什么是可达集?

可达集(Reachable Set)是控制理论中描述动态系统在给定时间范围内所有可能到达状态集合的数学概念。在自动驾驶领域,它特指车辆在未来特定时间段内,基于当前运动状态和控制输入约束下能够到达的所有潜在位置和姿态的集合。这个集合的边界由车辆动力学特性、环境约束以及控制策略共同决定,其计算通常涉及微分包含、哈密顿-雅可比方程等数学工具。

对于自动驾驶产品开发,可达集分析是安全验证的核心工具之一。通过实时计算车辆的可达集,系统能够预判潜在碰撞风险并提前规划避障策略。当感知模块检测到障碍物时,算法会将障碍物轮廓与自车可达集进行时空比对,若存在交集则触发紧急制动或变道决策。现代自动驾驶系统常采用混合整数规划或深度学习方法来高效求解高维可达集,以满足实时性要求。