前言
   近年來，自動駕駛的核心技術不斷取得突破、基礎支撐條件逐步完善、產業生態日臻活躍，人類的出行方式正發生著深刻變革。自動駕駛的決策規劃模塊直接決定了車輛的具體運動行為，是直接體現車輛行駛智慧水平的關鍵環節。
   目前市面上自動駕駛的技術資料不少，但聚焦於決策規劃技術的著作不多。考慮到目前國內缺乏成體繫介紹自動駕駛決策規劃方法的文獻，我們在2019年底受鐵道出版社邀請簽署了此書的出版合同。對於初學者而言，一本好書能使讀者迅速了解自動駕駛決策規劃的總體知識脈絡，掌握宏觀架構與微觀算法的設置動機。在這一問題上，我們認為自動駕駛決策規劃技術成熟度較高，一些業界公認的解決方案背後蘊含著深刻的哲理，對這些哲理的剖析甚至比解決方案本身還要重要，而僅僅羅列技術方案會使得讀者不知其所以然，自然也難以活學活用，舉一反三。對於富有經驗的從業工程師而言，一本好書要與讀者的工程實踐經驗產生共鳴，使其從全新的理論高度繫統性地梳理零碎的工程經驗，提升理論功底。對於研究人員而言，一本好書能夠指引富有前瞻性的研究方向，啟迪新的研究機遇。在撰寫本書的過程中，我們始終顧及這三方面因素，致力於為產業界與學術界貢獻一部成體繫的高質量專著。
   自動駕駛決策規劃模塊終輸出一條軌跡。車輛作為典型的運動體，其軌跡規劃任務適合采用控制問題的形式來描述，因此從本質上來講，決策規劃模塊解決的是控制問題的高質量、高效率求解問題。在數值求解控制問題過程中，所涉及的梯度優化算法一般不具備全局尋優能力，梯度優化的初始解決定了終軌跡的全局性，而尋覓高質量初始解這一前置環節即是所謂的決策。從這一意義上來講，決策規劃中的決策是手段，而規劃是目的。本書以控制問題的求解為主線，通過逐一處理求解過程中遭遇的困難，以易於認知的順序敘述具體方法——這一理念是本書章節安排的重要依據。
   筆者自2013年起一直從事自動駕駛決策規劃方法研究至今。博士學位論文以《復雜約束下自動駕駛車輛運動規劃的計算控制方法研究》為題，在獲得博士學位後曾在自動駕駛決策規劃算法工程師崗位全職工作近2年，在2020年底以此書初稿為教材於湖南大學開設研究生課程“自動駕駛決策規劃理論”，因此具有研究基礎、實踐經驗與教學心得；本書的其他幾名著者均長期從事自主無人繫統的決策規劃與控制方面研究工作，他們將自己豐富的研究經驗貢獻了出來：我們自認為有能力寫好這本書。
  自動駕駛決策規劃技術早起源於輪式機器人在室內復雜場景中的運動規劃研究工作。遵循技術發展的客觀歷程，本書第2~5章聚焦於復雜非結構化的室內停車場場景，介紹自動駕駛車輛的泊車決策規劃方法。第6~8章聚焦於乘用車在結構化道路場景中巡航行駛任務。與剛體車輛相比，以卡車為典型代表的拖掛車在礦山、港口等半封閉特殊環境中作業，因此有望更早實現自動駕駛：第9章將乘用車的決策規劃技術遷移至多體拖掛車，扼要地闡述了拖掛車在復雜非結構化場景中的決策規劃方法。第10章聚焦於多輛自動駕駛汽車協同行駛的情形，在幾類典型場景中給出了解決方案。在第11章中，分享了自動駕駛決策規劃理論在工程實踐中的經驗。第12章提供了百度Apollo開放平臺的安裝方法及在其仿真器中實現決策規劃算法的操作步驟。後，第13章提供了一些開放式的思考題，便於讀者檢驗閱讀本書的效果。
   在撰寫具體內容時，我們注重體現各章節之間的差異性，從而避免贅述、突出重點。在泊車板塊，主要介紹決策規劃基本架構、計算控制方法與采樣搜索方法的實現步驟等基本內容。在道路巡航行駛板塊，側重於闡述其與泊車場景的差異，即引入Frenet坐標繫導致的問題模型與求解方法的變化。在多體車輛板塊，主要圍繞著多體車輛運動學模型的復雜特性展開介紹。多車協同行駛板塊，主要關注如何降低踫撞躲避約束條件的規模與復雜程度。實踐板塊闡述了決策規劃算法在具體代碼實現階段的經驗以及自動駕駛開源平臺的基本使用方法。
   本書適合有意願涉足自動駕駛車輛決策規劃領域的技術人員及本科/研究生，可作為學習自動駕駛決策規劃知識的本教材。本書同樣適合從業多年的資深算法工程師閱讀，從而夯實理論功底。
   在此感謝李力教授、Tankut Acarman教授、邵之江教授、李曉輝研究員、張亮亮博士、葉顯明博士、陳文成博士、郭宇晴博士、大方博士、Oskar Ljungqvist博士、陳建興工程師、王玉猛工程師等人，他們就本書技術細節與我們進行了富有啟發性的討論。岑杭傑、唐仕祺、王佳龍、李磊等學生為書稿的創作提供了素材。尹鵬飛、成昌巍等熱心讀者為本書初稿提出了修改建議。湖南智能駕駛研究院（希迪智駕）、中車株洲電力機車研究所有限公司、劢微機器人科技（深圳）有限公司、Quanser公司以及湖南省交通工程學會智能網聯專委會為本書的出版提供了支持。本書的出版得到中央高校基本科研業務費（項目號531118010509）、國家自然科學基金（項目號62103139）、國家自然科學基金重點項目（項目號61833013）以及湖南大學2021年度教材建設項目資助，在此一並致謝。
   限於著者的學識與研究水平，加之書稿編寫經驗不足，本書難免有疏漏之處，懇請各位同行讀者不吝指正。

李柏
2021年10月