车辆运动学约束下的路径生成 · 课程目录

运动学模型简介路径生成 vs 轨迹规划课程目标与路径

02车辆运动学基础

自行车模型推导状态空间表示前/后轮驱动差异

03坐标系与变换

全局/局部坐标系坐标变换矩阵位姿 (x,y,yaw)

04路径表示方法

路径数学定义B样条·贝塞尔平滑性度量

05曲率与连续性

曲率定义与计算G0~G3连续性对控制的影响

06Reeds-Shepp曲线 (上)

基本概念6种运动基元最短路径组合

07Reeds-Shepp曲线 (下)

路径长度计算碰撞检测·可行性代码与可视化

Dubins原理与Reeds-Shepp区别最短路径·应用

09Hybrid A* (上)

A*算法回顾状态空间离散化混合A*核心思想

10Hybrid A* (下)

启发式函数设计Reeds-Shepp启发式节点扩展·剪枝

11路径平滑与优化

平滑必要性代价函数设计梯度下降优化

12贝塞尔曲线路径生成

数学基础控制点选取C2连续拼接

13B样条曲线路径生成

B样条基础节点向量·控制点均匀/非均匀·拟合

14多项式曲线路径生成

五次/七次多项式边界条件约束速度/加速度约束

15路径跟踪基础

纯跟踪 (Pure Pursuit)前视距离选择Stanley控制器

16MPC路径跟踪

MPC基本原理预测模型构建约束处理·求解

基本方法包围盒 (AABB/OBB)分离轴定理 (SAT)

18障碍物避让

势场法原理改进势场法动态窗口法 (DWA)

19时间参数化与速度规划

梯形速度规划S形速度规划时间最优路径

20不确定性处理

传感器噪声建模卡尔曼滤波应用鲁棒路径规划

21多目标路径优化

长度与平滑权衡加权法·帕累托NSGA-II简介

22结构化道路路径生成

车道保持路径换道路径生成交叉口路径规划

23非结构化环境路径生成

停车场路径规划越野路径规划倒车入库路径

24机器学习方法

模仿学习路径生成强化学习路径规划端到端路径生成

25仿真与测试

CARLA/SUMO搭建评估指标测试用例设计

26实时性优化

算法复杂度分析并行计算加速GPU加速路径生成

27安全性与冗余

功能安全概念冗余路径生成故障切换机制

28地图与定位

高精地图作用定位误差影响地图匹配

V2V通信协同路径规划冲突消解策略

30课程总结与未来展望

核心知识点回顾技术发展趋势研究方向与建议