Bahnplanungsframework für ein autonomes Fahrzeug - oops ...

43
5
SAMPLING
Sampling beschäftigt sich mit der automatischen Generierung von Motion Primitiven. Während Control
Space Sampling versucht anhand der Fahrzeugparameter zwischen den Extremen verschiedene
meist gleichlange Segmente zu generieren, wird beim State Space Sampling der Raum in endlich
viele gültige Konfigurationen eingeteilt, die angefahren werden können. In den folgenden Kapiteln
werden diese Verfahren und einige Beispiele dazu vorgestellt.
5.1 CONTROL SPACE
Beim Sampling in Control Space geht es darum anhand von einem oder mehreren physikalischen
Einschränkungen (engl. constaints) des Fahrzeugs Motion Primitiven ein mal offline vorzuberechnen,
so dass die Berechnung während der Suche entfällt. Im folgenden werden zwei Möglichkeiten
vorgestellt dies zu realisieren.
5.1.1 ARC-BASED SEARCH SPACE
Beim Arc-Based search space wird der Suchraum, wie der Name vermuten lässt, in Kreisbögen eingeteilt.
Dies geschieht nur anhand der Fahrzeugeigenschaft Lenkwinkel, die durch den maximalen
Lenkwinkel beschränkt wird. Im Normalfall entstehen dabei 2n + 1, n ∈ N + Motion Primitiven,
mit einer Geraden und n Bogensegmenten pro Lenkrichtung mit verschiedenen Lenkeinschlägen.
Idealerweise hält man alle Motion Primitiven gleich lang. Für einen Radius r M , der direkt aus dem
Lenkeinschlag ϕ folgt, kann die Länge l M des Kreisbogens folgendermassen berechnet werden:
l M = α · r M
Dabei ist α der innere Winkel des Kreisbogens in Radians (siehe Kapitel 4.2). Für die verschiedenen
Radien r M,i der Kreisbögen gilt:
r M,i =
b
tan ( i
n · ϕ ) | i ∈ Z, n ∈ N + , −n ≤ i ≤ n, i ≠ 0
max
Entsprechend berechnen sich die inneren Winkel α i der Kreisbögen:
α i = l M
r M,i