運動学的実現可能性と二状態障害物回避効果を考慮した自律走行車両のための凸軌道計画手法

軌道計画モジュールは、自律走行システムの重要なコンポーネントであり、自律走行車両の実現と広範な使用にとって中心的な役割を果たします。しかし、主流の軌道計画者が採用するモデルでは、通常は車両の幾何学的サイズの粗い表現しか行われておらず、運動学的な実現可能性を保証することはできません。しかし、運動学的制約を考慮することは、モデル自体が車両の固有の角度によって非凸になるため、さらに挑戦となります。この課題に対処するために、凸最適化フレームワークに基づいた運動学的実現可能性を考慮した軌道計画手法を提案します。非凸効果を緩和する解決技術を使用するのではなく、我々の手法は、車両の正確なサイズに関する衝突のない制約と、車両の固有の制限に関する変数境界制約を構築することによって、凸運動学的実現可能性の問題に直接対処します。さらに、我々は、軌道計画の経路生成段階で静的障害物回避制約のみを考慮する典型的な軌道計画者の欠点を克服するために設計された「二状態障害物回避」戦略を提示します。外部パラメータ「時間」を導入することで、動的障害物の静的表現を効果的に実装でき、速度の調整能力が大幅に向上します。提案された新しいプランナーの実現可能性と効果は、シミュレーションされたデータと実世界の運転データの両方を使用してテストされ、その結果、提案された方法がリアルタイムで安全かつ効率的な軌道を計画できることが示されました。これは、実世界の自律走行車両に実装するための必須要件です。