GPU based model-predictive path control for self-driving vehicles

模型预测控制 计算机科学 粒度 图形处理单元 弹道 路径(计算) 运动规划 序列(生物学) 网格 绘图 算法 控制(管理) 数学优化 人工智能 并行计算 数学 物理 几何学 计算机图形学(图像) 天文 生物 机器人 遗传学 程序设计语言 操作系统
作者
Eduard Chajan,Joschua Schulte-Tigges,Michael Reke,Alexander Ferrein,Dominik Matheis,Thomas Walter
标识
DOI:10.1109/iv48863.2021.9575619
摘要

One central challenge for self-driving cars is a proper path-planning. Once a trajectory has been found, the next challenge is to accurately and safely follow the precalculated path. The model-predictive controller (MPC) is a common approach for the lateral control of autonomous vehicles. The MPC uses a vehicle dynamics model to predict the future states of the vehicle for a given prediction horizon. However, in order to achieve real-time path control, the computational load is usually large, which leads to short prediction horizons. To deal with the computational load, the control algorithm can be parallelized on the graphics processing unit (GPU). In contrast to the widely used stochastic methods, in this paper we propose a deterministic approach based on grid search. Our approach focuses on systematically discovering the search area with different levels of granularity. To achieve this, we split the optimization algorithm into multiple iterations. The best sequence of each iteration is then used as an initial solution to the next iteration. The granularity increases, resulting in smooth and predictable steering angle sequences. We present a novel GPU-based algorithm and show its accuracy and realtime abilities with a number of real-world experiments.

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