Bahnplanungsframework für ein autonomes Fahrzeug - oops ...

84 Reeds Shepp
7.1 REEDS SHEPP
Dieser Algorithmus ist nicht der gleiche Algorithmus, wie er im Paper (Reeds & Shepp 1990 [32])
vorgestellt wird, sondern es wird das geometrische Konstrukt aus Motion Primitiven aufgebaut, anhand
von dem mit A* und Kollisionserkennung der kürzeste Weg berechnet wird. Liegt ein großes
Hindernis zwischen Start und Ziel, wird kein Pfand umhergeplant, sondern der Algorithmus liefert,
dass kein Pfad gefunden wurde.
Die Grundidee von diesem Algorithmus ist, dass ein Fahrzeug mit vollem Lenkeinschlag in die
eine oder andere Richtung je einen Kreis mit minimalem Radius r min beschreiben kann. Aus diesem
Grund werden sowohl an die Start-, als auch an die Endkonfiguration je zwei Kreise angehängt.
Nun kann zwischen diesen Kreisen auf einer Tangentenbahn gewechselt werden. Dabei muss die
Fahrtrichtung der Kreisbahn beachtet werden. Zwei Kreisbahnen, die in die gleiche Richtung befahren
werden, werden über Aussentangenten verbunden (Abb. 7.2 a). Zwei entgegengesetzte Kreise werden
über Innentangenten verbunden (Abb. 7.2 b). Der Grund dafür ist, dass man nach dem Wechsel der
Kreise auf dieser Kreisbahn fahren kann, aber keine Wende machen kann und somit das Anfahren der
richtigen Endkonfiguration nicht mehr gewährleistet ist.
(a) Aussentangenten
(b) Innentangenten
(Abb. 7.2): Verbindung der Kreisbahnen mit Tangenten.
ERREICHBARKEITSBAUM
Von den errechneten Tangenten kann je eine für die Vorwärtsfahrt benutzt werden. Die Fahrtrichtung
der Geraden ist auch unabhängig der Fahrtrichtung der Kreisbahnen fest definiert. Da jeder der
Startkreise mit den beiden Endkreisen auf je zwei Bahnen erreichbar ist, gibt es für Vorwärtspfade
der Kreisbahnen insgesamt nur 8 Möglichkeiten. Zieht man in Betracht, dass nach dem Erreichen
der Endkreise, diese sowohl vorwärts als auch rückwärts befahren werden können, so verdoppelt sich
die Anzahl auf 16 Möglichkeiten. Das selbe gilt für die Startkreise, somit gilt für die Größe des
Erreichbarkeitsbaum 32 mögliche Pfade der Tiefe 3, dieser ist aus insgesamt 16 Motion Primitiven
aufgebaut.