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曲線插值擬合算法在曲線平滑控制及優(yōu)化方面有顯著的優(yōu)勢,按照曲線生成方式及其種類可分為:基于插值的規(guī)劃算法、基于特殊曲線的規(guī)劃算法及基于優(yōu)化的規(guī)劃算法三類,該類算法在自動(dòng)駕駛等L域有著廣泛的應(yīng)用。 插值多項(xiàng)式曲線Chang等人提出QPMI (Quadratic Polynomial and Membership Interpolation)算法可創(chuàng)建無碰撞、無龍格現(xiàn)象的曲率連續(xù)曲線,并使用Pan算法檢測曲線碰撞點(diǎn)位置,并通過增加子錨點(diǎn)以重規(guī)劃無碰撞路徑,但在復(fù)雜擁擠環(huán)境下的碰撞檢測及重規(guī)劃成本較G[2]。 Werling等人基于道路建立Frenet坐標(biāo)系,將無人車運(yùn)動(dòng)分解為縱向、橫向運(yùn)動(dòng),并分別建立路程-時(shí)間的五次多項(xiàng)式方程,考慮避障約束、舒適度等因素及其長期運(yùn)動(dòng)模式(換道、合并等)設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),結(jié)合始末運(yùn)動(dòng)狀態(tài),輸出Z佳運(yùn)動(dòng)控制量[3]。 貝塞爾曲線Han等人綜合局部柵格圖中的全局路徑及障礙物影響以確定控制點(diǎn),生成無碰撞的四階貝塞爾曲線作為局部路徑,并使用PID控制器根據(jù)曲線[6]。 González等人針對單岔口、連續(xù)岔口場景使用三階貝塞爾曲線過渡,并提出曲率評估權(quán)重算法調(diào)節(jié)控制點(diǎn)以保證曲線曲率(起始點(diǎn)、終止點(diǎn)及中間段)連續(xù)且滿足Z大曲率約束,并被集成到RITS自動(dòng)駕駛系統(tǒng)[7]。 樣條曲線Elbanhawi等人針對類車機(jī)器人提出B樣條曲線與RRT相結(jié)合的方法,利用B樣條曲線平滑性好的特點(diǎn)以降低搜索維度,快速生成適用于輪式機(jī)器人的曲率連續(xù)曲線[8]。 NURBS曲線是特殊的B樣條曲線,Belaidi等人針對移動(dòng)機(jī)器人在三維環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問題,采用NURBS曲線生成平滑的路徑[9]。
總體而言,基于插值擬合算法已經(jīng)能夠在諸多場景下的規(guī)劃生成一條無碰撞路徑,且應(yīng)用較為廣泛,比如TEB算法就被作為ROS navigation stack中l(wèi)ocal planner的算法之一,Dubins曲線或R&S曲線常被應(yīng)用于自動(dòng)泊車L域。隨著諸多學(xué)者的改進(jìn)升J,基于插值擬合算法的實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性逐漸提升,但多數(shù)算法仍存在優(yōu)化計(jì)算容易陷入局部Z小值、計(jì)算復(fù)雜等問題,但隨著硬件計(jì)算能力的提升,相關(guān)算法已經(jīng)被應(yīng)用于實(shí)際。
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