End-to-end driving with a deep learning neural network (DNN) has become a rapidly growing paradigm of autonomous driving in industry and academia. Yet safety measures and interpretability still pose challenges to this paradigm. We propose an end-to-end driving algorithm that integrates multi-task DNN, path prediction, and control models in a pipeline of data flow from sensory devices through these models to driving decisions. It provides quantitative measures to evaluate the holistic, dynamic, and real-time performance of end-to-end driving systems, and thus allows to quantify their safety and interpretability. The DNN is a modified UNet, a well known encoder-decoder neural network of semantic segmentation. It consists of one segmentation, one regression, and two classification tasks for lane segmentation, path prediction, and vehicle controls. We present three variants of the modified UNet architecture having different complexities, compare them on different tasks in four static measures for both single and multi-task (MT) architectures, and then identify the best one by two additional dynamic measures in real-time simulation. We also propose a learning- and model-based longitudinal controller using model predictive control method. With the Stanley lateral controller, our results show that MTUNet outperforms an earlier modified UNet in terms of curvature and lateral offset estimation on curvy roads at normal speed, which has been tested in a real car driving on real roads.


翻译:通过深层学习神经网络(DNN),端到端驱动已成为工业和学术界自主驱动的快速增长模式。但安全措施和可解释性仍对这一模式构成挑战。我们提议了一个端到端驱动算法,将多任务DNN、路径预测和控制模型纳入从感官设备流到这些模型驱动决定的数据管道中。它提供了定量措施,以评价端到端驱动系统的整体、动态和实时性能,从而可以量化其安全和可解释性。DNN是一个经修改的UNet,这是一个众所周知的语义分割的编码脱coder神经网络。它包括一个分层、一个回归和两个分类任务,用于分道径、路径预测和车辆控制。我们提出了三个变异的经修改的UNet结构结构,在四个静态计量中比较它们的整体性、动态和动态驱动功能,然后通过实时模拟中的两项动态措施来确定最佳的一。我们还提议用一个真正的学习和模型模拟的长程路变动模型来模拟。我们还提议了一个学习和模型式的长路变后路变的模型,用来显示联合国前路变的模型。

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