自动驾驶车辆的定位需求
机器人学
2024-09-23 v1 系统与控制
信号处理
系统与控制
摘要
自动驾驶车辆在所有天气和交通条件下都需要精确掌握其位置和姿态，以进行路径规划、感知、控制及总体安全运营。本文基于第一性原理推导了自动驾驶车辆的这些需求。我们从安全完整性等级入手，根据当前道路安全水平的期望提升定义了每小时可允许的运行故障概率。这与航空和铁路所需的定位完整性等级形成对比，后两者推导出的每小时运行故障概率同样为 10^-8。随后我们定义了该问题的几何结构，其目标是保持车辆处于车道内的认知并确定其所在道路层级。基于美国道路几何标准（车道宽度、曲率和竖向净空）及车辆允许尺寸，推导了纵向、横向和竖向定位误差界限（告警限值）及 95% 精度需求。对于在高速公路上运行的乘用车，结果为所需横向误差界限 0.57 m（0.20 m，95%）、纵向界限 1.40 m（0.48 m，95%）、竖向界限 1.30 m（0.43 m，95%）以及各方向姿态界限 1.50 deg（0.51 deg，95%）。在本地街道上，道路几何使得需求更为严格，需要横向和纵向误差界限 0.29 m（0.10 m，95%）以及 Orientation 需求 0.50 deg（0.17 deg，95%）。
引用
@article{arxiv.1906.01061,
title = {Localization Requirements for Autonomous Vehicles},
author = {Tyler G. R. Reid and Sarah E. Houts and Robert Cammarata and Graham Mills and Siddharth Agarwal and Ankit Vora and Gaurav Pandey},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.01061},
year = {2024}
}
备注
Under review with the SAE Journal of Connected and Automated Vehicles