驗結果與討論
4.5 本章小結
第5章 基於輕量化叠代優化的自主泊車軌跡規劃穩健性增強方法
5.1 安全行車走廊避障約束的局限性
5.2 輕量化叠代最佳化方法的底層邏輯
5.3 基於輕量化叠代最佳化的軌跡規劃方法
5.4 仿真實驗結果與討論
5.5 本章小結
第6章 露天礦區裝卸載場景中的礦用貨車精準停泊軌跡規劃方法
6.1 露天礦區裝卸載場景特性與軌跡規劃任務困難點
6.2 露天礦區裝卸載場景軌跡規劃任務建模
6.2.1 車輛運動學約束模型
6.2.2 兩點邊值約束模型
6.2.3 避障約束模型
6.2.4 代價函數模型
6.3 基於兩階段分層的基本求解架構
6.4 基於採樣-搜尋的參考軌跡遍歷
6.4.1 路徑-速度解耦策略
6.4.2 基於全域混合A搜尋演算法的參考路徑生成
6.4.3 基於龐特裏亞金極值原理的參考速度生成
6.4.4 取樣-搜尋演算法的設計原則
6.5 基於非線性規劃的局部軌跡最佳化
6.6 本章小結
第7章 基於平行縫合策略的自主泊車線上軌跡重規劃方法
7.1 自主停車場景特性與線上軌跡重規劃任務困難點
7.2 自主泊車線上軌跡重規劃任務建模
7.3 並行縫合方法的基本實現思路
7.4 基於平行縫合策略的線上軌跡重規劃方法
7.5 本章小結
第8章 露天礦區狹窄大曲率道路場景中的軌跡規劃方法
8.1 大曲率道路場景特性與軌跡規劃任務困難
8.2 採用前向模擬技術路線實現軌跡規劃的底層邏輯
8.3 自適應純粹追蹤規劃演算法的基本思路
8.4 自適應純追蹤規劃演算法的實作步驟
8.5 仿真實驗結果與討論
8.6 本章小結
第9章 雜亂非結構化場景中的多體鉸接車軌跡規劃
9.1 多體鉸接車特點與多體鉸接車軌跡規劃任務困難
9.2 多體鉸接車軌跡規劃任務建模
9.2.1 車輛運動學約束模型
9.2.2 兩點邊值約束模型
9.2.3 避障約束模型
9.2.4 代價函數模型
9.3 多體鉸接車軌跡規劃問題的常見解法
9.3.1 取樣-搜尋與數值最佳化兩階段分層計算方案
9.3.2 漸進約束最佳化方案
9.3.3 輕量化叠代最佳化方案
9.4 本章小結
第10章 非結構化無號誌燈路口場景中的多車協同軌跡規劃方法
10.1 多車協同軌跡規劃的基本概念與困難
10.2 非結構化無號誌燈路口場景特性與協同軌跡規劃任務難度
10.3 基於最優控制的多車協同軌跡規劃任務建模
10.3.1 運動學限制模型
10.3.2 避障約束模型
10.3.3 兩點邊值約束模型
10.3.4 代價函數模型
10.4 基於安全走廊/相對安全走廊的避障約束
10.4.1 基於安全走廊的車-環境避障約束模型
10.4.2 基於相對安全走廊的車-車避障約束模型
10.5 基於社會力模型的參考軌跡生成
10.5.1 基礎社會力模型
10.5.2 符合車輛運動學約束的社會力模型
10.6 基於輕量化叠代最佳化的求解穩健性增強策略
10.6.1 名義求解法及其缺陷
10.6.2 輕量化叠代最佳化解決方案
10.7 基於批次劃分的求解即時性保障機制
10.8 本章小結
第11章 基於具身足跡理論的避障約束離散化誤差消除方法
11.1 避障約束非配置點誤差的既有解決思路及其局限性
11.2 具身足跡模型的基本假設與表達形式
11.3 具身足跡模型的正確性分析
11.3.1 待分析問題的標準格式
11.3.2 ymin定義式的推導
11.3.3 ymax定義式的推導
11.3.4 xmin定義式的推導
11.3.5 xmax定義式的推導
11.4 基於具身足跡理論的避障約束
