A planning pipeline for software systems of autonomous vehicles

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dc.contributor.advisor1Gonçalves, Claudine Santos Baduê
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1810-8581
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1359531672303446
dc.contributor.authorAzevedo, Pedro Henrique Vieira de Oliveira
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5958251435708396
dc.contributor.referee1Komati, Karin Satie
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-5677-4724
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9860697624155451
dc.contributor.referee2Santos, Thiago Oliveira dos
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-7607-635X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5117339495064254
dc.contributor.referee3Boeres, Maria Claudia Silva
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-9801-2410
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0528154281423964
dc.contributor.referee4Wolf, Denis Fernando
dc.date.accessioned2024-05-30T01:42:56Z
dc.date.available2024-05-30T01:42:56Z
dc.date.issued2023-09-04
dc.description.abstractThe use of autonomous vehicles on public roads and in industrial environments has been growing in recent years and to achieve the higher level of autonomy, where no human intervention is needed, the vehicle must know the roads of the environment where it will operate, which allows it to travel from an initial location to a desired destination dealing with the uncertainties of the environments, such as static obstacles. In this work, we propose a planning pipeline for autonomous vehicle software systems. The pipeline is composed of an offline process and an online process. The offline process consists of two modules: (i) the Waypoints Editor, used to edit or even create entire new paths using an open-source vector graphics editor. (ii) The Multi-Level Road Network Generator constructs a representation of the environment in two levels of representation where the first one is used to guide the vehicle in the autonomous mission and the second one represents the paths and is used is route computation. The online process consists of three modules: (i) the Route Planner module to compute routes, (ii) the Off-Road Planner module to compute short paths in order to bring the car to the start of the route or to take the car from the end of the route to the final goal, and (iii) the Frenét Frames Path Planner to generate alternative paths to the right and left of the route and, in the presence of static obstacles, overtake them. We evaluated the performance of the proposed planning pipeline through simulations in three different real-world datasets using our Autonomous Vehicle Simulator module. Simulated experimental results showed that the proposed planning pipeline allowed the autonomous vehicle to know the environment as much as the user of the system wants and successfully execute missions from an initial position to a desired destination computing faster routes using the second level of the Multi-Level Road Network, dealing with static obstacles in the environment obeying the overtake safe distance restrictions imposed by the autonomous vehicle system.
dc.description.resumoO uso de veículos autônomos em vias públicas e industriais vem crescendo nos últimos anos e para chegar ao mais alto nível de autonomia, onde não é necessária nenhuma intervenção humana, o veículo precisa conhecer as pistas do ambiente que irá operar, o que permite com que o mesmo trafegue autonomamente de uma posição inicial ao destino desejado lidando com as incertezas do ambiente, como por exemplo, obstáculos estáticos. Neste trabalho nós propomos um pipeline de planejamento para sistemas de veículos autônomos. O pipeline é composto de processos offline e em tempo real. Os processos offline são compostos de dois módulos: (i) o editor de waypoints, utilizado para editar ou criar caminhos utilizando um editor de gráficos vetoriais open-source. (ii) O gerador de malhas viárias de múltiplos níveis, responsável por construir uma representação do ambiente em dois níveis, sendo o primeiro utilizado para guiar o veículo durante a missão autônoma e o segundo representa os caminhos e é utilizado no computo da rota. O processo em tempo real consiste de três módulos: (i) o planejador de rotas, (ii) o planejador de caminhos fora da malha viária, que computa pequenos caminhos que levam o veículo autônomo até o início de uma rota ou leva o veículo autônomo do final de uma rota até um destino fora da malha viária. Por fim, (iii) o planejador de caminhos baseado em Frenét-Frames gera caminhos alternativos a direita e a esquerda da rota computada e, na presença de obstáculos estáticos, os ultrapassa. A performance do sistema foi avaliada no nosso módulo de simulações em três bases de dados coletadas por sensores embarcados em um veículo. Os resultados demonstraram que o pipeline proposto permitiu ao veículo conhecer o ambiente de operação e executar missões com sucesso de um ponto inicial até o destino desejado, computando rotas com tempo computacional reduzido quando utilizando o nível mais alto da malha viária, lidando com obstáculos estáticos do ambiente, obedecendo as restrições de segurança de ultrapassagem do sistema autônomo do veículo.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17257
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Ciência da Computação
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Informática
dc.rightsopen access
dc.subjectPlanejamento de caminhos
dc.subjectMalhas viárias
dc.subjectPlanejamento de rotas
dc.subjectDesvio de obstáculos
dc.subjectVeículos autônomos
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiência da Computação
dc.titleA planning pipeline for software systems of autonomous vehicles
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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