基于优化的轨迹规划与控制中碰撞避免约束的高效表述
最优化与控制
2021-04-27 v1 机器人学
摘要
要适用于真实场景，移动自主系统的轨迹规划方案必须能高效处理作业区域内的障碍物。在基于优化的轨迹规划与控制背景下，文献中可见多种不同的碰撞避免约束表述方法。本文的贡献有两点。首先，总结了最流行的障碍物表示方法，即简单椭球表示、构造实体几何（CSG）方法以及基于带符号距离方法的直接与间接实现。这些表述就其对优化问题复杂性的影响以及满足不同问题需求的能力进行了刻画。其次，本文提出了一种描述碰撞避免约束的 CSG 方法新变体。由于给定障碍物与采样点数量下所需的非线性不等式约束极少，它非常高效，且相较于原始 CSG 表述还能考虑受控系统的形状。所提表述的良好性能通过与前述替代方法的比较得以证明。为此，以 formulated as 非线性规划问题的 marine surface vessels 最优轨迹规划作为基准示例，场景基于德国基尔的海事测试场设计。
引用
@article{arxiv.2104.12641,
title = {Efficient Formulation of Collision Avoidance Constraints in Optimization Based Trajectory Planning and Control},
author = {Max Lutz and Thomas Meurer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.12641},
year = {2021}
}
备注
Accepted for presentation at and publication in the proceedings of the 2021 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA)