referencePathFrenet

Сглаживайте ссылку путь, подгонка к путевым точкам

Описание

The referencePathFrenet объект подходит к гладкой, кусочно-непрерывной кривой для набора путевых точек, заданных как [x y] или [x y theta]. После подбора кривой точек вдоль кривой точки пути выражаются как [x y theta kappa dkappa s], где:

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

  • kappa - Кривизна, или обратная величине радиуса, в метрах

  • dkappa - Производная кривизны по длине 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 и Френдской системами координат, интерполируйте состояния вдоль пути на основе длины дуги и запросите ближайшую точку на пути из глобального состояния.

Объект выражает состояния Френе как вектор формы [S dS ddS L dL ddL], где S - длина дуги и L - перпендикулярное отклонение от направления опорного пути. Производные S относятся ко времени. Производные L относятся к длине дуги, S.

Depiction of Frenet states relative to a reference path

Создание

Описание

пример

refPathObj = referencePathFrenet(waypoints) подбирает кусочно-непрерывный набор кривых к заданным путевым точкам. The waypoints аргумент устанавливает Waypoints свойство.

refPathObj = referencePathFrenet(waypoints,'DiscretizationDistance',discretionDist) подбирает кусочно-непрерывный набор кривых к путевым точкам, используя заданное расстояние между интерполированными точками пути. The discretionDist аргумент устанавливает DiscretizationDistance свойство.

Свойства

расширить все

Длина дуги между интерполированными точками пути, заданная как положительная скалярная величина в метрах. Объект использует интерполированные точки пути, чтобы ускорить эффективность функций преобразования frenet2global и global2frenet. Меньшее расстояние дискретизации может улучшить точность за счет памяти и вычислительной эффективности.

Типы данных: single | double

Предварительно дискретизированные точки вдоль пути, заданные как матрица P -by-2 с строками формы [x y] или P матрицу -by-3 со строками формы [x y theta]. Задайте x и y в метрах и theta в радианах. P - количество предварительно дискретизированных точек, и должно быть больше или равно двум

Типы данных: single | double

Функции объекта

closestPointНахождение ближайшей точки на ссылку пути к глобальной точке
frenet2globalПреобразуйте состояния Френе в глобальные состояния
global2frenetПреобразуйте глобальные состояния в состояния Френе
interpolateИнтерполяция опорного пути при заданных длинах дуги
showОтображение ссылки путь на рисунке

Примеры

свернуть все

Сгенерируйте альтернативные траектории для пути ссылки с помощью координат Френе. Задайте различные начальное и конечные состояния для ваших траекторий. Настройте свои состояния на основе сгенерированных траекторий.

Сгенерируйте ссылку путь из набора путевых точек. Создайте trajectoryGeneratorFrenet объект из ссылочного пути.

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

Сгенерируйте пятисекундную траекторию между источником пути и точкой на 30 м вниз по пути, как утверждает Френе.

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);

Отображение траектории 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 латерально от ссылки пути. Отображение новых альтернативных путей.

termStateDeviated = termState + ([-3:3]' * [0 0 0 1 0 0]);
[~,trajGlobal] = connect(connector,initState,termStateDeviated,10);

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 нежелательна, потому что для достижения поперечной скорости 10 м/с требуется обратное движение.

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 продольного состояния, задав длину дуги NaN. Сгенерируйте и отобразите траекторию еще раз. Новое положение показывает хорошую альтернативную траекторию, которая отклоняется от пути ссылки.

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 + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

.
Введенный в R2020b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте