無人車運動規劃,路徑規劃,軌跡規劃的區別和聯絡?

時間 2021-05-29 23:15:38

1樓:HuangTL

路徑規劃( Path Planning)是指在具有障礙物的環境中,按照一定的評價標準,比如路徑長度最短或能量消耗最少原則等,尋找一條從起始狀態到目標狀態的無碰撞路徑。

一般分為全域性路徑規劃和區域性路徑規劃。

全域性路徑規劃功能同時也被視為任務決策規劃的一部分。在大多數情況下,無人系統全域性路徑規劃和任務決策與規劃是相聯絡的,二者結合得到無人車輛的全域性路徑資訊;而區域性路徑規劃則是在無人車輛周圍區域性環境裡進行的。全域性路徑規劃是在地圖已知的情況下,利用已知區域性資訊,如障礙物位置和道路邊界,確定可行和最優的路徑;但是當環境發生變化,如出現未知障礙物時,就必須通過區域性路徑規劃來生成無人車輛的區域性行駛路徑或軌跡。

區域性路徑規劃是在全域性路徑引導下,依據感測器感知到的區域性環境資訊來實時生成車輛所需要行駛的路徑。在規劃過程中不僅要考慮影響當前任務完成的最優原則,如路徑最短、能源消耗最少,或者車輛最安全等,而且還要考慮動態環境帶來的約束問題。

路徑規劃技術的研究重點主要包括環境建模和路徑搜尋策略兩個子問題。

區域性路徑規劃過程中,還需要考慮的乙個重要問題是運動規劃( Motion Planning),即區域性路徑規劃要滿足無人車輛的運動學與動力學約束條件。

無人車輛也存在著路徑(Path)與軌跡( Trajectory)的區分。可以認為軌跡是路徑的一種,即同時考慮空間和時間因素的路徑

路徑與軌跡延續了機械人控制的概念。對於無人車輛來說,全域性路徑點只要包含空間位置資訊即可,也可以包含姿態資訊,而不需要與時間相關,但區域性規劃時,則可以考慮時間資訊。

可以認為軌跡點也是一種路徑點,即當路徑點資訊中加入了時間約束,就可以被稱為軌跡點

從這個角度理解,軌跡規劃就是一種路徑規劃,當路徑規劃過程要滿足無人車輛的縱向和橫向動力學約束時,就成為軌跡規劃。同時無人車輛縱向速度規劃與時間密切相關,而車輛橫向動力學對縱向速度的影響非常大。

2樓:陶然

運動規劃:忽略動力學和各種微分約束,得到路徑跟隨過程中的平移和旋轉;

軌跡規劃:考慮動力學約束,使機械人根據平移和旋轉移動的方法。

Planning Algorithms / Motion Planning

3樓:小雞仔在漫步

我對這個問題的理解是:

路徑規劃:給出你的起點位置,終點位置,障礙物位置,演算法可以算出一條路徑,而且這條路徑是一些離散的點,在用各種B樣條或者各種平滑的方法將這些離散的點連線起來形成一條可行的路徑。

軌跡規劃:因為在路徑規劃中好像不會考慮無人車的動力學模型,約束限制等問題,所以在軌跡規劃中可以根據動力學約束、障礙物約束等,實時的產生控制指令,告訴無人車怎麼運動(運動方向、運動大小等)

所以路徑規劃就是產生一些離散的點告訴飛行器通過這些點就行了。而軌跡規劃是需要告訴飛行器每時每刻以多大的速度、什麼方向通過這個這個點。

4樓:李仁傑

路徑規劃給出的是車輛位置的空間序列(X(s)和Y(s),s是里程station),軌跡規劃給出的是車輛位置的時空序列(X(t)和Y(t))。對於同一條路徑,以不同的速度通過,對於車輛來說其實是不同的軌跡。先規劃路徑再規劃速度(稱為path-velocity decomposition),是軌跡規劃的乙個常用手段,相當於將X(t)和Y(t)寫成了X(s)、Y(s)以及s(t)的引數形式。

當然也有一些軌跡規劃方法是直接規劃X(t)和Y(t),比如基於MPC的方法。

你所說的貝塞爾曲線和多項式曲線(包括樣條曲線、螺旋線等)通常用於確定起點和終點下的區域性路徑規劃,需要進一步進行速度規劃來構成車輛的完整軌跡。運動規劃實際等同於軌跡規劃。

大多數國內外學者分不清path planning和trajectory planning,經常把它們等同為一致。具體可參考MIT的綜述文章《A Survey of Motion Planning and Control Techniques for Self-Driving Urban Vehicles 》。

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