2. 基础知识
在进入 NOA 匝道与高速场景规划工程之前，需要先建立四个基础认知：车辆自动化能力如何分级、NOA 到底指什么、匝道与高速场景为什么特殊、规划模块在整车自动驾驶系统中的位置。这四点决定了后续算法设计的边界、输入输出形式以及评价标准。
一、自动驾驶分级：从 L0 到 L5 的能力边界
SAE J3016 将驾驶自动化分为 L0 至 L5 六个等级，核心区分维度是“谁负责执行动态驾驶任务”和“谁负责监督与接管”。L0 至 L2 属于辅助驾驶，驾驶员始终是责任主体；L3 是有条件自动驾驶，系统在限定设计运行域内可完成全部动态驾驶任务，但需要驾驶员在请求时接管；L4 在特定运行域内无需人类接管；L5 则是无运行域限制的完全自动化。
对规划工程而言，分级直接决定规划模块的职责范围。L2 级 NOA 中，规划输出的是横向与纵向的辅助控制建议，驾驶员仍可随时覆盖；L3 及以上，规划必须在系统边界内独立生成安全可执行的轨迹，并具备降级与最小风险策略。因此，同一段高速匝道，在 L2 与 L3 下的规划约束、安全裕度和验证方法完全不同。
| 等级 | 动态驾驶任务 | 监督/接管主体 | 规划模块典型职责 |
|---|---|---|---|
| L2 | 系统横向+纵向辅助 | 驾驶员 | 生成辅助轨迹，驾驶员可覆盖 |
| L3 | 系统完成，限定ODD | 系统请求，驾驶员接管 | 独立轨迹规划+降级策略 |
| L4 | 系统完成，限定ODD | 系统 | 全场景轨迹规划+最小风险状态 |
二、NOA 定义：导航辅助驾驶的本质
NOA（Navigate on Autopilot）通常译为“导航辅助驾驶”或“领航辅助驾驶”。它的本质是把导航路径与实时感知、规划、控制打通，使车辆能够在高速或城市快速路上，依据导航路线自动完成跟车、变道、超车、进出匝道、通过分合流区等行为。NOA 不是单一功能，而是一条从导航层到控制层的完整链路。
NOA 的关键特征有三点：第一，路径来源是导航，而非驾驶员逐次操作；第二，行为决策具有连续性，需要提前数公里规划变道与匝道汇入；第三，人机共驾边界必须清晰，驾驶员仍需保持注意力并随时接管。理解这三点，才能理解为什么规划模块在 NOA 中承担“承上启下”的角色。
NOA 链路核心：导航路径 → 全局路由 → 行为决策 → 局部轨迹规划 → 控制执行 → 车辆运动。规划模块位于行为决策与局部轨迹之间，是把“意图”翻译成“可执行轨迹”的关键环节。
三、匝道与高速场景特点
高速与匝道场景看似结构化，实则对规划提出极高要求。其特点可归纳为以下几点：
- 车速高、容错低：高速行驶下，规划周期通常为 50～100 ms，轨迹一旦不合理，后果严重。
- 匝道曲率大、视距受限：匝道半径小、弯道急，感知与规划的有效视距短，需要提前减速与预瞄。
- 分合流区交互复杂：汇入车辆需要与主路车流博弈，汇出车辆需要提前变道至减速车道。
- 场景结构化但边界多变：车道线、锥桶、施工区、收费站、隧道等会改变可行驶区域。
- ODD 边界明确：高速与匝道是 NOA 最典型的运行域，也是 L3 最早落地的场景之一。
以“主路汇入匝道”为例，规划需要同时处理：本车加速至合流速度、寻找主路可插入间隙、与主路车辆交互博弈、在有限合流区内完成汇入。若只做局部轨迹优化而不做行为层博弈，极易出现“到合流末端才急刹”的危险行为。
四、规划模块在系统中的位置
自动驾驶系统通常分为感知、定位、预测、规划、控制五大模块。规划模块位于预测之后、控制之前，输入包括：导航路由、地图与定位、感知障碍物、预测轨迹、车辆状态；输出为一条带时间信息的轨迹或一系列控制目标点。
导航路由 ─┐
地图/定位 ─┤
感知障碍物 ─┼─→ 规划模块 ─→ 轨迹/控制目标 ─→ 控制模块 ─→ 车辆
预测轨迹 ─┤
车辆状态 ─┘
在 NOA 架构中，规划通常进一步拆分为全局路由规划、行为决策、局部轨迹规划三层。全局路由负责“从 A 到 B 走哪条路”；行为决策负责“当前该跟车、变道还是汇入”；局部轨迹规划负责“未来 3～5 秒的具体路径与速度”。三层之间通过场景状态与代价函数耦合，任何一层出错都会导致 NOA 行为异常。
理解要点：规划模块不是孤立算法，而是连接“认知”与“执行”的桥梁。匝道与高速场景的规划质量，取决于它能否正确理解导航意图、预测他车行为，并在安全约束下生成平滑、可跟踪的轨迹。
五、常见误区与复盘
初学者常把 NOA 等同于“自动变道”或“自动进出匝道”，忽略其背后的导航链路与安全边界。另一个误区是认为规划只需优化一条几何曲线，而忽略行为决策与交互博弈。实际工程中，匝道汇入失败往往不是轨迹不平滑，而是行为层没有提前判断主路间隙。
复盘提醒：在 L2 级 NOA 中，规划必须保留驾驶员可覆盖的接口；在 L3 及以上，规划必须独立承担安全责任。分级不同，规划的安全策略、验证方法和降级逻辑都不同，不能混用。
综上，自动驾驶分级决定规划职责，NOA 定义规划链路，匝道与高速场景决定规划难度，而规划模块位于预测与控制之间，是 NOA 行为落地的核心。理解这四者关系，是后续学习匝道汇入、汇出、变道博弈与轨迹优化的前提。