FASTER Fast and Safe Trajectory Planner for Flights in unknown environments

 

本文主要提出一种在位置环境中更加安全快速的轨迹规划方法,原本存在的问题有1.为每段轨迹分配对应的dt,这样求解起来太慢。2.安全问题上,在局部规划时确保机器人一直保持在free空闲空间中,这样计算出的路径太过保守。

改进点有1.允许局部规划器在空闲和未知空间(F∪U)中规划路径,并在空闲空间中备份安全路径以保证安全。2.使用Gurobi求解MIQP(混合整数二次规划公式)时,限制条件为机器人轨迹范围在多面体内。3.利用启发式算法为轨迹分配固定的dt。(主要是影响因子f的计算)

算法具体步骤:

  1. 起点L偏移δt到A,动态地改变这个偏移量δt,以确保解算器能够在小于δt的时间内找到下一个解。(为何将起点偏移文中未提及偏移量δt的计算方法是将前一个重规划步骤的总时间乘以α≥1(通常α≈1.25)。
  2. 投影目标点Gterm到sliding map(机器人周围的局部地图)中的G,G作为局部地图中的目标点。
  3. 利用JPS求解出两条路径JPSa和JPSb,JPSb是由前一段轨迹修改得到的。
    论文理解-FASTER Fast and Safe Trajectory Planner for Flights in unknown environments
  4. 比较两条路径的代价并取其中较小值。
    论文理解-FASTER Fast and Safe Trajectory Planner for Flights in unknown environments
  5. 凸分解求出全局路径的多面体Polywhole
  6. 根据上次迭代求出的f影响因子求解本次f影响因子(启发式算法)(文中未具体给出求解过程,只有一个大致范围
  7. 求解MIQP得出全局轨迹(whole)
  8. 重复5-7步骤求解出安全轨迹(safe),不同点在于凸分解的范围不同。
  9. 最终轨迹为A->R∪safe(改进的高速轨迹只在A->R这段范围?不是很清楚,理解的朋友可以留言讲下
    论文理解-FASTER Fast and Safe Trajectory Planner for Flights in unknown environments
    多面体polyhedron的求解可参见另一篇博客
    https://blog.csdn.net/jUst3Doit/article/details/105418245
    JPS(Jump Point Search)参见
    https://zerowidth.com/2013/a-visual-explanation-of-jump-point-search.html

 

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