纯跟踪算法Pure Pursuit

纯跟踪算法概述

非完整（Nonholonomic）动力学约束就是假设车辆在运动过程中没有滑移。很多在平坦路面运动的无人车辆或移动机器人都用这种假设设计轨迹跟踪控制器，特别是纯跟踪算法（Pure Pursuit），已经被成功地应用在很多机器人轨迹跟踪控制中，包括2005年DAPAR沙漠挑战赛冠军的斯坦福大学的Stanley赛车。——摘自《无人驾驶车辆模型预测控制》

之所以放在这里介绍，是因为纯跟踪算法是一种基于运动学约束的算法，对该算法的学习可以更好地理解车辆运动学模型。根据上一文档的讲解，我们可以建立后轮速度、前轮偏角和车辆大地坐标系下的位置、航向角的关系，那么我们在忽略轮胎力学、执行机构特性等情况下，就能根据后轮速度和前轮偏角任意控制车辆的速度、位置。本文只讨论横向控制，假设后轮速度恒定，也就是只控制前轮偏角。

纯跟踪算法提出“预瞄距离”的概念，根据预瞄距离寻找目标轨迹中符合条件的目标路径点，判断逻辑就是寻找目标轨迹上哪个点和当前车辆位置（图中的当前后轮位置）的相对距离等于预瞄距离（可以以当前位置为圆心，预瞄距离为半径，画圆，寻找与目标轨迹的交点），则该点就是当前时刻的目标点（图中的目标后轮位置）。控制目标则是计算多大的前轮偏角，可以使当前后轮位置运动到目标后轮位置。

纯跟踪算法原理

这里做一个模型验证，基于上个文档推导的运动学模型，恒定后轮速度，恒定前轮偏