实时轨迹生成与动态修正

📚 共计 30 章节

轨迹规划基础

什么是轨迹规划、机器人/自动驾驶应用、位置/速度/加速度曲线

坐标系与变换

全局/局部坐标系、齐次变换矩阵、坐标变换在轨迹生成中的作用

数学坐标系

多项式轨迹

三次/五次多项式轨迹、边界条件与连续性约束

梯形速度轨迹

梯形速度曲线原理、加速/匀速/减速阶段、参数选择与平滑性

速度规划经典

S形速度轨迹

S形曲线原理、加加速度约束、时间最优S形轨迹生成

平滑加加速度

B样条曲线轨迹

B样条基础、控制点与节点向量、均匀/非均匀、轨迹平滑

贝塞尔曲线轨迹

贝塞尔曲线定义、德卡斯特里奥算法、高阶贝塞尔应用

设计图形学

路径点插值

线性/样条/Hermite插值、路径点平滑处理

时间最优轨迹

时间最优建模、凸优化方法、速度/加速度约束下时间最小化

轨迹约束处理

运动学约束(速度/加速度/加加速度)、动力学约束、避障约束

实时轨迹生成

在线轨迹生成概念、计算效率要求、增量式轨迹更新

轨迹重规划

触发重规划条件、局部vs全局重规划、重规划策略

动态窗口法

DWA原理、速度空间搜索、评价函数设计、动态避障

模型预测控制

MPC基础、预测模型、滚动优化、轨迹跟踪与修正

时间弹性带

TEB原理、图优化框架、轨迹变形与动态修正

人工势场法

引力/斥力场、势场叠加、局部极小值问题与改进

快速随机搜索树

RRT原理、RRT*与渐进最优性、实时RRT变种

轨迹跟踪控制

PID跟踪、前馈-反馈控制、Stanley方法、纯追踪模型

扰动观测器

扰动估计原理、扩张状态观测器、扰动补偿与轨迹修正

传感器融合

IMU/里程计/视觉融合、卡尔曼滤波、粒子滤波在轨迹修正中的应用

轨迹平滑滤波

低通/移动平均/Savitzky-Golay滤波、卡尔曼平滑

碰撞检测与响应

碰撞检测算法(AABB/OBB/GJK)、碰撞响应策略、安全轨迹生成

多机器人轨迹协调

协同轨迹规划、优先级规划、速度调整与冲突解决

轨迹评价指标

平滑度、时间效率、能量消耗、安全性、舒适性指标

参数化轨迹优化

参数化方法、梯度下降优化、遗传算法在轨迹优化中的应用

学习型轨迹生成

模仿学习、强化学习在轨迹规划中的应用、端到端轨迹生成

运动预测模型、交互感知预测、不确定性建模与概率轨迹

实时系统实现

实时操作系统、任务调度、时间确定性、代码优化技巧

仿真与测试

仿真环境搭建、硬件在环测试、轨迹生成算法验证与评估

综合项目实战

从感知到轨迹生成完整流程、动态环境修正、系统集成与调试