从社交机器人到自动驾驶汽车，多种代理的运动预测（MP）是任意复杂环境中的至关重要任务。当前方法使用端到端网络解决了此问题，其中输入数据通常是场景的最高视图和所有代理的过去轨迹；利用此信息是获得最佳性能的必不可少的。从这个意义上讲，可靠的自动驾驶（AD）系统必须按时产生合理的预测，但是，尽管其中许多方法使用了简单的Convnets和LSTM，但在使用两个信息源时，模型对于实时应用程序可能不够有效（地图和轨迹历史）。此外，这些模型的性能在很大程度上取决于训练数据的数量，这可能很昂贵（尤其是带注释的HD地图）。在这项工作中，我们探讨了如何使用有效的基于注意力的模型在Argoverse 1.0基准上实现竞争性能，该模型将其作为最小地图信息的过去轨迹和基于地图的功能的输入，以确保有效且可靠的MP。这些功能代表可解释的信息作为可驱动区域和合理的目标点，与基于黑框CNN的地图处理方法相反。

安全可靠的自主驾驶堆栈（AD）的设计是我们时代最具挑战性的任务之一。预计这些广告将在具有完全自主权的高度动态环境中驱动，并且比人类更大的可靠性。从这个意义上讲，要高效，安全地浏览任意复杂的流量情景，广告必须具有预测周围参与者的未来轨迹的能力。当前的最新模型通常基于复发，图形和卷积网络，在车辆预测的背景下取得了明显的结果。在本文中，我们探讨了在生成模型进行运动预测中注意力的影响，考虑到物理和社会环境以计算最合理的轨迹。我们首先使用LSTM网络对过去的轨迹进行编码，该网络是计算社会背景的多头自我发言模块的输入。另一方面，我们制定了一个加权插值来计算最后一个观测框中的速度和方向，以便计算可接受的目标点，从HDMAP信息的可驱动的HDMAP信息中提取，这代表了我们的物理环境。最后，我们的发电机的输入是从多元正态分布采样的白噪声矢量，而社会和物理环境则是其条件，以预测可行的轨迹。我们使用Argoverse运动预测基准1.1验证我们的方法，从而实现竞争性的单峰结果。

预测公路参与者的未来运动对于自动驾驶至关重要，但由于令人震惊的运动不确定性，因此极具挑战性。最近，大多数运动预测方法求助于基于目标的策略，即预测运动轨迹的终点，作为回归整个轨迹的条件，以便可以减少解决方案的搜索空间。但是，准确的目标坐标很难预测和评估。此外，目的地的点表示限制了丰富的道路环境的利用，从而导致预测不准确。目标区域，即可能的目的地区域，而不是目标坐标，可以通过涉及更多的容忍度和指导来提供更软的限制，以搜索潜在的轨迹。考虑到这一点，我们提出了一个新的基于目标区域的框架，名为“目标区域网络”（GANET）进行运动预测，该框架对目标区域进行了建模，而不是确切的目标坐标作为轨迹预测的先决条件，更加可靠，更准确地执行。具体而言，我们建议一个goicrop（目标的目标区域）操作员有效地提取目标区域中的语义巷特征，并在目标区域和模型演员的未来互动中提取语义巷，这对未来的轨迹估计很大。 Ganet在所有公共文献（直到论文提交）中排名第一个，将其源代码排在第一位。

Reasoning about human motion is an important prerequisite to safe and socially-aware robotic navigation. As a result, multi-agent behavior prediction has become a core component of modern human-robot interactive systems, such as self-driving cars. While there exist many methods for trajectory forecasting, most do not enforce dynamic constraints and do not account for environmental information (e.g., maps). Towards this end, we present Trajectron++, a modular, graph-structured recurrent model that forecasts the trajectories of a general number of diverse agents while incorporating agent dynamics and heterogeneous data (e.g., semantic maps). Trajectron++ is designed to be tightly integrated with robotic planning and control frameworks; for example, it can produce predictions that are optionally conditioned on ego-agent motion plans. We demonstrate its performance on several challenging real-world trajectory forecasting datasets, outperforming a wide array of state-ofthe-art deterministic and generative methods.

Level 5 Autonomous Driving, a technology that a fully automated vehicle (AV) requires no human intervention, has raised serious concerns on safety and stability before widespread use. The capability of understanding and predicting future motion trajectory of road objects can help AV plan a path that is safe and easy to control. In this paper, we propose a network architecture that parallelizes multiple convolutional neural network backbones and fuses features to make multi-mode trajectory prediction. In the 2020 ICRA Nuscene Prediction challenge, our model ranks 15th on the leaderboard across all teams.

Motion prediction systems aim to capture the future behavior of traffic scenarios enabling autonomous vehicles to perform safe and efficient planning. The evolution of these scenarios is highly uncertain and depends on the interactions of agents with static and dynamic objects in the scene. GNN-based approaches have recently gained attention as they are well suited to naturally model these interactions. However, one of the main challenges that remains unexplored is how to address the complexity and opacity of these models in order to deal with the transparency requirements for autonomous driving systems, which includes aspects such as interpretability and explainability. In this work, we aim to improve the explainability of motion prediction systems by using different approaches. First, we propose a new Explainable Heterogeneous Graph-based Policy (XHGP) model based on an heterograph representation of the traffic scene and lane-graph traversals, which learns interaction behaviors using object-level and type-level attention. This learned attention provides information about the most important agents and interactions in the scene. Second, we explore this same idea with the explanations provided by GNNExplainer. Third, we apply counterfactual reasoning to provide explanations of selected individual scenarios by exploring the sensitivity of the trained model to changes made to the input data, i.e., masking some elements of the scene, modifying trajectories, and adding or removing dynamic agents. The explainability analysis provided in this paper is a first step towards more transparent and reliable motion prediction systems, important from the perspective of the user, developers and regulatory agencies. The code to reproduce this work is publicly available at https://github.com/sancarlim/Explainable-MP/tree/v1.1.

Modern autonomous driving system is characterized as modular tasks in sequential order, i.e., perception, prediction and planning. As sensors and hardware get improved, there is trending popularity to devise a system that can perform a wide diversity of tasks to fulfill higher-level intelligence. Contemporary approaches resort to either deploying standalone models for individual tasks, or designing a multi-task paradigm with separate heads. These might suffer from accumulative error or negative transfer effect. Instead, we argue that a favorable algorithm framework should be devised and optimized in pursuit of the ultimate goal, i.e. planning of the self-driving-car. Oriented at this goal, we revisit the key components within perception and prediction. We analyze each module and prioritize the tasks hierarchically, such that all these tasks contribute to planning (the goal). To this end, we introduce Unified Autonomous Driving (UniAD), the first comprehensive framework up-to-date that incorporates full-stack driving tasks in one network. It is exquisitely devised to leverage advantages of each module, and provide complementary feature abstractions for agent interaction from a global perspective. Tasks are communicated with unified query design to facilitate each other toward planning. We instantiate UniAD on the challenging nuScenes benchmark. With extensive ablations, the effectiveness of using such a philosophy is proven to surpass previous state-of-the-arts by a large margin in all aspects. The full suite of codebase and models would be available to facilitate future research in the community.

Behavior prediction in dynamic, multi-agent systems is an important problem in the context of self-driving cars, due to the complex representations and interactions of road components, including moving agents (e.g. pedestrians and vehicles) and road context information (e.g. lanes, traffic lights). This paper introduces VectorNet, a hierarchical graph neural network that first exploits the spatial locality of individual road components represented by vectors and then models the high-order interactions among all components. In contrast to most recent approaches, which render trajectories of moving agents and road context information as bird-eye images and encode them with convolutional neural networks (ConvNets), our approach operates on a vector representation. By operating on the vectorized high definition (HD) maps and agent trajectories, we avoid lossy rendering and computationally intensive ConvNet encoding steps. To further boost VectorNet's capability in learning context features, we propose a novel auxiliary task to recover the randomly masked out map entities and agent trajectories based on their context. We evaluate VectorNet on our in-house behavior prediction benchmark and the recently released Argoverse forecasting dataset. Our method achieves on par or better performance than the competitive rendering approach on both benchmarks while saving over 70% of the model parameters with an order of magnitude reduction in FLOPs. It also outperforms the state of the art on the Argoverse dataset.

自动驾驶的运动预测是一项艰巨的任务，因为复杂的驾驶场景导致静态和动态输入的异质组合。这是一个开放的问题，如何最好地表示和融合有关道路几何，车道连接，时变的交通信号状态以及动态代理的历史及其相互作用的历史。为了模拟这一不同的输入功能集，许多提出的方法旨在设计具有多种模态模块的同样复杂系统。这导致难以按严格的方式进行扩展，扩展或调整的系统以进行质量和效率。在本文中，我们介绍了Wayformer，这是一个基于注意力的运动架构，用于运动预测，简单而均匀。 Wayformer提供了一个紧凑的模型描述，该描述由基于注意力的场景编码器和解码器组成。在场景编码器中，我们研究了输入方式的早期，晚和等级融合的选择。对于每种融合类型，我们通过分解的注意力或潜在的查询关注来探索策略来折衷效率和质量。我们表明，尽管早期融合的结构简单，但不仅是情感不可知论，而且还取得了最先进的结果。

预测周围动态剂的未来轨迹是自动驾驶中的必要要求。这些轨迹主要取决于周围的静态环境以及这些动态剂的过去运动。此外，代理意图的多模式性质使轨迹预测问题更具挑战性。所有现有模型都同样考虑目标剂以及周围的剂，而无需考虑物理特性的变化。在本文中，我们为自动驾驶中的多模式轨迹预测提供了一个新颖的基于深度学习的框架，该框架考虑了目标及周围车辆的物理特性，例如对象类及其物理尺寸通过加权注意模块，从而改善预测的准确性。我们的模型在Nuscenes轨迹预测基准测试中取得了最高的结果，这些模型是使用栅格图来输入环境信息的模型。此外，我们的模型能够实时运行，达到300 fps的高推理率。

自我监督学习（SSL）是一种新兴技术，已成功地用于培训卷积神经网络（CNNS）和图形神经网络（GNNS），以进行更可转移，可转换，可推广和稳健的代表性学习。然而，很少探索其对自动驾驶的运动预测。在这项研究中，我们报告了将自学纳入运动预测的首次系统探索和评估。我们首先建议研究四项新型的自我监督学习任务，以通过理论原理以及对挑战性的大规模argoverse数据集进行运动预测以及定量和定性比较。其次，我们指出，基于辅助SSL的学习设置不仅胜过预测方法，这些方法在性能准确性方面使用变压器，复杂的融合机制和复杂的在线密集目标候选优化算法，而且具有较低的推理时间和建筑复杂性。最后，我们进行了几项实验，以了解为什么SSL改善运动预测。代码在\ url {https://github.com/autovision-cloud/ssl-lanes}上开源。

在这项工作中，我们提出了一种新的多模态多代理轨迹预测架构，专注于使用图形表示的地图和交互建模。出于地图建模的目的，我们将丰富的拓扑结构捕获到基于向量的星形图中，使代理能够直接参加用于代表地图的折线上的相关区域。我们表示此架构Starnet，并将其集成在单次代理预测设置中。作为主要结果，我们将此架构扩展到联合场景级预测，同时产生多个代理的预测。联合赛斯网的关键思想在自己的参考框中将一个代理的意识与其他代理人的观点察觉到。我们通过蒙面的自我关注实现这一目标。两个提出的架构都建立在我们以前的工作中介绍的动作空间预测框架之上，这确保了运动学上可行的轨迹预测。我们评估了富含互动的IND和交互数据集的方法，其中STARNET和联合星网实现了最先进的技术。

本文提出了一个新型的深度学习框架，用于多模式运动预测。该框架由三个部分组成：经常性神经网络，以处理目标代理的运动过程，卷积神经网络处理栅格化环境表示以及一种基于距离的注意机制，以处理不同代理之间的相互作用。我们在大规模的真实驾驶数据集，Waymo Open Motion数据集上验证了所提出的框架，并将其性能与标准测试基准上的其他方法进行比较。定性结果表明，我们的模型给出的预测轨迹是准确，多样的，并且根据道路结构。标准基准测试的定量结果表明，我们的模型在预测准确性和其他评估指标方面优于其他基线方法。拟议的框架是2021 Waymo Open DataSet运动预测挑战的第二名。

交通参与者的运动预测对于安全和强大的自动化驾驶系统至关重要，特别是在杂乱的城市环境中。然而，由于复杂的道路拓扑以及其他代理的不确定意图，这是强大的挑战。在本文中，我们介绍了一种基于图形的轨迹预测网络，其命名为双级预测器（DSP），其以分层方式编码静态和动态驾驶环境。与基于光栅状地图或稀疏车道图的方法不同，我们将驾驶环境视为具有两层的图形，专注于几何和拓扑功能。图形神经网络（GNNS）应用于提取具有不同粒度级别的特征，随后通过基于关注的层间网络聚合，实现更好的本地全局特征融合。在最近的目标驱动的轨迹预测管道之后，提取了目标代理的高可能性的目标候选者，并在这些目标上产生预测的轨迹。由于提出的双尺度上下文融合网络，我们的DSP能够产生准确和人类的多模态轨迹。我们评估了大规模协会运动预测基准测试的提出方法，实现了有希望的结果，优于最近的最先进的方法。

轨迹预测和行为决策是自动驾驶汽车的两项重要任务，他们需要对环境环境有良好的了解；通过参考轨迹预测的输出，可以更好地做出行为决策。但是，大多数当前解决方案分别执行这两个任务。因此，提出了结合多个线索的联合神经网络，并将其命名为整体变压器，以预测轨迹并同时做出行为决策。为了更好地探索线索之间的内在关系，网络使用现有知识并采用三种注意力机制：稀疏的多头类型用于减少噪声影响，特征选择稀疏类型，可最佳地使用部分先验知识，并与Sigmoid多头激活类型，用于最佳使用后验知识。与其他轨迹预测模型相比，所提出的模型具有更好的综合性能和良好的解释性。感知噪声稳健性实验表明，所提出的模型具有良好的噪声稳健性。因此，结合多个提示的同时轨迹预测和行为决策可以降低计算成本并增强场景与代理之间的语义关系。

预测场景中代理的未来位置是自动驾驶中的一个重要问题。近年来，在代表现场及其代理商方面取得了重大进展。代理与场景和彼此之间的相互作用通常由图神经网络建模。但是，图形结构主要是静态的，无法表示高度动态场景中的时间变化。在这项工作中，我们提出了一个时间图表示，以更好地捕获流量场景中的动态。我们用两种类型的内存模块补充表示形式。一个专注于感兴趣的代理，另一个专注于整个场景。这使我们能够学习暂时意识的表示，即使对多个未来进行简单回归，也可以取得良好的结果。当与目标条件预测结合使用时，我们会显示出更好的结果，可以在Argoverse基准中达到最先进的性能。

在智能系统（例如自动驾驶和机器人导航）中，轨迹预测一直是一个长期存在的问题。最近在大规模基准测试的最新模型一直在迅速推动性能的极限，主要集中于提高预测准确性。但是，这些模型对效率的强调较少，这对于实时应用至关重要。本文提出了一个名为Gatraj的基于注意力的图形模型，其预测速度要高得多。代理的时空动力学，例如行人或车辆，是通过注意机制建模的。代理之间的相互作用是通过图卷积网络建模的。我们还实施了拉普拉斯混合物解码器，以减轻模式崩溃，并为每个代理生成多种模式预测。我们的模型以在多个开放数据集上测试的更高预测速度与最先进的模型相同的性能。

Motion prediction is highly relevant to the perception of dynamic objects and static map elements in the scenarios of autonomous driving. In this work, we propose PIP, the first end-to-end Transformer-based framework which jointly and interactively performs online mapping, object detection and motion prediction. PIP leverages map queries, agent queries and mode queries to encode the instance-wise information of map elements, agents and motion intentions, respectively. Based on the unified query representation, a differentiable multi-task interaction scheme is proposed to exploit the correlation between perception and prediction. Even without human-annotated HD map or agent's historical tracking trajectory as guidance information, PIP realizes end-to-end multi-agent motion prediction and achieves better performance than tracking-based and HD-map-based methods. PIP provides comprehensive high-level information of the driving scene (vectorized static map and dynamic objects with motion information), and contributes to the downstream planning and control. Code and models will be released for facilitating further research.

为了安全地在各种复杂的交通情况下进行导航，自动驾驶系统通常配备了运动预测模块，为下游计划模块提供重要信息。对于现实世界应用应用程序，运动预测模型的准确性和延迟都是必不可少的。在本报告中，我们提出了一个有效而有效的解决方案，该解决方案是2022年Argoverse 2运动预测挑战中的第三名。

许多现有的自动驾驶范式涉及多个任务的多个阶段离散管道。为了更好地预测控制信号并增强用户安全性，希望从联合时空特征学习中受益的端到端方法是可取的。尽管基于激光雷达的输入或隐式设计有一些开创性的作品，但在本文中，我们在可解释的基于视觉的设置中提出了问题。特别是，我们提出了一种空间性特征学习方案，以同时同时进行感知，预测和计划任务的一组更具代表性的特征，称为ST-P3。具体而言，提出了一种以自我为中心的积累技术来保留3D空间中的几何信息，然后才能感知鸟类视图转化。设计了双重途径建模，以考虑将来的预测，以将过去的运动变化考虑到过去。引入了基于时间的精炼单元，以弥补识别基于视觉的计划的元素。据我们所知，我们是第一个系统地研究基于端视力的自主驾驶系统的每个部分。我们在开环Nuscenes数据集和闭环CARLA模拟上对以前的最先进的方法进行基准测试。结果显示了我们方法的有效性。源代码，模型和协议详细信息可在https://github.com/openperceptionx/st-p3上公开获得。