実践編 | アポロレーンチェンジの詳しい説明

この記事は、Heart of Autonomous Driving の公開アカウントから許可を得て転載したものです。転載については出典元にお問い合わせください。

1. はじめに

1.1. 車線変更機能

簡単に言えば、車線変更の役割は、計画の後続のモジュールで使用するために、候補参照線から参照線の 1 つを選択することです。

注意すべき点は、Apollo がリリースした車線変更コードは削減されすぎていて、シンプルなフレームワークしかないことです。能動的な車線変更、障害物による受動的な車線変更、比較的完成度の高いステートマシン、車線変更ウィンドウとギャップ選択など、多くの機能が欠けています。この技術記事では、既存のフレームワークの内容のみを示しています。他の車線変更機能については、後続のコンテンツにご期待ください。

1.2. 車線変更ステートマシン

Apollo の現在の車線変更ステートマシンは次のとおりです。

ステートマシンに関して注目すべき点がいくつかあります。

ここで、IN_CHANGE_LANE には、車線変更実行と車線変更準備の両方が含まれます。通常は、これらを区別する必要があります。Apollo は、まず基準線を切り替えてから車線変更アクションを実行する方法を採用しています。他の競合他社の中には、まず車線変更アクションを実行してから基準線を切り替える方法を採用しているものもあります (基準線が切り替わるフレームでは、車両の横方向距離が 0 に近くなるという利点があります)。
現在のコードでは、車線変更に失敗した場合、反映されません。これは、関連するコードを削除したことが原因であると考えられる理由もあります。
完全な車線変更ステータスには、少なくとも車線変更準備、車線変更実行、車線変更保留、車線変更キャンセル、車線変更完了などの状態が含まれる必要があります。

2. コード分析

2.1. 全体的なプロセス

関連コードパス: modules/planning/tasks/deciders/lane_change_decider/http://lane_change_decider.cc

reference_line_infoが空である異常なケースを処理します。
reckless_change_laneがtrueに設定されている場合、参照線は直接更新されます。
前のフレームの車線変更ステータスprev_statusを取得します。プログラムを初めて実行したときは、 prev_statusにステータス情報がない ( !prev_status->has_status() ) 可能性があるため、そのまま車線変更完了状態であるとみなします。
reference_line_infoの数が 1 の場合（ has_change_laneがfalse ）、車両がパトロール状態にあり、車両が現在いる車線には固有の車線線があり、周囲に変更可能な車線がないため、車線変更状態を直接更新できることを意味します。
レーン変更ステートマシンの切り替え

前フレームが車線変更状態ChangeLaneStatus::IN_CHANGE_LANE場合：前フレームで自車両がいた車線が、このフレームの車線と同じであれば、自車両がまだ目標車線に向かって移動中であることを意味します。逆に、前フレームで自車両がいた車線が、このフレームの車線と異なる場合は、自車両がすでに目標車線にいて、切り替えが完了していることを意味します。
前のフレームは車線変更失敗状態ChangeLaneStatus::CHANGE_LANE_FAILEDでした。車線変更に失敗した場合は、しばらく状態がフリーズし、その後、次の車線変更に備えて車線変更状態に切り替わります。
前のフレームは車線変更完了状態ChangeLaneStatus::CHANGE_LANE_FINISHEDでした。車線変更が成功した後も一定時間フリーズし、その後、次の車線変更に備えるために車線変更状態に切り替わります。ここでのフリーズ時間は、頻繁な車線変更を避けるためです。

2.2. セキュリティチェック

IsClearToChangeLane 、車線変更が安全かどうかを判断します。

この安全判断方法では、仮想障害物や静的障害物は考慮されません。
参照線上の動的障害物の投影を計算します。投影の幾何学的意味は次の図に示されています。

車両が車線変更中の場合IsChangeLanePath 、上記で計算した投影関係を使用して、ターゲット参照線の車線外の障害物を無視します。
障害物の走行方向が車両のsame_directionと同じかどうかを判断します。障害物と車両の走行方向および速度の関係に基づいて、前方安全距離と後方安全距離を計算します。
車両と障害物との距離が上記で計算した安全距離よりも大きい場合は、車線変更しても安全であるとみなされます。 HysteresisFilter 、安全性の判断結果の安定性を高めることを目的とした Open Close ロジックです (前のフレームの判断結果が安全であると見なされた場合、このフレームでも安全であると判断される可能性が高くなり、その逆も同様です)。

2.3. 参照線の更新

LaneChangeDecider::PrioritizeChangeLane

入力： is_prioritize_change_lane is_prioritize_change_lane trueの場合、車両が切り替えるターゲット参照レーンを検索します。そうでない場合、つまりis_prioritize_change_laneがfalse場合、車両が現在位置している参照レーンを検索します。
reference_line_info->splice(reference_line_info->begin(),*reference_line_info, iter) ; ステップ 1 で見つかったiterが指す参照線をリンクリストの先頭に配置します。Planning の以降のモジュールはすべてreference_line_info().front()使用するため、リンクリストの先頭は参照線が現在のフレームで使用されていることを示します。 splice使用方法の詳細については、「C++ の基礎」を参照してください。
出力： ReferenceLineInfoリンクリスト。