JP6771846B2 - 車両の運動を制御するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
1.境界条件
3.チャタリングなし
であるような、qsとqfとの間の実現可能経路PCCを見つける。
1.一定の偏差
3.一意に求められる解q(s)
1.尖鋭度σmaxを有する、qsからqlまでのクロソイド。
2.q1から開始し、q2において終了する、半径
3.尖鋭度−σmaxでq2から開始し、qfにおいて終了する第2のクロソイド。
1.CC円141及び142は接触していなければならない。
2.CC円141及び142の中心143と144との間の距離L(Ω1Ω2)は2RΩに等しい。
1.CC円145及び146は互いに交差し、交差構成149において、CC円145及び146それぞれの接線ベクトル147及び148は、149において車両の方位149に対してμの角度をなす。
2.CC円145及び146の中心151と152との間の距離L(Ω1Ω2)は2RΩcosμになるべきである。
1.左クロソイドターンCT1:CT1の715Aの方位が711Aと同じであるので、CT1の偏差:δ1=θを有する。
2.長さ
3.第2の左クロソイドターンCT2:CT2の716Aの方位もθであるので、CT2の偏差はδ2=θf−θになるはずである。
1.偏差δ1=θ+αを伴う左クロソイドターンCT1。
2.長さ
3.第2の左クロソイドターンCT2:CT2の構成716B q2は715B q1と同じ方位を共有するので、CT2の偏差はδ2=θf−θ−αになるはずであると結論付けられる。
1.左クロソイドターンCT1:701C
2.右後方クロソイドターンCT2:716C q2の方位は、703C
3.偏差δ3=θf−θ1+π/2を伴う第2の左クロソイドターンCT3。
1.偏差δ1=θ+α+π/2を伴う左クロソイドターンCT1。
2.右後方クロソイドターンCT2:716D q2の方位はθ1−π/2−μであるので、CT2の偏差はδ2=θ1−θ−α−μ−πである。
3.偏差δ2=θf−θ1+π/2+μを伴う左後方クロソイドターンCT3。
1.左クロソイドターンCT1:701E
2.右前方クロソイドターンCT2:703E
3.偏差δ3=θf−θ1+π/2を伴う左後方クロソイドターンCT3。
1.左前方クロソイドターンCT1:701F
2.右前方クロソイドターンCT2:703F
3.偏差u=α+μ−πを伴う左後方クロソイドターンCT3。
4.右後方クロソイドターンCT4:704F
1.偏差δ1=θ+α+π/2を伴う左クロソイドターンCT1。
2.偏差u=θ1−θ−α−μを伴う右後方クロソイドターンCT2。
3.偏差−uを伴う左後方クロソイドターンCT3。
4.偏差δ2=θf−θ−α−π/2を伴う右前方クロソイドターンCT4。
1.偏差δ1=θ+π/2を伴う左前方クロソイドターンCT1。
2.偏差δ2=π/2を伴う右後方クロソイドターンCT2。
3.
4.偏差δ3=θf−θ−πを伴う第2の右後方クロソイドターンCT3。
1.偏差δ1=θ+α+π/2を伴う左前方クロソイドターンCT1。
2.偏差δ2=π/2を伴う右後方クロソイドターンCT2。
3.長さ
4.偏差δ3=θf−θ−πを伴う第2の右後方クロソイドターンCT3。
1.偏差δ1=θ+α+π/2を伴う左前方クロソイドターンCT1。
2.偏差δ2=π/2を伴う右後方クロソイドターンCT2。
3.長さ
4.偏差δ3=−π/2を伴う左後方クロソイドターンCT3。
5.偏差δ3=θf−θ−α−π/2を伴う右前方クロソイドターンCT4。
Claims (14)
- 車両の運動を制御するシステムであって、
基本経路の一組のパターンに対応する一組の解析関数と、前記一組のパターン及び前記一組の解析関数に対応する一組のコスト関数とを記憶するメモリであって、各パターンは連続経路を表し、対応するパターンに従う前記基本経路の逐次合成によって入力状態を接続する連続経路を規定する、前記車両の該入力状態に関する解析解を与えるように、該対応するパターンごとに各解析関数が決定される、メモリと、
前記車両の初期状態及び目標状態を受信するのに応答して、前記メモリから、該初期状態を該目標状態と接続する連続曲率経路の最小コストに対応する解析関数を選択し、該選択された解析関数を用いて該連続曲率経路のパラメーターを解析的に求め、各パターンによって表される連続経路の長さを示す各パターンのコストを、前記対応するコスト関数を用いて求め、最小コストを有する前記パターンに対応する前記解析関数を選択する経路計画器と、
前記連続曲率経路の前記パラメーターに従って前記車両の前記運動を制御するコントローラーと、
を備え、
前記一組のパターンは、前記入力状態の任意の値に関して、障害物を考慮することなく、前記入力状態を接続する実現可能な連続曲率経路を表す少なくとも1つのパターンが存在することを保証する網羅的な組である、
システム。 - 前記連続曲率経路の前記パラメーターは、前記連続曲率経路を形成する前記車両の前記運動の平面上の点の座標及び方位角のシーケンスを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記連続曲率経路の前記パラメーターは制御入力のシーケンスを含み、前記制御入力のシーケンスに従う前記車両の前記運動の前記制御は、前記連続曲率経路に従う前記車両の状態に移行する、請求項1に記載のシステム。
- 前記経路計画器は、前記初期状態及び前記目標状態を接続する一組のReeds−Shepp(RS)経路を特定し、前記RS経路のパターンに類似する前記パターンに対応する前記コスト関数を用いて各RS経路のコストを評価し、最小コストを生成する前記コスト関数に対応する前記解析関数を選択する、請求項1に記載のシステム。
- 前記経路計画器は、前記初期状態及び前記目標状態を接続するReeds−Shepp(RS)経路を決定し、前記RS経路のパターンに対応する前記解析関数を選択する、請求項1に記載のシステム。
- 前記一組のパターンは、変換されたReeds−Shepp(RS)経路を表す48個の異なるパターンを含み、前記組内の各パターンは、RS経路を表す対応するパターン内の円弧をクロソイドターンに置き換えることによって形成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記解析関数は、前記連続曲率経路を形成する隣接する基本経路の相互配置に関するμ−接線条件を満たす解を与えるように決定され、前記解析関数のうちの少なくともいくつかは、少なくとも1つの境界基本経路に対する少なくとも1つの中間基本経路の相互配置に関する付加的な幾何学的制約を満たす解を与えるように決定される、請求項6に記載のシステム。
- パターンC1C2|C3C4に関する前記付加的な幾何学的制約は、前記クロソイドターンC2及びC3の中心が前記クロソイドターンC1及びC4の中心を接続する線に平行である線上にあることを規定し、Cはクロソイドターンを表し、C1、C2、C3、C4は異なるクロソイドターンであり、記号「|」は前記運動の方向を逆にすることを表し、
パターンC1|C2C3|C4に関する前記付加的な幾何学的制約は、前記クロソイドターンC1及びC2の中心によって形成される線が、前記クロソイドターンC3及びC4の中心を接続する線に平行であることを規定し、
パターンC1|C2SC3−1に関する前記付加的な幾何学的制約は、3つ全てのクロソイドターンC1、C2及びC3の中心が直線を形成することを規定し、
パターンC1|C2SC3|C4に関する前記付加的な幾何学的制約は、前記クロソイドターンC1及びC2の中心間の線が前記クロソイドターンC3及びC4の中心を接続する線に平行であることを規定する、請求項7に記載のシステム。 - 前記車両の運転可能状態空間をサンプリングし、前記サンプリングされた運転可能状態を切り取り、前記車両の前記運動のための状態のシーケンスを生成し、前記状態のシーケンス内の隣接する状態の対ごとに前記経路計画器を呼び出し、連続経路のシーケンスを生成する運動計画器を更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 車両の運動を制御する方法であって、該方法は、基本経路の一組のパターンに対応する一組の解析関数及び一組のコスト関数を記憶するメモリに結合されるプロセッサを使用し、各パターンは連続経路を表し、対応するパターンに従う前記基本経路の逐次合成によって入力状態を接続する連続経路を規定する、前記車両の該入力状態に関する解析解を与えるように、該対応するパターンごとに各解析関数が決定され、各コスト関数は、前記入力状態を接続し、前記対応するパターンによって表される前記連続経路の長さを示す前記対応するパターンのコストを与えるように決定され、前記プロセッサは該方法を実施する記憶された命令に結合され、該命令は、該プロセッサによって実行されるときに、該方法の少なくともいくつかのステップを実行し、該方法は、
前記車両の初期状態及び目標状態を受信することと、
前記対応するパターンによって表され、前記初期状態を前記目標状態と接続する連続経路に従う前記車両の前記運動の前記コストを示す各パターンの前記コストを求めることと、
最小コストを有する前記パターンの解析関数を選択することと、
前記選択された解析関数を用いて、前記連続経路のパラメーターを解析的に求めることと、
前記連続経路の前記パラメーターに従って前記車両の前記運動を制御することと、
を含み、
前記一組のパターンは、前記入力状態の任意の値に関して、障害物を考慮することなく、前記入力状態を接続する実現可能な連続曲率経路を表す少なくとも1つのパターンが存在することを保証する網羅的な組である、
方法。 - 前記一組のパターンは、変換されたReeds−Shepp(RS)経路を表す48個の異なるパターンを含み、前記一組内の各パターンは、RS経路を表す対応するパターン内の円弧をクロソイドターンに置き換えることによって形成される、請求項10に記載の方法。
- 前記解析関数は、前記連続経路を形成する隣接する基本経路の相互配置に関するμ−接線条件を満たす解を与えるように決定され、前記解析関数のうちの少なくともいくつかは、少なくとも1つの境界基本経路に対する少なくとも1つの中間基本経路の相互配置に関する付加的な幾何学的制約を満たす解を与えるように決定される、請求項11に記載の方法。
- パターンC1C2|C3C4に関する前記付加的な幾何学的制約は、前記クロソイドターンC2及びC3の中心が前記クロソイドターンC1及びC4の中心を接続する線に平行である線上にあることを規定し、Cはクロソイドターンを表し、C1、C2、C3、C4は異なるクロソイドターンであり、記号「|」は前記運動の方向を逆にすることを表し、
パターンC1|C2C3|C4に関する前記付加的な幾何学的制約は、前記クロソイドターンC1及びC2の中心によって形成される線が、前記クロソイドターンC3及びC4の中心を接続する線に平行であることを規定し、
パターンC1|C2SC3−1に関する前記付加的な幾何学的制約は、3つ全てのクロソイドターンC1、C2及びC3の中心が直線を形成することを規定し、
パターンC1|C2SC3|C4に関する前記付加的な幾何学的制約は、前記クロソイドターンC1及びC2の中心間の線が前記クロソイドターンC3及びC4の中心を接続する線に平行であることを規定する、請求項12に記載の方法。 - 方法を実行するためにプロセッサによって実行可能であるプログラムを具現する非一時的コンピューター可読記憶媒体であって、メモリが、基本経路の一組のパターンに対応する一組の解析関数及び一組のコスト関数を記憶し、各パターンは連続経路を表し、対応するパターンに従う前記基本経路の逐次合成によって入力状態を接続する連続経路を規定する、車両の該入力状態に関する解析解を与えるように、該対応するパターンごとに各解析関数が決定され、各コスト関数は、前記入力状態を接続し、前記対応するパターンによって表される前記連続経路の長さを示す前記対応するパターンのコストを与えるように決定され、前記一組のパターンは、前記入力状態の任意の値に関して、障害物を考慮することなく、前記入力状態を接続する実現可能な連続曲率経路を表す少なくとも1つのパターンが存在することを保証する網羅的な組であり、前記方法は、
前記車両の初期状態及び目標状態を受信することと、
前記対応するパターンによって表され、前記初期状態を前記目標状態と接続する連続経路に従う前記車両の運動の前記コストを示す各パターンの前記コストを求めることと、
最小コストを有する前記パターンの解析関数を選択することと、
前記選択された解析関数を用いて、前記連続経路のパラメーターを解析的に求めることと、
前記連続経路の前記パラメーターに従って前記車両の前記運動を制御することと、
を含む、非一時的コンピューター可読記憶媒体。
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