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。

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.

当前的端到端自动驾驶方法要么基于计划的轨迹运行控制器，要么直接执行控制预测，这已经跨越了两条单独研究的研究线。本文看到了它们彼此的潜在相互利益，主动探讨了这两个发展良好的世界的结合。具体而言，我们的集成方法分别有两个用于轨迹计划和直接控制的分支。轨迹分支可以预测未来的轨迹，而控制分支则涉及一种新颖的多步预测方案，以便可以将当前动作与未来状态之间的关系进行推理。连接了两个分支，因此控制分支在每个时间步骤中从轨迹分支接收相应的指导。然后将来自两个分支的输出融合以实现互补的优势。我们的结果在闭环城市驾驶环境中进行了评估，并使用CARLA模拟器具有挑战性的情况。即使有了单眼相机的输入，建议的方法在官方Carla排行榜上排名第一$，超过了其他具有多个传感器或融合机制的复杂候选人。源代码和数据将在https://github.com/openperceptionx/tcp上公开提供。

在鸟眼中学习强大的表现（BEV），以进行感知任务，这是趋势和吸引行业和学术界的广泛关注。大多数自动驾驶算法的常规方法在正面或透视视图中执行检测，细分，跟踪等。随着传感器配置变得越来越复杂，从不同的传感器中集成了多源信息，并在统一视图中代表功能至关重要。 BEV感知继承了几个优势，因为代表BEV中的周围场景是直观和融合友好的。对于BEV中的代表对象，对于随后的模块，如计划和/或控制是最可取的。 BEV感知的核心问题在于（a）如何通过从透视视图到BEV来通过视图转换来重建丢失的3D信息； （b）如何在BEV网格中获取地面真理注释； （c）如何制定管道以合并来自不同来源和视图的特征； （d）如何适应和概括算法作为传感器配置在不同情况下各不相同。在这项调查中，我们回顾了有关BEV感知的最新工作，并对不同解决方案进行了深入的分析。此外，还描述了该行业的BEV方法的几种系统设计。此外，我们推出了一套完整的实用指南，以提高BEV感知任务的性能，包括相机，激光雷达和融合输入。最后，我们指出了该领域的未来研究指示。我们希望该报告能阐明社区，并鼓励对BEV感知的更多研究。我们保留一个活跃的存储库来收集最新的工作，并在https://github.com/openperceptionx/bevperception-survey-recipe上提供一包技巧的工具箱。

以视觉为中心的BEV感知由于其固有的优点，最近受到行业和学术界的关注，包括展示世界自然代表和融合友好。随着深度学习的快速发展，已经提出了许多方法来解决以视觉为中心的BEV感知。但是，最近没有针对这个小说和不断发展的研究领域的调查。为了刺激其未来的研究，本文对以视觉为中心的BEV感知及其扩展进行了全面调查。它收集并组织了最近的知识，并对常用算法进行了系统的综述和摘要。它还为几项BEV感知任务提供了深入的分析和比较结果，从而促进了未来作品的比较并激发了未来的研究方向。此外，还讨论了经验实现细节并证明有利于相关算法的开发。

在本文中，我们提出了一个系统，以培训不仅从自我车辆收集的经验，而且还观察到的所有车辆的经验。该系统使用其他代理的行为来创建更多样化的驾驶场景，而无需收集其他数据。从其他车辆学习的主要困难是没有传感器信息。我们使用一组监督任务来学习一个中间表示，这是对控制车辆的观点不变的。这不仅在训练时间提供了更丰富的信号，而且还可以在推断过程中进行更复杂的推理。了解所有车辆驾驶如何有助于预测测试时的行为，并避免碰撞。我们在闭环驾驶模拟中评估该系统。我们的系统的表现优于公共卡拉排行榜上的所有先前方法，较大的利润率将驾驶得分提高了25，路线完成率提高了24分。我们的方法赢得了2021年的卡拉自动驾驶挑战。代码和数据可在https://github.com/dotchen/lav上获得。

由于安全问题，自动驾驶汽车的大规模部署已不断延迟。一方面，全面的场景理解是必不可少的，缺乏这种理解会导致易受罕见但复杂的交通状况，例如突然出现未知物体。但是，从全球环境中的推理需要访问多种类型的传感器以及多模式传感器信号的足够融合，这很难实现。另一方面，学习模型中缺乏可解释性也会因无法验证的故障原因阻碍安全性。在本文中，我们提出了一个安全增强的自主驾驶框架，称为可解释的传感器融合变压器（Interfuser），以完全处理和融合来自多模式多视图传感器的信息，以实现全面的场景理解和对抗性事件检测。此外，我们的框架是从我们的框架中生成的中间解释功能，该功能提供了更多的语义，并被利用以更好地约束操作以在安全集内。我们在Carla基准测试中进行了广泛的实验，我们的模型优于先前的方法，在公共卡拉排行榜上排名第一。

High-definition (HD) semantic map generation of the environment is an essential component of autonomous driving. Existing methods have achieved good performance in this task by fusing different sensor modalities, such as LiDAR and camera. However, current works are based on raw data or network feature-level fusion and only consider short-range HD map generation, limiting their deployment to realistic autonomous driving applications. In this paper, we focus on the task of building the HD maps in both short ranges, i.e., within 30 m, and also predicting long-range HD maps up to 90 m, which is required by downstream path planning and control tasks to improve the smoothness and safety of autonomous driving. To this end, we propose a novel network named SuperFusion, exploiting the fusion of LiDAR and camera data at multiple levels. We benchmark our SuperFusion on the nuScenes dataset and a self-recorded dataset and show that it outperforms the state-of-the-art baseline methods with large margins. Furthermore, we propose a new metric to evaluate the long-range HD map prediction and apply the generated HD map to a downstream path planning task. The results show that by using the long-range HD maps predicted by our method, we can make better path planning for autonomous vehicles. The code will be available at https://github.com/haomo-ai/SuperFusion.

最近已经提出了3D车道检测的方法，以解决许多自动驾驶场景（上坡/下坡，颠簸等）中不准确的车道布局问题。先前的工作在复杂的情况下苦苦挣扎，因为它们对前视图和鸟类视图（BEV）之间的空间转换以及缺乏现实数据集的简单设计。在这些问题上，我们介绍了Persformer：具有新型基于变压器的空间特征变换模块的端到端单眼3D车道检测器。我们的模型通过参考摄像头参数来参与相关的前视本地区域来生成BEV功能。 Persformer采用统一的2D/3D锚设计和辅助任务，以同时检测2D/3D车道，从而提高功能一致性并分享多任务学习的好处。此外，我们发布了第一个大型现实世界3D车道数据集之一：OpenLane，具有高质量的注释和场景多样性。 OpenLane包含200,000帧，超过880,000个实例级别的车道，14个车道类别，以及场景标签和封闭式对象注释，以鼓励开发车道检测和更多与工业相关的自动驾驶方法。我们表明，在新的OpenLane数据集和Apollo 3D Lane合成数据集中，Persformer在3D车道检测任务中的表现明显优于竞争基线，并且在OpenLane上的2D任务中也与最新的算法相当。该项目页面可在https://github.com/openperceptionx/persformer_3dlane上找到，OpenLane数据集可在https://github.com/openperceptionx/openlane上提供。

3D视觉感知任务，包括基于多相机图像的3D检测和MAP分割，对于自主驾驶系统至关重要。在这项工作中，我们提出了一个称为BeVformer的新框架，该框架以时空变压器学习统一的BEV表示，以支持多个自主驾驶感知任务。简而言之，Bevormer通过通过预定义的网格形BEV查询与空间和时间空间进行交互来利用空间和时间信息。为了汇总空间信息，我们设计了空间交叉注意，每个BEV查询都从相机视图中从感兴趣的区域提取了空间特征。对于时间信息，我们提出暂时的自我注意力，以将历史bev信息偶尔融合。我们的方法在Nuscenes \ texttt {test} set上，以NDS度量为单位达到了新的最新56.9 \％，该设置比以前的最佳艺术高9.0分，并且与基于LIDAR的盆地的性能相当。我们进一步表明，BeVormer明显提高了速度估计的准确性和在低可见性条件下对象的回忆。该代码可在\ url {https://github.com/zhiqi-li/bevformer}中获得。

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.

Accurate localization ability is fundamental in autonomous driving. Traditional visual localization frameworks approach the semantic map-matching problem with geometric models, which rely on complex parameter tuning and thus hinder large-scale deployment. In this paper, we propose BEV-Locator: an end-to-end visual semantic localization neural network using multi-view camera images. Specifically, a visual BEV (Birds-Eye-View) encoder extracts and flattens the multi-view images into BEV space. While the semantic map features are structurally embedded as map queries sequence. Then a cross-model transformer associates the BEV features and semantic map queries. The localization information of ego-car is recursively queried out by cross-attention modules. Finally, the ego pose can be inferred by decoding the transformer outputs. We evaluate the proposed method in large-scale nuScenes and Qcraft datasets. The experimental results show that the BEV-locator is capable to estimate the vehicle poses under versatile scenarios, which effectively associates the cross-model information from multi-view images and global semantic maps. The experiments report satisfactory accuracy with mean absolute errors of 0.052m, 0.135m and 0.251$^\circ$ in lateral, longitudinal translation and heading angle degree.

为了关注自动驾驶工具的点对点导航的任务，我们提出了一种新颖的深度学习模型，该模型接受了端到端和多任务学习的方式，以同时执行感知和控制任务。该模型用于通过按照全球规划器定义的一系列路线来安全地驱动自我车辆。模型的感知部分用于编码RGBD摄像机提供的高维观察数据，同时执行语义分割，语义深度云（SDC）映射以及交通灯状态和停止符号预测。然后，控制零件将解码编码的功能以及GPS和速度计提供的其他信息，以预测带有潜在特征空间的路点。此外，还采用了两名代理来处理这些输出，并制定控制策略，以确定转向，油门和制动的水平为最终动作。在Carla模拟器上评估该模型，其各种情况由正常的对抗情况和不同的风雨制成，以模仿现实世界中的情况。此外，我们对一些最近的模型进行了比较研究，以证明驾驶多个方面的性能是合理的。此外，我们还对SDC映射和多代理进行了消融研究，以了解其角色和行为。结果，即使参数和计算负载较少，我们的模型也达到了最高的驾驶得分。为了支持未来的研究，我们可以在https://github.com/oskarnatan/end-to-end-drive上分享我们的代码。

Making safe and human-like decisions is an essential capability of autonomous driving systems and learning-based behavior planning is a promising pathway toward this objective. Distinguished from existing learning-based methods that directly output decisions, this work introduces a predictive behavior planning framework that learns to predict and evaluate from human driving data. Concretely, a behavior generation module first produces a diverse set of candidate behaviors in the form of trajectory proposals. Then the proposed conditional motion prediction network is employed to forecast other agents' future trajectories conditioned on each trajectory proposal. Given the candidate plans and associated prediction results, we learn a scoring module to evaluate the plans using maximum entropy inverse reinforcement learning (IRL). We conduct comprehensive experiments to validate the proposed framework on a large-scale real-world urban driving dataset. The results reveal that the conditional prediction model is able to forecast multiple possible future trajectories given a candidate behavior and the prediction results are reactive to different plans. Moreover, the IRL-based scoring module can properly evaluate the trajectory proposals and select close-to-human ones. The proposed framework outperforms other baseline methods in terms of similarity to human driving trajectories. Moreover, we find that the conditional prediction model can improve both prediction and planning performance compared to the non-conditional model, and learning the scoring module is critical to correctly evaluating the candidate plans to align with human drivers.

We propose a model that, given multi-view camera data (left), infers semantics directly in the bird's-eye-view (BEV) coordinate frame (right). We show vehicle segmentation (blue), drivable area (orange), and lane segmentation (green). These BEV predictions are then projected back onto input images (dots on the left).

不确定性在未来预测中起关键作用。未来是不确定的。这意味着可能有很多可能的未来。未来的预测方法应涵盖坚固的全部可能性。在自动驾驶中，涵盖预测部分中的多种模式对于做出安全至关重要的决策至关重要。尽管近年来计算机视觉系统已大大提高，但如今的未来预测仍然很困难。几个示例是未来的不确定性，全面理解的要求以及嘈杂的输出空间。在本论文中，我们通过以随机方式明确地对运动进行建模并学习潜在空间中的时间动态，从而提出了解决这些挑战的解决方案。

现有的自动驾驶管道将感知模块与预测模块分开。这两个模块通过手工挑选的功能（例如代理框和轨迹）作为接口进行通信。由于这种分离，预测模块仅从感知模块接收部分信息。更糟糕的是，感知模块的错误会传播和积累，从而对预测结果产生不利影响。在这项工作中，我们提出了VIP3D，这是一种视觉轨迹预测管道，利用原始视频的丰富信息来预测场景中代理的未来轨迹。VIP3D在整个管道中采用稀疏的代理查询，使其完全可区分和可解释。此外，我们为这项新型的端到端视觉轨迹预测任务提出了评估度量。Nuscenes数据集的广泛实验结果表明，VIP3D在传统管道和以前的端到端模型上的强劲性能。

鉴于其经济性与多传感器设置相比，从单眼输入中感知的3D对象对于机器人系统至关重要。它非常困难，因为单个图像无法提供预测绝对深度值的任何线索。通过双眼方法进行3D对象检测，我们利用了相机自我运动提供的强几何结构来进行准确的对象深度估计和检测。我们首先对此一般的两视案例进行了理论分析，并注意两个挑战：1）来自多个估计的累积错误，这些估计使直接预测棘手； 2）由静态摄像机和歧义匹配引起的固有难题。因此，我们建立了具有几何感知成本量的立体声对应关系，作为深度估计的替代方案，并以单眼理解进一步补偿了它，以解决第二个问题。我们的框架（DFM）命名为深度（DFM），然后使用已建立的几何形状将2D图像特征提升到3D空间并检测到其3D对象。我们还提出了一个无姿势的DFM，以使其在摄像头不可用时可用。我们的框架在Kitti基准测试上的优于最先进的方法。详细的定量和定性分析也验证了我们的理论结论。该代码将在https://github.com/tai-wang/depth-from-motion上发布。

相应地预测周围交通参与者的未来状态，并计划安全，平稳且符合社会的轨迹对于自动驾驶汽车至关重要。当前的自主驾驶系统有两个主要问题：预测模块通常与计划模块解耦，并且计划的成本功能很难指定和调整。为了解决这些问题，我们提出了一个端到端的可区分框架，该框架集成了预测和计划模块，并能够从数据中学习成本函数。具体而言，我们采用可区分的非线性优化器作为运动计划者，该运动计划将神经网络给出的周围剂的预测轨迹作为输入，并优化了自动驾驶汽车的轨迹，从而使框架中的所有操作都可以在框架中具有可观的成本，包括成本功能权重。提出的框架经过大规模的现实驾驶数据集进行了训练，以模仿整个驾驶场景中的人类驾驶轨迹，并在开环和闭环界面中进行了验证。开环测试结果表明，所提出的方法的表现优于各种指标的基线方法，并提供以计划为中心的预测结果，从而使计划模块能够输出接近人类的轨迹。在闭环测试中，提出的方法表明能够处理复杂的城市驾驶场景和鲁棒性，以抵抗模仿学习方法所遭受的分配转移。重要的是，我们发现计划和预测模块的联合培训比在开环和闭环测试中使用单独的训练有素的预测模块进行计划要比计划更好。此外，消融研究表明，框架中的可学习组件对于确保计划稳定性和性能至关重要。

Bird's Eye View（BEV）语义分割在自动驾驶的空间传感中起着至关重要的作用。尽管最近的文献在BEV MAP的理解上取得了重大进展，但它们都是基于基于摄像头的系统，这些系统难以处理遮挡并检测复杂的交通场景中的遥远对象。车辆到车辆（V2V）通信技术使自动驾驶汽车能够共享感应信息，与单代理系统相比，可以显着改善感知性能和范围。在本文中，我们提出了Cobevt，这是可以合作生成BEV MAP预测的第一个通用多代理多机构感知框架。为了有效地从基础变压器体系结构中的多视图和多代理数据融合相机功能，我们设计了融合的轴向注意力或传真模块，可以捕获跨视图和代理的局部和全局空间交互。 V2V感知数据集OPV2V的广泛实验表明，COBEVT实现了合作BEV语义分段的最新性能。此外，COBEVT被证明可以推广到其他任务，包括1）具有单代理多摄像机的BEV分割和2）具有多代理激光雷达系统的3D对象检测，并实现具有实时性能的最新性能时间推理速度。