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Bahnplanungsframework für ein autonomes Fahrzeug - oops ...

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SAMPLING<br />

Sampling beschäftigt sich mit der automatischen Generierung von Motion Primitiven. Während Control<br />

Space Sampling versucht anhand der <strong>Fahrzeug</strong>parameter zwischen den Extremen verschiedene<br />

meist gleichlange Segmente zu generieren, wird beim State Space Sampling der Raum in endlich<br />

viele gültige Konfigurationen <strong>ein</strong>geteilt, die angefahren werden können. In den folgenden Kapiteln<br />

werden diese Verfahren und <strong>ein</strong>ige Beispiele dazu vorgestellt.<br />

5.1 CONTROL SPACE<br />

Beim Sampling in Control Space geht es darum anhand von <strong>ein</strong>em oder mehreren physikalischen<br />

Einschränkungen (engl. constaints) des <strong>Fahrzeug</strong>s Motion Primitiven <strong>ein</strong> mal offline vorzuberechnen,<br />

so dass die Berechnung während der Suche entfällt. Im folgenden werden zwei Möglichkeiten<br />

vorgestellt dies zu realisieren.<br />

5.1.1 ARC-BASED SEARCH SPACE<br />

Beim Arc-Based search space wird der Suchraum, wie der Name vermuten lässt, in Kreisbögen <strong>ein</strong>geteilt.<br />

Dies geschieht nur anhand der <strong>Fahrzeug</strong>eigenschaft Lenkwinkel, die durch den maximalen<br />

Lenkwinkel beschränkt wird. Im Normalfall entstehen dabei 2n + 1, n ∈ N + Motion Primitiven,<br />

mit <strong>ein</strong>er Geraden und n Bogensegmenten pro Lenkrichtung mit verschiedenen Lenk<strong>ein</strong>schlägen.<br />

Idealerweise hält man alle Motion Primitiven gleich lang. Für <strong>ein</strong>en Radius r M , der direkt aus dem<br />

Lenk<strong>ein</strong>schlag ϕ folgt, kann die Länge l M des Kreisbogens folgendermassen berechnet werden:<br />

l M = α · r M<br />

Dabei ist α der innere Winkel des Kreisbogens in Radians (siehe Kapitel 4.2). Für die verschiedenen<br />

Radien r M,i der Kreisbögen gilt:<br />

r M,i =<br />

b<br />

tan ( i<br />

n · ϕ ) | i ∈ Z, n ∈ N + , −n ≤ i ≤ n, i ≠ 0<br />

max<br />

Entsprechend berechnen sich die inneren Winkel α i der Kreisbögen:<br />

α i = l M<br />

r M,i

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