referencePathFrenet

Сглаженный ссылочный путь соответствует к waypoints

Описание

referencePathFrenet возразите соответствует сглаженной, кусочной, непрерывной кривой к набору waypoints, данного как [x y] или [x y theta]. После подбора кривой, точек вдоль кривой, точки контура описываются как [x y theta kappa dkappa s], где:

  • x y и theta— SE (2) состояние, описанное в глобальных координатах, с x и y в метрах и theta в радианах

  • kappa — Искривление или инверсия радиуса, в метрах

  • dkappa — Производная искривления относительно длины дуги в метрах в секунду

  • s — Длина дуги или расстояние вдоль пути от источника пути, в метрах

Depiction of global Frenet coordinates

Используя этот объект, преобразуйте траектории между глобальной переменной и системами координат Frenet, интерполируйте состояния вдоль пути на основе длины дуги и запросите самую близкую точку на пути от глобального состояния.

Объект описывает состояния Френета как вектор из формы [S dS ddS L dL ddL], где S длина дуги и L перпендикулярное отклонение от направления ссылочного пути. Производные S относительно времени. Производные L относительно длины дуги, S.

Depiction of Frenet states relative to a reference path

Создание

Описание

пример

refPathObj = referencePathFrenet(waypoints) соответствует кусочному, непрерывному набору кривых к заданному waypoints. waypoints аргумент устанавливает Waypoints свойство.

refPathObj = referencePathFrenet(waypoints,'DiscretizationDistance',discretionDist) соответствует кусочному, непрерывному набору кривых к waypoints использование заданного расстояния между интерполированными точками контура. discretionDist аргумент устанавливает DiscretizationDistance свойство.

Свойства

развернуть все

Длина дуги между интерполированными точками контура в виде положительной скалярной величины в метрах. Объект использует интерполированные точки контура, чтобы ускорить эффективность функций преобразования frenet2global и global2frenet. Меньшее расстояние дискретизации может улучшить точность за счет памяти и вычислительного КПД.

Типы данных: single | double

Предварительно произведенные точки вдоль пути в виде P-by-2 матрица со строками формы [x y] или P-by-3 матрица со строками формы [x y theta]. Задайте x и y в метрах и theta в радианах. P является количеством предварительно произведенных точек, и должен быть больше или быть равен два

Типы данных: single | double

Функции объекта

closestPointНайдите самую близкую точку на ссылочном пути к глобальной точке
frenet2globalПреобразуйте состояния Frenet в глобальные состояния
global2frenetПреобразуйте глобальные состояния в состояния Frenet
interpolateИнтерполируйте ссылочный путь на обеспеченных длинах дуги
showОтобразите ссылочный путь на рисунке

Примеры

свернуть все

Сгенерируйте альтернативные траектории для ссылочного использования пути координаты Frenet. Задайте различную начальную букву и конечные состояния для ваших траекторий. Настройте свои состояния на основе сгенерированных траекторий.

Сгенерируйте ссылочный путь от набора waypoints. Создайте trajectoryGeneratorFrenet объект от ссылочного пути.

waypoints = [0 0; ...
	50 20; ...
	100 0; ...
	150 10];
refPath = referencePathFrenet(waypoints);
connector = trajectoryGeneratorFrenet(refPath);

Сгенерируйте пять вторых траекторий между источником пути и точкой 30 m вниз путь, как Frenet утверждает.

initState = [0 0 0 0 0 0];  % [S ds ddS L dL ddL]
termState = [30 0 0 0 0 0]; % [S ds ddS L dL ddL]
[~,trajGlobal] = connect(connector,initState,termState,5);

Отобразите траекторию в глобальных координатах.

show(refPath);
hold on
axis equal
plot(trajGlobal.Trajectory(:,1),trajGlobal.Trajectory(:,2),'b')
legend(["Waypoints","Reference Path","Trajectory to 30m"])

Figure contains an axes. The axes contains 3 objects of type line. These objects represent Waypoints, Reference Path, Trajectory to 30m.

Создайте матрицу конечных состояний с боковыми отклонениями между-3 м и 3 м. Сгенерируйте траектории, которые покрывают ту же длину дуги за 10 секунд, но отклоняются со стороны от ссылочного пути. Отобразите новые альтернативные пути.

termStateDeviated = termState + ([-3:3]' * [0 0 0 1 0 0]);
[~,trajGlobal] = connect(connector,initState,termStateDeviated,5);

clf
show(refPath);
hold on
axis equal
for i = 1:length(trajGlobal)
    plot(trajGlobal(i).Trajectory(:,1),trajGlobal(i).Trajectory(:,2),'g')
end
legend(["Waypoints","Reference Path","Alternative Trajectories"])
hold off

Figure contains an axes. The axes contains 9 objects of type line. These objects represent Waypoints, Reference Path, Alternative Trajectories.

Задайте новое конечное состояние, чтобы сгенерировать новую траекторию. Эта траектория не желательна, потому что она требует противоположному движению достигнуть поперечной скорости 10 м/с.

newTermState = [5 10 0 5 0 0];
[~,newTrajGlobal] = connect(connector,initState,newTermState,3);

clf
show(refPath);
hold on
axis equal
plot(newTrajGlobal.Trajectory(:,1),newTrajGlobal.Trajectory(:,2),'b');
legend(["Waypoint","Reference Path","New Trajectory"])
hold off

Figure contains an axes. The axes contains 3 objects of type line. These objects represent Waypoint, Reference Path, New Trajectory.

Ослабьте ограничение на продольном состоянии путем определения длины дуги NaN. Сгенерируйте и отобразите траекторию снова. Новое положение показывает хорошую альтернативную траекторию, которая отклоняется от ссылочного пути.

relaxedTermState = [NaN 10 0 5 0 0];
[~,trajGlobalRelaxed] = connect(connector,initState,relaxedTermState,3);

clf
show(refPath);
hold on
axis equal
plot(trajGlobalRelaxed.Trajectory(:,1),trajGlobalRelaxed.Trajectory(:,2),'g');
hold off

Figure contains an axes. The axes contains 3 objects of type line.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2020b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте