王博洋 ,關海杰 ,龔建偉 ,陳慧巖 ,趙卉菁

(1.北京大學 信息科學技術學院,北京 100871;2.北京理工大學 機械與車輛學院,北京 100081)

0 引言

無人駕駛車輛的運動規(guī)劃方法能夠在可通行區(qū)域內,結合車輛自身的運動特性約束,生成從起始位姿到終止位姿的無碰撞軌跡,是無人駕駛系統(tǒng)的重要組成部分[1-2]。目前基于現(xiàn)役裝備改造的無人駕駛履帶車輛和新近研發(fā)的無人駕駛履帶車輛,在轉向機構的組成上存在顯著差異,如何對轉向機構不同所導致的運動特性差異進行建模,并將其融入到運動規(guī)劃系統(tǒng)中,是建立異構履帶車輛統(tǒng)一運動規(guī)劃方法的關鍵。

在運動規(guī)劃方法的研究中,將連續(xù)的軌跡分割成離散的基本單元,繼而通過運動基元生成與選擇的方式構建運動規(guī)劃方法,能夠顯著提升算法的效率[3]。運動基元生成的核心是解決兩點的邊界值問題,即根據(jù)不同的目標位姿生成一組備選基元[4]。Hybrid A*以車輛運動學模型為依托,通過對車輛的控制空間進行采樣,生成一組備選基元集[5];也可以通過對狀態(tài)空間進行采樣,完成備選基元集的設置,具體的采樣方式包括:以優(yōu)化后的參考線偏移點作為采樣點[6],對超越障礙物的局部位置進行局部采樣[7],以晶格形式完成空間采樣[8],以及同時對時間和空間兩個維度進行采樣[9]。雖然上述基元的生成方法能夠滿足城市環(huán)境與越野環(huán)境下的基本規(guī)劃需求,但生成的基元未能考慮異構履帶車輛運動特性的差異。

在基元生成的基礎上,如何從備選基元集合中擴展并選取適當?shù)幕獦嫵善谕壽E,是提升規(guī)劃軌跡質量的另一項重要因素[10]。Klanˇcar 等著重討論了在基元擴展過程中所要保證的曲率和速度的連續(xù)性[11]。但上述方法的平滑過渡為在線優(yōu)化,降低了規(guī)劃算法的效率。Dolgov 等在基元的選擇過程中既考慮了車輛的非完整性約束,又結合了環(huán)境約束的啟發(fā)項[12]。朱冰等通過基于安全距離模型的安全場,對基元的擴展與選擇提供了指引[13]。Hu 等在基元的選擇過程中綜合考慮了動靜態(tài)障礙物約束與軌跡的平滑度約束[14]。Zhang 等則通過時空地圖構建基元選擇的約束條件[15]。但上述基元的選擇代價,主要是從環(huán)境約束的角度設定相應的指標,未能關注異構履帶車輛的行為差異性。尤其是如何在基元的選擇過程中權衡確定性較強的規(guī)定轉向半徑運動模式,與不確定性較強的非規(guī)定轉向半徑運動模式。

前期的研究已經(jīng)針對有級轉向履帶車輛軌跡與操控層的行為模型[16-17],以及無級轉向履帶車輛的規(guī)劃與控制方法開展了相應工作[18-19]。雖然研究人員通過建立不同類型車輛的運動微分約束,在基元生成過程中引入車輛的差異化特性[8],但對于異構履帶車輛而言,很難從運動學模型角度區(qū)分車輛運動模式之間的差異。本文以運動基元的離線優(yōu)化生成與在線擴展選擇為依托,既將異構履帶車輛的行為特性差異融入到基元的優(yōu)化生成中,又在基元的選擇中考慮了規(guī)定轉向半徑模式與非規(guī)定轉向半徑模式的差異性,最終提出了能夠體現(xiàn)異構履帶車輛特性差異的統(tǒng)一運動規(guī)劃方法,生成與車輛運動模式匹配性高的軌跡。

1 統(tǒng)一運動規(guī)劃方法整體流程

本文提出的統(tǒng)一運動規(guī)劃方法主要包含兩方面內容:運動基元的優(yōu)化生成、運動基元的擴展選擇。統(tǒng)一運動規(guī)劃方法的整體流程如圖1 所示。其中,運動基元的優(yōu)化生成方法,能夠在離線狀態(tài)下生成每一類異構履帶車輛獨有的運動基元庫;運動基元的在線擴展,以可通行區(qū)域與上一時刻的擴展基元簇為約束,擴展出備選的基元集合;運動基元的在線選擇模塊,則從集合中選擇出最優(yōu)的基元,構成運動基元序列,即具備時空信息的運動規(guī)劃結果。

圖1 統(tǒng)一運動規(guī)劃方法的整體流程Fig.1 Overall process of an unified motion planning method

2 運動基元的優(yōu)化生成

在異構履帶車輛行為基元的優(yōu)化生成問題中,優(yōu)化求解的變量為車體的縱橫向運動參量u,優(yōu)化的目標函數(shù)g主要考慮了生成的運動基元在軌跡和速度層面的平滑度。優(yōu)化問題的約束條件包括了履帶車輛的運動微分約束f、異構履帶車輛的差異化行為約束B、優(yōu)化求解變量u與車輛狀態(tài)參量s的不等式約束U,以及運動基元的平滑過渡約束T,并且基元生成時車輛的運動具有單調性(前進或后退)。優(yōu)化問題的定義如(1)式所示:

式中:優(yōu)化求解的變量u(t)=[η(t),α(t)]T,η(t)為車輛縱向加速度的導數(shù),α(t)為橫向速度差變化率的導數(shù);s(t)為車輛的狀態(tài)參量,s(t)=[x(t),y(t),θ(t),vx(t),ax(t),Δv(t),ω(t)]T,x(t)、y(t)和θ(t)為全局坐標系Oxy下的位置坐標值和航向角,vx(t)為車體平臺坐標系Opxpyp下沿x軸的縱向速度,ax(t)為相對應的加速度,Δv(t)為兩側履帶的速度差,Δv(t)=vrx-vlx,vrx與vlx分別為右側和左側的履帶速度,ω(t)為兩側履帶速度差的變化率,ts為基元生成的起始時刻,te為基元生成的終止時刻。履帶車輛平臺關鍵參量的定義如圖2 所示。圖2 中:B為履帶車兩側履帶之間的距離,L為履帶車接地段的長度。

圖2 履帶車輛平臺關鍵參量定義Fig.2 Definition of key parameters of tracked vehicle platform

2.1 履帶車輛的運動微分約束

本文研究的有級轉向履帶車輛與無級轉向履帶車輛在運動特性上存在較大差異,但履帶車輛的基本運動形式未發(fā)生本質上的變化,因此滿足相同的運動微分約束關系。具體而言,雖然有級轉向履帶車輛僅有有限的規(guī)定轉向半徑,并且規(guī)定轉向半徑呈現(xiàn)離散而非連續(xù)的分布形式,但車輛的運動不會發(fā)生突變,因此有級轉向履帶車輛與無級轉向履帶車輛的運動微分約束如(2)式所示:

2.2 異構履帶車輛的差異化行為約束

本文研究的異構履帶車輛在所搭載的轉向機構上存在顯著差異,離合器轉向機僅具備一個規(guī)定轉向半徑,二級行星轉向機具備兩個規(guī)定轉向半徑,雙側獨立電機驅動則為無級轉向。

由于本文僅面向異構履帶車輛的運動規(guī)劃問題,只對軌跡層面的運動模式進行差異化建模。將有級轉向履帶車的主要運動形式定義為規(guī)定轉向半徑運動與直線運動的模式組合。以Dubins 曲線為依托,基于起始點與終止點的位姿,生成以固定半徑圓弧和直線構成的曲線,并從中提取若干采樣點,構成基元優(yōu)化生成的中間點約束。本文將倒車作為前進的相反方向進行考慮。

此外,還補充若干非規(guī)定轉向半徑模式到有級轉向履帶車輛的基元庫中,該模式下的基元生成方式與無級轉向履帶車輛的基元生成方式完全一致。無級轉向履帶車輛不對基元生成過程中的中間點做約束,僅根據(jù)行為類別對起末點的位姿進行約束。

具體而言,異構履帶車輛的運動基元庫中包含了多種典型駕駛行為類別,包括直駛、調頭、U 形彎、直角彎、障礙物規(guī)避、直駛方向校正等。每一種行為類別都對應于一組設定的起末點位姿。以障礙物規(guī)避行為為例,起末點的位姿約束be如下:

式中:d為橫向移動的距離。對于無級轉向履帶車輛而言,起末點的位姿約束be被直接作為無級轉向履帶車輛的行為約束Bm=be。

有級轉向履帶車輛則是參照無級轉向履帶車輛生成的運動基元,選取近似的起始位姿{x(ts),y(ts),θ(ts)}與終止位姿{x(te),y(te),θ(te)}作為Dubins 曲線的起末狀態(tài)約束,以規(guī)定轉向半徑作為Dubins 曲線的轉向半徑約束,并在生成的Dubins 曲線上選取Ns個采樣點構成有級轉向履帶車輛的行為約束Bs={b1,…,bn,…,bNs}。其中,除去起始點b1與終止點bNs需要對位置和航向進行約束外,其余各采樣點僅對位置進行約束。

Dubins 曲線的規(guī)劃任務是以固定半徑圓弧與直線相組合的形式找到連接起末位姿的最短曲線,并且曲線的構型需要包含在如下集合內:

式中:L 表示按規(guī)定轉向半徑左駛運動模式;R 表示按規(guī)定轉向半徑右駛運動模式;S 表示直駛運動模式。有級轉向履帶車輛行為約束中的Dubins 曲線生成示意如圖3 所示。圖3 中,r為規(guī)定轉向半徑,dl為左駛運動模式生成的路徑,ds為直駛運動模式生成的路徑,dr為右駛運動模式生成的路徑,α、β為規(guī)定轉向半徑轉過的角度。

圖3 基于Dubins 曲線生成的起末點間的最短路徑Fig.3 The shortest path between the start and end points generated based on the Dubins curve

2.3 車輛平臺特性的不等式約束

受制于車輛平臺執(zhí)行器的特性約束,在運動基元的生成過程中需要滿足如下不等式約束:

式中:vmin、vmax、amax、ηmax為車輛平臺縱向參量所對應的極限值;Δvmax、ωmax、αmax為車輛平臺橫向參量所對應的最大值。

2.4 基元之間的平滑過渡約束

由于最終生成的規(guī)劃軌跡是為各獨立基元組成的基元序列,為了保證基元之間速度以及曲率的平滑過渡,需要添加首末時刻的平滑過渡約束,約束的具體形式如下:

該平滑過渡約束為過渡基元生成時所使用的Hermite插值創(chuàng)造了二重零點條件。

2.5 優(yōu)化生成的目標函數(shù)

運動基元優(yōu)化生成的目標函數(shù)主要考慮了軌跡時序點的平滑度,具體的形式如(7)式所示:

式中:c1、c2、c3、c4、c5為各項評價指標的權重系數(shù)。

2.6 異構履帶車輛基元庫的優(yōu)化求解

通過(1)式～(7)式完成基元優(yōu)化生成問題的定義后,在離線狀態(tài)下完成優(yōu)化問題的求解。最終在統(tǒng)一算法框架下,依據(jù)異構履帶車輛的差異化行為約束,生成突顯各異構履帶車輛獨特運動特性的運動基元庫,為后續(xù)運動基元的擴展與選擇提供備選集合。

3 運動基元的擴展選擇

運動基元的在線擴展選擇是從離線生成的運動基元庫中優(yōu)化選擇出符合環(huán)境約束的基元序列,得到包含軌跡與速度信息的運動規(guī)劃結果。運動基元優(yōu)化選擇問題的定義如(8)式所示,其中優(yōu)化問題的目標函數(shù)為基元序列中各基元代價的加和,優(yōu)化問題的約束包含起末位姿的約束和在可通行區(qū)域內的基元擴展約束。

式中:pk為選擇得到的基元序列中第k個基元;M為基元序列中所包含基元的總數(shù)目;J為基元選擇的代價函數(shù);sb為基元初始狀態(tài),sbs為設定的基元初始狀態(tài),se為基元終止狀態(tài),ses為設定的基元終止狀態(tài);Ep為環(huán)境中的可通行區(qū)域;P為離線生成的行為基元庫。

3.1 基元的擴展

基元的擴展實質是在可通行區(qū)域內,實現(xiàn)基元序列中相鄰基元的關聯(lián),其中的關鍵是保證基元序列中相鄰基元在曲率與速度上的平滑過渡。由于(6)式所示的基元平滑過渡約束,使得各獨立基元在起末點都處于勻速直線運動狀態(tài),保證了基元過渡處曲率的連續(xù)性。但由于離線生成的基元,在速度空間上呈現(xiàn)離散分布狀態(tài),相鄰基元之間有速度跳變的可能,因此需要在基元擴展過程中,在線構建平滑過渡基元,實現(xiàn)速度的連續(xù)平滑變化。

基元之間的過渡形式為變速直線運動,并采用三次Hermite 插值完成過渡段中速度的生成,具體形式如(9)式～(11)式所示:

式中:vn為插值點的速度;l0=(t-t1)/(t0-t1),l1=(t-t0)/(t1-t0)。由于過渡基元所要關聯(lián)的起末點加速度都為0 即v·n=0,通過對v(t)求導,能夠得到過渡基元加速度的函數(shù)a(t),該函數(shù)在ta=(t1-t0)/2 處取得最大值,在最大值處的取值如(12)式所示:

式中:v1-v0為基元要過渡的速度偏差。由(12)式可知,在已知最大加速度的條件下,能夠得到基元的時間尺度,也就能求解得到基元的長度,完成基元擴展中過渡基元的生成。

3.2 基元的選擇代價

基元的選擇代價包含3 方面內容,分別是與期望軌跡與速度的偏差代價、軌跡的平滑代價以及碰撞風險代價。

3.2.1 與參考軌跡和期望速度的偏差代價

參考軌跡與期望速度作為運動規(guī)劃系統(tǒng)的輸入,能夠為規(guī)劃提供最基本的參照與指引。在偏差代價的計算中,通過引入高斯函數(shù)作為各點偏差的權重系數(shù),使得近處的參考軌跡點發(fā)揮更主要的引導作用。此外,由于基元內部的速度變化趨勢是基元本身的固有性質,在與期望速度匹配的過程中,僅對基元終點速度進行考量?；c期望軌跡的偏差代價Jp如(13)式所示,與期望速度的偏差代價Jv如(16)式所示。

式中:Np為生成軌跡上等間隔采樣點的總數(shù)目;高斯函數(shù)g(·)為標準正態(tài)分布;jn為生成軌跡采樣點與參考線匹配點之間的偏差代價。

式中:μ為均值;σ為標準差;ωd與ωh分別為距離偏差與航向偏差的權重系數(shù);dn為與參考線的距離偏差;Δθn為與參考線的航向偏差。

式中:vr為參考線匹配點上的期望速度;ve為基元終點處的速度。

3.2.2 軌跡的平滑代價

軌跡的平滑度直接反映了基元上各點曲率的平均變化情況,該數(shù)值越小、曲率越平滑,軌跡平滑度的定義如(17)式所示:

式中:ωs為軌跡平滑度的權重系數(shù);κn為基元采樣點上的曲率值;Δsn為相鄰采樣點之間的間距。設和為依據(jù)基元類型與車輛平臺類型設定的權重系數(shù),無級轉向履帶車輛權重系數(shù)的定義如(18)式所示,有級轉向履帶車輛權重系數(shù)的定義如(19)式所示。

式中:ωM和ωR分別為無級轉向履帶車輛方向維持和反向基元的權重系數(shù);pk為基元序列中的第k個基元;和分別為直駛過規(guī)定轉向半徑方向維持和反向基元的權重系數(shù);和分別為非規(guī)定轉向半徑方向維持和反向基元的權重系數(shù)。

3.2.3 碰撞風險代價

為了避免與環(huán)境中的障礙物發(fā)生碰撞,需要定義碰撞風險代價,并使得該數(shù)值盡可能低。以六覆蓋圓近似車身,能夠兼顧碰撞檢測的效率與對車身近似的精度。本文選用六覆蓋圓近似地表示車身,通過計算障礙物到圓心的距離作為碰撞風險代價的指標,具體計算公式如(20)式所示:

3.3 基元的在線優(yōu)化選擇

基元的在線選擇需要對定義的選擇代價進行綜合評估,基元選擇的總代價如(21)式所示:

式中:ωp、ωv、ωs、ωc為相應代價指標的權重系數(shù)。

在計算得到備選基元的選擇代價后,在線選擇模塊基于計算得到的代價值從基元簇中選擇出代價最低的基元,逐步擴展生成從起始點到終止點的基元序列,構成最終的期望軌跡時序點。

4 實驗結果與討論

本文選用3 種不同類型的異構履帶車輛平臺完成對算法的驗證,這3 種類型的履帶車輛分別是基于離合器轉向機的有級轉向履帶車輛(Ⅰ型平臺)、基于二級行星轉向機的有級轉向履帶車輛(Ⅱ型平臺)、基于雙側獨立電機的無級轉向履帶車輛(Ⅲ型平臺)。

履帶車輛從轉向機理上能夠分為無級轉向履帶車輛與有級轉向履帶車輛兩大類。有級轉向履帶車輛又根據(jù)可選擇規(guī)定轉向半徑數(shù)目的不同,有了更細致的區(qū)分。本文選用的3 種不同類型履帶車輛平臺既能覆蓋有級和無級兩大類別,又能體現(xiàn)不同類型有級轉向履帶車輛的特點,因此具有一定的代表性。

所選用的車輛平臺如圖4 所示,車輛平臺的結構以及執(zhí)行器參數(shù)如表1 所示。

圖4 所選用的異構履帶車輛平臺Fig.4 Seclected heterogeneous tracked vehicle platforms

表1 車輛平臺結構及執(zhí)行器參數(shù)Tab.1 Vehicle platform structure and actuator parameters

本節(jié)首先展示各履帶車輛平臺基元離線生成的總體情況,并從高低速兩個狀態(tài)中分別選擇若干典型的運動基元進行展示,突顯各異構履帶車輛平臺之間以及高低速之間的基元特性差異;其次展示兩個典型越野場景下的運動規(guī)劃結果,從差異化的運動規(guī)劃結果、算法的時間消耗等層面對結果進行討論。

4.1 異構履帶車輛的運動基元庫

異構履帶車輛的運動基元庫離線生成采用了統(tǒng)一的優(yōu)化算法框架,只是在行為約束與車輛模型兩個方面,對不同類別的履帶車輛平臺進行了區(qū)隔。表2 反映了異構履帶車輛運動基元庫的總體情況,圖5 展示了不同車輛平臺、不同速度區(qū)間下的典型運動基元簇。在基元的離線優(yōu)化生成中,(7)式中的各權重系數(shù)完全一樣,對速度變化和曲率變化引起的平滑度波動同等考慮。

表2 運動基元庫總體情況Tab.2 Overall situation of motion primitive library

從表2 中可以觀察到:隨著車輛速度的提升,基元的數(shù)目逐漸下降,這主要是因為車輛在低速區(qū)間具備較強的轉向校正能力,能夠組合出更多樣的運動基元,以應對狹小空間內的復雜運動規(guī)劃任務;在高速區(qū)間內轉向校正能力變弱,能夠組合出的運動基元種類變少;基元的長度基本上隨速度單調遞增,但Ⅰ型平臺和Ⅱ型平臺在中高速時長度有所下降,這主要是因為該平 臺在中高速時僅存在非規(guī)定轉向半徑,非規(guī)定轉向半徑下轉向機構中的部件處于滑磨狀態(tài),難以持續(xù)較長的時間并且轉向不確定性較強,因此轉向校正的時長被嚴格限制,基元的平均長度也顯著下降。

從圖5(a)、圖5(c)、圖5(d)中可以觀察到,有級轉向履帶車輛規(guī)定轉向半徑模式下的運動基元,由于受到了Dubins 曲線生成的行為約束引導,在基元內部的運動規(guī)律為轉向-大段直駛-轉向,完全符合有級轉向履帶車輛的運動特性,并且與圖5(e)、圖5(f)中無級轉向履帶車輛的運動基元存在顯著差異。

圖5 各異構履帶車輛平臺典型運動基元Fig.5 Typical motion primitives of various heterogeneous tracked vehicle platforms

4.2 異構履帶車輛的運動規(guī)劃結果

為驗證運動基元的在線擴展與選擇算法,本節(jié)選取兩種典型的非結構化場景對算法進行驗證。在低速測試場景中,期望觸發(fā)U 形彎、直角彎、調頭等低速狀態(tài)下的典型駕駛行為;在中速測試場景中,期望觸發(fā)換道、直線升降速等中速狀態(tài)下的典型駕駛行為。圖6 和圖7 分別展示了兩個場景的基本設置情況,不同車輛平臺的規(guī)劃結果,以及基元擴展與選擇的細節(jié)展示。圖8 和圖9 分別展示了規(guī)劃得到的速度v與軌跡曲率κ之間的對應關系。表3 展示了規(guī)劃算法的部分關鍵性能指標。圖6(a)和圖7(a)的場景設置圖中,標注了參考線與期望速度,vr為參考速度,vs為速度切換點。

表3 規(guī)劃算法性能評估Tab.3 Performance evaluation of motion planning algorithm

圖6 面向非結構化場景1 的軌跡規(guī)劃結果Fig.6 Trajectory planning results for unstructured scene 1

圖7 面向非結構化場景2 的軌跡規(guī)劃結果Fig.7 Trajectory planning results for unstructured scene 2

圖8 面向非結構化場景1 的速度與曲率對應結果Fig.8 Corresponding results of velocity and curvature for unstructured scene 1

圖9 面向非結構化場景2 的速度與曲率對應結果Fig.9 Corresponding results of velocity and curvature for unstructured scene 2

在基元的在線選擇中,(21)式中權重系數(shù)ωp、ωv、ωc的數(shù)值都為1。對于無級轉向履帶車輛只對行駛的方向做區(qū)分,期望車輛盡量維持同樣的行駛方向,完成整個規(guī)劃任務,ωM=1,ωR=10。對于有級轉向履帶車輛,不僅對行駛方向進行區(qū)分,還對是否采用規(guī)定轉向半徑的基元模式、完成規(guī)劃任務進行了限定,期望盡量通過確定性的規(guī)定轉向半徑運動完成規(guī)劃任務,輔助以不確定性較強的非規(guī)定轉向半徑運動,因此權重系數(shù)為10,=10=100。

從運動規(guī)劃得到的結果來看,有級轉向履帶車輛的規(guī)劃軌跡主要由直線行駛模式與規(guī)定轉向半徑模式組成。這主要是因為在(21)式的選擇代價中,針對規(guī)定轉向半徑與非規(guī)定轉向半徑分別設定了不等的權重系數(shù),使得運動規(guī)劃系統(tǒng)偏向于選擇規(guī)定轉向半徑模式與直駛模式組合的方式,完成運動規(guī)劃任務。無級轉向履帶車輛則沒有進行上述區(qū)分,并且基元自身也以連續(xù)轉向運動為主,因此無級轉向履帶車輛的軌跡更平滑,與有級轉向履帶車輛的規(guī)劃結果存在顯著差異。特殊地,如圖7(b)所示,由于Ⅰ型平臺在中高速情況下無法觸發(fā)規(guī)定轉向半徑,基元簇的構成也以短距離的非規(guī)定轉向半徑為主,因此在該場景下的規(guī)劃軌跡由直線段和多次小幅的轉向修正構成,與同為有級轉向履帶的Ⅱ型平臺存在顯著差異。此外,從圖6(c)、圖6(e)、圖6(g)的細節(jié)圖上也能直觀地體現(xiàn)出3 種不同的車輛平臺在完成相同規(guī)劃任務時的差異性(圖中的虛框表示上一個基元結束時車輛所處的位置)。

從算法的求解效率上來分析,由于本文所提出的運動規(guī)劃方法采用基元離線生成、在線擴展選擇的方式,在基元擴展過程中,僅在線完成基元簇的旋轉與過渡基元的生成,但由于運動基元庫中所包含的基元種類較豐富,在選擇過程的耗時平均比基元擴展的耗時高出37 倍。在限制場景中基元的擴展步數(shù)不超過8 步的前提下,能夠將整體的時間消耗控制在120 ms 以內,整體而言滿足異構履帶車輛實時運動規(guī)劃的需求。相反地,所選用的對比算法Hybrid A*,既不能體現(xiàn)車輛之間的特性差異,平均耗時也增加了3.2 倍。

5 結論

本文提出了一種異構履帶車輛的統(tǒng)一運動規(guī)劃方法,在基元生成與擴展選擇的框架下,生成了能夠體現(xiàn)異構平臺差異性的規(guī)劃結果。本文的主要貢獻及所得主要結論如下。

1)利用Dubins 曲線構建了有級轉向履帶車輛的差異化行為約束,并借助基于車輛模型的優(yōu)化生成方法,構建了能夠體現(xiàn)異構履帶車輛平臺特性差異的運動基元庫。

2)在基元的在線選擇過程中,通過設定不等權重系數(shù),提升了有級轉向履帶車輛規(guī)劃結果中,直線運動模式與規(guī)定轉向半徑運動模式的占比,在一般場景下有降低控制難度的可能。

3)所提出的運動基元離線生成與在線擴展選擇框架結構,兼顧了規(guī)劃方法的通用性與異構平臺的差異性,并且滿足實時運動規(guī)劃系統(tǒng)的效率需求。

在后續(xù)的研究工作中將開展運動規(guī)劃與控制的集成研究,通過基元的類別信息構建規(guī)劃與控制之間的關聯(lián),建立通用化的異構履帶車輛運動規(guī)劃與控制系統(tǒng)。