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参考资料来源:《A Real-Time Motion Planner with Trajectory Optimization forAutonomous Vehicles》一文
注:本文章在于《Optimal Vehicle Path Planning Using Quadratic Optimization for Baidu Apollo Open Platform》一文的解读,大家在学习过程中请关注以下几个问题:
多项式螺旋线如上图所示。它代表了一类曲率可以用弧长(对应轨迹的s方向)的多项式函数来表示的曲线簇。
使用三阶或者五阶多项式螺旋线,其曲率
κ
\kappa
κ和轨迹弧长
s
s
s的关系
κ
(
s
)
\kappa(s)
κ(s)如下。
三阶:
κ
(
s
)
=
κ
0
+
κ
1
s
+
κ
2
s
2
+
κ
3
s
3
\kappa(s)=\kappa_{0}+\kappa_{1}s+\kappa_{2}s^2+\kappa_{3}s^3
κ(s)=κ0+κ1s+κ2s2+κ3s3
五阶:
κ
(
s
)
=
κ
0
+
κ
1
s
+
κ
2
s
2
+
κ
3
s
3
+
κ
4
s
4
+
κ
5
s
5
\kappa(s)=\kappa_{0}+\kappa_{1}s+\kappa_{2}s^2+\kappa_{3}s^3+\kappa_{4}s^4+\kappa_{5}s^5
κ(s)=κ0+κ1s+κ2s2+κ3s3+κ4s4+κ5s5
基于这种使用三阶(五阶)螺旋线连接的轨迹,其参数可以通过梯度下降的方法快速有效地进行搜索
该文章依旧采用自然坐标系下解耦规划+多项式螺旋线分别规划path和speed,从而产生多条候选轨迹,后续在采用cost函数进行选择。
采用如上图的path规划手段。蓝色车代表当前车的状态,灰色车代表采样点,红色轨迹代表四次多项式螺旋线,绿色代表三次多项式螺旋线。连接方式:1.当前车与endpoints进行连接(红色);2.不同endpoints间进行连接(绿色)。
path规划中,采样+多项式连接属于老套路,在该文章中比较新颖的是
注:关于这个不同cycles之间的拼接问题,这个先mark住,回头学习完Apollo代码回来再补充,这个论文结论可以先记住。
采用如上图speed规划手段,绿色点代表采样点,蓝色点代表当前状态点,红色为无效曲线(超出了加速度限制),灰色代表有效曲线,关于这个speed规划有如下几个点需要关注
设计如上图的cost函数,各个指标如下,该文章将其分为了静态和动态指标
该文章其余指标大家应该理解都没问题,比较新颖的是有关障碍物的指标
c
o
b
s
s
c_{obs}^s
cobss和
c
o
b
s
d
c_{obs}^d
cobsd,下面详细说明一下障碍物指标的计算过程
使用多个circles代表无人车的结构,这样与传统的包络盒相比,这样的碰撞检测精度更高,因此采用如下公式计算
c
o
b
s
s
c_{obs}^s
cobss和
c
o
b
s
d
c_{obs}^d
cobsd中的
s
i
s_{i}
si和
d
i
d_{i}
di
当无人车和障碍物距离小于某一阈值时,直接给障碍物cost赋值无穷大,否则使用(7)和(8)公式进行计算, g j g_{j} gj是障碍物和覆盖汽车的第 j t h j^th jth, λ o b s s \lambda_{obs}^s λobss和 λ o b s d \lambda_{obs}^d λobsd表示常数。
该文章的planning框架如上,path和speed解耦规划,随后合并轨迹并使用cost函数选择最佳的轨迹(博客2,3所介绍的过程)。紧接着需要对生成的轨迹优化,下面主要说一下轨迹优化的东西。
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