一、速度规划概述：它在自动驾驶里到底干什么？

各位同学，欢迎来到《速度规划配置与性能优化实战》。我是你们这门课的主讲。

咱们先聊点实在的。你想想看，一辆自动驾驶车在路上跑，它得知道两件事：往哪走，以及怎么走。往哪走，是路径规划的事。怎么走，说白了就是速度规划的事。

我刚开始接触这个领域时，也犯过糊涂。觉得路径规划出来了，车沿着线走不就完了？后来在实车测试时才发现，路径规划只给了一条几何曲线，但车怎么加速、怎么减速、什么时候刹停、过弯时该降到多少——这些全是速度规划要解决的。有一次，路径规划给出的轨迹很漂亮，但速度曲线没处理好，结果车在弯道里推头了，差点蹭到路沿。嗯，从那以后，我再也不敢小看速度规划了。

1.1 速度规划在自动驾驶中的角色

速度规划，它的核心任务就一个：在给定的路径上，生成一条随时间变化的速度曲线。这条曲线要满足车辆动力学约束、交通规则、乘客舒适性，还要尽量高效。

你可以把它理解成「驾驶员的右脚」。路径规划告诉你方向盘怎么打，速度规划告诉你油门和刹车怎么踩。两者缺一不可。

在实际的自动驾驶系统中，速度规划模块通常位于路径规划之后、控制模块之前。它接收路径点序列，输出带时间戳的速度指令。我习惯把整个流程画成一张图，这样大家理解起来更直观。

1.2 速度规划与路径规划的区别

很多初学者会把这两个概念搞混。我在这里帮大家理清楚。

对比维度	路径规划	速度规划
输出内容	空间中的点序列 (x, y, θ)	时间上的速度曲线 v(t)
核心约束	障碍物、道路边界、运动学	动力学、加速度、舒适性、法规
优化目标	路径最短、避障安全	效率最高、乘坐舒适、能耗最低
时间维度	不考虑时间	必须考虑时间
典型算法	A*、RRT、Lattice Planner	ST图、QP优化、PID

说白了，路径规划告诉你「这条路能走」，速度规划告诉你「这条路该怎么走」。举个例子，前面有个弯道，路径规划给出了一个平滑的转弯路径，但速度规划要决定：入弯前减到多少？弯中能不能带点油门？出弯什么时候开始加速？

1.3 核心评价指标：舒适性、效率、安全性

速度规划做得好不好，不能光凭感觉。我一般用三个核心指标来衡量。这三个指标之间，其实是互相打架的。

1.3.1 安全性（Safety）

这是底线，没得商量。速度规划必须保证车辆在任何时刻都不会与障碍物发生碰撞，同时不能超出车辆自身的物理极限。

• 碰撞避免：与前车保持安全距离，遇到行人必须刹停。
• 动力学约束：横向加速度不能超过轮胎附着极限，否则会侧滑。
• 法规约束：不能超速，不能闯红灯。

我曾经在高速测试中遇到过一个问题：前车突然急刹，我们的速度规划虽然算出了安全距离，但减速度设置得太保守，结果差点追尾。后来我调整了紧急制动时的减速度上限，才把这个问题解决。嗯，安全性的「度」很重要，太保守反而危险。

1.3.2 舒适性（Comfort）

乘客不是来坐过山车的。舒适性直接决定了用户愿不愿意用你的自动驾驶功能。

我常用的舒适性量化指标包括：

• 纵向加速度：一般控制在 ±2.0 m/s² 以内，急加速/急刹车会让人晕车。
• 纵向加加速度（Jerk）：加速度的变化率，控制在 ±1.0 m/s³ 以内。Jerk 太大，乘客会感觉「一顿一顿」的。
• 横向加速度：过弯时控制在 1.5 m/s² 以内，否则乘客会往一边倒。

1.3.3 效率（Efficiency）

没人愿意坐一辆慢悠悠的自动驾驶车。效率体现在两个方面：

• 通行时间：从 A 到 B 的总耗时，越短越好。
• 能耗：对于电动车来说，速度规划直接影响续航。频繁加减速会大幅增加能耗。

我习惯用一张图来展示这三个指标的关系，方便大家在调参时找到平衡点。

1.4 三个指标的权衡：一个真实案例

我参与过一个城市道路的自动驾驶项目。有一次，车辆在通过一个无保护左转路口时，遇到了对向直行车辆。路径规划给出的路径没问题，但速度规划需要决定：是减速让行，还是加速抢在对方之前通过？

如果选择减速让行，安全性没问题，但效率会降低，而且频繁减速会让乘客觉得「这车太怂了」。如果选择加速通过，效率高，但舒适性会变差（急加速），而且存在一定的安全风险。

最终我们采用了一种「场景自适应」的策略：

• 在安全裕度充足时（对向车距离远），优先保证效率和舒适性，平稳加速通过。
• 在安全裕度不足时（对向车距离近），果断减速让行，舒适性可以适当牺牲。

这个案例让我深刻体会到，速度规划没有「万能参数」，必须根据场景动态调整。