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嵌入式控制系统设计/DARPA挑战

来自维基教科书,开放的书籍,为开放的世界

The DARPA挑战项目可以被归类为“原型设计从头开始”。实际目标在于开发新技术,因此这里最重要的系统设计驱动力是从头开始创建基于研究的工作原型。由于该技术相当新,理想的设计指南或方向尚未确定。因此,参与团队面临的重大挑战在于将尚未优化为协同工作的组件组合在一起,从而创建一个尽可能高效运行的整体。

对组件级的影响

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作为一个直接结果,组件成本、可重用性灵活性与商业设计流程(例如自动扶梯)相比几乎不重要。另一个结果是,使用的组件不能最佳地协同工作,因为它们还没有被设计成这样(在组件级别)。

此外,由于挑战前的有限时间跨度,有时有必要进行“赌博”,并使用未经充分测试的组件。缺乏处理这项新技术的经验也意味着记录和检查了过多的数据,仅仅是因为还不清楚哪些数据是重要或相关的,哪些数据不是(与黑匣子飞机一样,只记录最重要的数据)。

与RoboCup的比较

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可以在DARPA和RoboCup比赛之间进行类比,它们都是机器人领域的竞争项目。然而,一个重要的区别在于机器人(s)的协调,RoboCup中机器人(s)通过与场上的其他机器人进行通信来实现协调,而在DARPA中,协调在单个车辆内部进行,没有与其他车辆的即时通信。该车辆根据自身观察和知识创建世界地图(例如,使用SLAM)。这又对许多领域产生了影响,例如选择使用一个或多个网络、组件之间的通信速度、哪些数据重要哪些不重要、环境感知的哪些方面是使用摄像头完成的,哪些是使用激光完成的……。

目前,所有这些问题都没有明确的正确答案,因此不同的团队尝试不同的选择和方法,从而在无人驾驶车辆技术方面取得了新的发展和见解。

尽管这两个比赛都使用了类似的技术,但错误地认为DARPA项目中使用技术可以简单地缩放到RoboCup参赛者。目前,所使用的组件仍然太大且太多,也不适合在室内或高动态跟踪中使用。

应该和不应该

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  • 所有参与的团队都将设计划分为子类别(功能),这些子类别是同时开发的(例如,感知、规划、基础车辆平台)。持续合作和子团队之间的信息交流至关重要。此外,由于缺乏有关某些组件或它们之间相互作用的信息,持续测试也是必不可少的。
  • 一些使用新技术或创新技术的团队预见了备用系统以防故障。这些备用系统通常由已经证明其价值的技术组成。
  • 在这种情况也,安全也非常重要,因为对几个组件(组合)知之甚少。因此,基地必须能够在任何时候关闭车辆并采取必要的安全预防措施。

不应该

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  • 由于开发时间有限,几乎不可能全面调查所有可能的组件、场景……。因此,团队有时不得不“赌博”,只选择某个组件、策略,而冒着失败的风险。
  • 也没有时间对整个系统或各个组件进行优化。这可能会导致效率低下,例如,一些组件不完全兼容。
  • 在这个阶段,成本的重要性较低。在商业周期中可以抑制成本的因素,例如灵活性、可重用性、廉价组件……在这里不必考虑,因为主要目标是创建工作原型。
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