同時定位和建圖 (SLAM)

同步定位與建圖 (SLAM) 是自動駕駛車輛中使用的一種技術，用于構建環境地圖，同時確定車輛在該地圖內的位置。SLAM 在 GPS 或 GNSS 信號不可用或不可靠的情況下特別有用，例如在城市峽谷、隧道或室內環境中。SLAM 算法結合來自各種傳感器（例如 LiDAR、攝像頭和 IMU）的數據，以創建環境的詳細表示并估計車輛的位置和方向。

SLAM的工作原理包括兩個主要步驟：

特征提取：在特征提取步驟中，SLAM 算法處理傳感器數據以識別環境中的獨特特征，例如角落、邊緣或地標。然后使用這些特征來構建環境地圖。

數據關聯：在數據關聯步驟中，算法將觀察到的特征與現有地圖中的特征進行匹配，以確定車輛相對于地圖的位置和方向。

SLAM 為自動駕駛汽車提供了多項優勢：

它使車輛能夠在 GPS 或 GNSS 信號不可用或不可靠的環境中運行，從而為定位和地圖繪制提供強大的解決方案。

SLAM 算法可以適應環境的變化，當觀察到新特征或現有特征發生變化時更新地圖。這種適應性在動態環境中特別有用，例如城市環境，其中車輛必須圍繞移動物體導航并應對不斷變化的交通狀況。

然而，SLAM也有一些局限性：

它可能是計算密集型的，需要強大的處理能力來處理大量傳感器數據并執行復雜的計算。

SLAM 算法可能對傳感器測量或特征提取中的錯誤很敏感，這可能導致地圖或車輛估計位置不準確。

在自動駕駛汽車中，SLAM 通常與其他定位和地圖技術（例如 GPS 和 GNSS）結合使用，以提供更準確、更可靠的導航解決方案。通過融合多個來源的數據，車輛可以實現更高水平的定位精度，并構建更詳細和最新的環境地圖，使其能夠更安全、更高效地導航。

控制系統

控制系統是自動駕駛車輛的重要組成部分，負責管理車輛的運動并確保安全高效的導航。它確保機動車輛在從定位和測繪過程中收集信息后安全有效地運行，并用它來做出決策和控制車輛的運動。通過分析環境、檢測障礙物并考慮所需的軌跡，控制系統實時引導自動駕駛車輛，調整其速度、加速度和轉向，以在道路上行駛并到達目的地。這些系統從各種傳感器獲取輸入，并使用算法來確定適當的動作，例如加速、制動或轉向。

自動駕駛車輛有兩種主要類型的控制系統：縱向控制，管理車輛的速度和加速度；橫向控制，管理車輛的轉向和車道保持。

縱向控制

自適應巡航控制 (ACC) 和防撞。自動駕駛系統中的縱向控制側重于管理車輛的速度和加速度，以保持安全舒適的駕駛體驗，而無需人類駕駛員的干預。該控制系統接收來自激光雷達、雷達和攝像頭等各種傳感器的輸入，以檢測車輛的周圍環境，并根據交通狀況、道路幾何形狀和速度限制等因素確定適當的速度和加速度。

縱向控制的關鍵方面之一是自適應巡航控制（ACC），它自動調整車輛的速度以與前方車輛保持安全的跟隨距離。ACC系統使用雷達或激光雷達等傳感器來測量前方機動車輛的距離和相對速度，然后調整車輛的加速度或減速度以保持預定的間隙。一些先進的 ACC 系統甚至可以使車輛完全停止并在交通再次開始移動時恢復行駛。

縱向控制的另一個重要方面是避免碰撞，控制系統檢測潛在的障礙物并采取規避措施，例如制動或變道，以避免碰撞。此功能依賴于處理傳感器數據的先進算法，以預測周圍物體的未來位置并確定最安全的行動方案。

在自動駕駛系統中，縱向控制可確保車輛保持安全速度和跟車距離，同時對環境中的潛在危險做出反應，從而有助于提高車輛的安全性和性能。通過結合多個傳感器的數據并使用先進的控制算法，縱向控制系統可以通過自動化駕駛任務來提供平穩舒適的駕駛體驗，同時還可以降低事故風險。

橫向控制

自動駕駛車輛的橫向控制重點是管理車輛的轉向和車道保持，以確保安全、準確的導航。隨著自動駕駛汽車的不斷發展，傳統的方向盤曾經是駕駛的重要組成部分，正在被可實現全自動導航的先進控制系統所取代。

該控制系統接收來自攝像頭、激光雷達和 GPS 等各種傳感器的輸入，以檢測車輛在車道內的位置、道路的曲率以及其他車輛或障礙物的存在。根據這些信息，橫向控制系統調整車輛的轉向角度，以保持所需的軌跡并保持在車道邊界內。

橫向控制的關鍵方面之一是車道保持輔助（LKA），它類似于自動駕駛系統，自動調整車輛的轉向以幫助駕駛員保持在車道標記內。LKA 系統使用攝像頭或其他傳感器來檢測車道邊界并確定車輛相對于車道邊界的位置。如果車輛開始偏離車道，LKA 系統會輕輕調整轉向，引導車輛回到車道中央。

橫向控制的另一個重要方面是變道輔助，其中控制系統檢測相鄰車道中是否存在其他車輛或障礙物，并協助駕駛員安全變道。此功能依賴于攝像頭、激光雷達或雷達等傳感器來監控車輛周圍環境，并確定適當的時機和轉向調整以實現安全變道。

在自動駕駛汽車中，橫向控制可確保車輛保持在車道內并準確導航彎道，同時幫助駕駛員安全變更車道，從而有助于提高車輛的安全性和性能。通過結合多個傳感器的數據并使用先進的控制算法，橫向控制系統可以提供平穩舒適的駕駛體驗，同時還可以降低因人為失誤或其他因素引起的車輛碰撞風險。