Path Smoother Spline

Сглаженный путь к транспортному средству с помощью интерполяции кубическим сплайном

Библиотека:
Automated Driving Toolbox

Описание

Блок Path Smoother Spline генерирует сглаженный путь к транспортному средству, состоя из последовательности дискретизированных положений, путем подбора кривой входным положениям пути к ссылке к кубическому сплайну. Учитывая входные направления контура ссылки, блок также возвращает направления, которые соответствуют каждому положению.

Используйте этот блок, чтобы преобразовать путь ^{C1-continuous} к пути ^{C2-continuous}. Пути ^{C1-continuous} включают пути Dubins или Reeds-Shepp, которые возвращены планировщиками пути. Для получения дополнительной информации об этих типах пути см. C1-Continuous и Пути C2-Continuous.

Можно использовать возвращенные положения и направления с контроллером транспортного средства, такие как блок Lateral Controller Stanley.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`RefPoses` — Ссылочные положения
M-by-3 матрица [x, y, Θ] векторы

Ссылочные положения транспортного средства вдоль пути в виде M-by-3 матрица [x, y, Θ] векторы, где M является количеством положений.

x и y задают местоположение транспортного средства в метрах. Θ задает угол ориентации транспортного средства в градусах.

Типы данных: single | double

`RefDirections` — Ссылочные направления
M-by-1 вектор-столбец 1 с (движение вперед) и –1s (инвертируют движение),

Ссылочные направления транспортного средства вдоль пути в виде M-by-1 вектор-столбец 1 с (движение вперед) и –1s (инвертируют движение). M является количеством ссылочных направлений. Каждый элемент RefDirections соответствует положению во входном порту RefPoses.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

`Poses` — Дискретизированные положения сглаживавшего пути
N-by-3 матрица [x, y, Θ] векторы

Дискретизированные положения сглаживавшего пути, возвращенного как N-by-3 матрица [x, y, Θ] векторы. N является количеством положений, заданных в параметре Number of output poses.

Значения в Poses имеют совпадающий тип данных как значения во входном порту RefPoses.

`Directions` — Направления движения в каждом выходном положении
N-by-1 вектор-столбец 1 с (движение вперед) и –1s (инвертируют движение),

Направления движения транспортного средства при каждом выходе позируют в Poses, возвращенном как N-by-1 вектор-столбец 1 с (движение вперед) и –1s (противоположное движение). N является количеством положений, заданных в параметре Number of output poses.

Значения в Directions имеют совпадающий тип данных как значения во входном порту RefDirections.

Можно использовать Directions, чтобы задать ссылочный путь транспортного средства. Можно также использовать Directions, наряду с CumLengths и Curvatures, чтобы сгенерировать ссылочный скоростной профиль для транспортного средства. Смотрите блок Velocity Profiler и Автоматизированного Камердинера Парковки в примере Simulink.

`CumLengths` — Совокупные длины пути
N-by-1 вектор-столбец с действительным знаком

Совокупные длины пути при каждом выходе позируют в Poses, возвращенном как N-by-1 вектор-столбец с действительным знаком. N является количеством положений, заданных в параметре Number of output poses. Модули исчисляются в метрах.

Можно использовать CumLengths, наряду с Directions и Curvatures, чтобы сгенерировать ссылочный скоростной профиль для транспортного средства. Смотрите блок Velocity Profiler и Автоматизированного Камердинера Парковки в примере Simulink.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Show CumLengths and Curvatures output ports.

`Curvatures` — Искривления пути со знаком
N-by-1 вектор-столбец с действительным знаком

Искривления пути со знаком при каждом выходе позируют в Poses, возвращенном как N-by-1 вектор-столбец с действительным знаком. N является количеством положений, заданных в параметре Number of output poses. Модули исчисляются в радианах на метр.

Можно использовать Curvatures, наряду с Directions и CumLengths, чтобы сгенерировать ссылочный скоростной профиль для транспортного средства. Смотрите блок Velocity Profiler и Автоматизированного Камердинера Парковки в примере Simulink.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Show CumLengths and Curvatures output ports.

Параметры

развернуть все

`Number of output poses` — Количество сглаженных положений, чтобы возвратиться
100 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Количество сглаженных положений, чтобы возвратиться в выходном порту Poses в виде положительного целого числа. Чтобы увеличить гранулярность возвращенных положений, увеличьте это значение параметров.

`Minimum separation of input poses` — Минимальное разделение между положениями
`1e-3` (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Минимальное разделение между положениями, в метрах в виде положительного действительного скаляра. Если Евклидово (x, y) расстояние между двумя положениями меньше этого значения, то блок использует только одно из этих положений для интерполяции.

`Sample time` Размер шага
-1 (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Шаг расчета блока, в секундах в виде -1 или как положительный действительный скаляр. Значение по умолчанию -1 средние значения, что блок наследовал свой шаг расчета от восходящих блоков.

`Show CumLengths and Curvatures output ports` — Выведите совокупные длины пути и искривления
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выходные порты Curvatures и CumLengths.

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Code Generation` (значение по умолчанию) | `Interpreted Execution`

Code generation — Симулируйте модель с помощью, сгенерировал код C/C++. В первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код C/C++ для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, пока модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска.
Interpreted execution — Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB^®. Эта опция сокращает время запуска. В Interpreted execution режим, можно отладить исходный код блока.

Примеры модели

Автоматизированный камердинер парковки в Simulink

Создайте автоматизированную систему камердинера парковки в Simulink с Automated Driving Toolbox™.

Больше о

развернуть все

^{C1-Continuous} и пути ^{C2-Continuous}

Путь является ^{C1-continuous}, если его производная существует и непрерывна. Пути, которые являются только ^{C1-continuous}, имеют разрывы в своем искривлении. Например, путь, состоявший из сегментов пути Dubins или Reeds-Sheep, имеет разрывы в искривлении в точках, где сегменты присоединяются. Эти разрывы приводят к изменениям направления, которые не являются гладкими достаточно для управления с пассажирами.

Путем является также ^{C2-continuous}, если его вторая производная существует и непрерывна. Пути ^{C2-continuous} имеют непрерывное искривление и являются гладкими достаточно для управления с пассажирами.

Алгоритмы

Алгоритм сглаживания пути интерполирует параметрический кубический сплайн, который проходит через все входные точки положения ссылки. Параметр сплайна является совокупной длиной хорды в этих точках. [1]
Направление касательной сглаживавшего выхода path приблизительно совпадает с углом ориентации транспортного средства при запуске и целевых положениях.

Ссылки

[1] Плавающий предмет, Майкл С. "На Отклонении Параметрического Кубического Сплайна Interpolant от Его Многоугольника Данных". Компьютер помог Геометрическому Проекту. Издание 25, Номер 3, 2008, стр 148–156.

[2] Lepetic, Марко, Грегор Клэнкэр, Игорь Скрянк, Драго Матко и Бостджэн Потокник. "Время Оптимальное Планирование пути, Рассматривая Ускоряющие Пределы". Робототехника и Автономные системы. Издание 45, Числа 3-4, 2003, стр 199–210.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Функции

smoothPathSpline

Блоки

Lateral Controller Stanley | Longitudinal Controller Stanley | Velocity Profiler

Введенный в R2019a

Документация

Path Smoother Spline

Описание