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路径规划与决策算法精讲

📚 共计 30 章节

路径规划概述

什么是路径规划 · 应用领域（自动驾驶、机器人、无人机） · 核心挑战（动态环境、实时性、最优性）

环境建模与空间表示

栅格地图 · 拓扑地图 · 几何地图 · 点云地图 · 语义地图对比与选择

图搜索基础

图论基础（节点、边、权重） · DFS · BFS · Dijkstra算法原理与实现

启发式搜索

A*算法详解 · 启发函数设计（曼哈顿、欧几里得） · Weighted A* / ARA*

动态规划与状态空间

动态规划在路径规划中的应用 · 状态空间搜索 · 值迭代与策略迭代

基于采样的规划方法

RRT算法原理 · RRT* · Informed RRT*

概率路图法 (PRM)

PRM原理 · 构建与查询阶段 · 优缺点及改进

运动学约束与路径平滑

Dubins曲线 · Reeds-Shepp · 贝塞尔曲线 · B样条/三次样条

平滑运动学

局部路径规划

动态窗口法 (DWA) · 速度障碍法 (VO) · 时间弹性带 (TEB)

轨迹生成与优化

最小加加速度轨迹 · 多项式轨迹 · Minimum Snap

决策框架概述

分层决策架构 · 有限状态机 (FSM) · 行为树基础

有限状态机 (FSM) 在决策中的应用

FSM设计模式 · 状态转换 · 实战：自动驾驶变道决策

行为树 (Behavior Tree)

节点类型 (Sequence/Selector/Decorator) · 与FSM对比 · 实战

行为树决策

马尔可夫决策过程 (MDP)

MDP五元组 · 策略与价值函数 · 贝尔曼方程

MDP强化学习

部分可观测MDP (POMDP)

POMDP原理 · 信念状态 · 点基法/蒙特卡洛法

POMDP不确定性

强化学习在决策中的应用

Q-Learning · DQN · 策略梯度 (PPO)

多智能体路径规划

协同与竞争 · 冲突解决 · CBS算法

多智能体CBS

路径规划中的避障策略

势场法 · VFH · ND方法

时间维度上的规划

时空联合规划 · 速度规划 · ST图应用

不确定性处理

卡尔曼滤波 · 粒子滤波 · 鲁棒路径规划

车道级路径规划

车道保持 · 变道决策 · 交叉口通行策略

全局路径规划与导航

高精地图导航 · 车道级导航 · 实时重规划

路径规划中的优化理论

凸优化 · 二次规划 (QP) · 混合整数规划 (MIP)

模型预测控制 (MPC) 在轨迹跟踪中的应用

MPC原理 · 线性MPC · 非线性MPC

传感器融合与路径规划

激光雷达/摄像头/毫米波雷达融合 · Occupancy Grid Map更新

仿真与测试

CARLA · Gazebo · SUMO · SIL/HIL测试

路径规划中的伦理与安全

Trolley Problem · 安全距离模型 · RSS模型

工业机器人路径规划

机械臂运动规划 · 避奇异点 · 逆运动学求解与路径生成

机械臂工业

无人机路径规划

三维空间规划 · 动力学约束 · 多无人机协同

无人机三维

前沿趋势与未来展望

端到端学习 · 大模型在规划中的应用 · 具身智能