什么是ST图?

ST图(Speed-Time Graph)是自动驾驶规划领域中用于描述车辆运动状态的关键工具,它以时间为横轴、速度为纵轴,直观呈现车辆在特定路径上的速度变化轨迹。这种二维坐标系不仅包含速度-时间曲线本身,还隐含着加速度、加加速度(jerk)等动力学参数信息,通过曲线斜率与曲率变化反映车辆运动的平顺性。ST图在本质上构建了一个时空走廊,规划算法需在此约束范围内寻找最优速度曲线,同时规避障碍物的时空占据区域。

在实际产品开发中,ST图与SL图(路径-纵向距离图)共同构成分层规划框架的核心。规划模块首先生成SL路径,再通过ST图进行速度决策,这种解耦方式大幅降低了计算复杂度。现代自动驾驶系统常采用ST图进行变道时机判断、前车跟随策略优化以及交通灯通过性分析,例如当图中出现障碍物占据区时,算法需决策减速等待或加速超越。值得延伸阅读的是《自动驾驶中的运动规划》(作者:Steven LaValle)第5章对时空规划方法有系统阐述,而Waymo在2021年发布的《Motion Planning Challenges in Autonomous Driving》技术报告则提供了工业级应用案例。