开源了很久的局部规划器算法,实际使用效果也非常不错,不过一直没仔细去阅读,最近有时间对这部分代码仔细梳理一下。
在阅读localPlanner局部路径规划代码之前,首先需要了解其局部路径的生成过程。
详细解析可参考博客:Matlab用采样的离散点做前向模拟三次样条生成路径点
GitHub地址:https://github.com/HongbiaoZ/autonomous_exploration_development_environment/tree/noetic/src/local_planner
Autonomous Exploration Development Environment and the Planning Algorithms 这篇论文好像还没发表,所以关于这部分只能通过代码慢慢啃了。
通过对该部分代码的阅读,在我的理解中,该路径规划器的主要思想,就是通过点云数据寻找障碍物,然后剔除被障碍物遮挡的路径线条。保留可通行的路径,在所有可通行的路径中,选择一条更适合的局部路径!
在 localPlanner 中定义了太多的参数,根据自己的理解介绍一下部分函数。有些参数理解错误或者不理解的地方,欢迎指正~
string pathFolder; --- 使用matlab生成路径集合的文件路径 double vehicleLength = 0.6; --- 车辆的长度,单位m double vehicleWidth = 0.6; --- 车辆的宽度,单位m double sensorOffsetX = 0; --- 传感器坐标系与车体中心的偏移量 double sensorOffsetY = 0; --- 传感器坐标系与车体中心的偏移量 bool twoWayDrive = true; --- double laserVoxelSize = 0.05; double terrainVoxelSize = 0.2; bool useTerrainAnalysis = false; bool checkObstacle = true; bool checkRotObstacle = false; double adjacentRange = 3.5; double obstacleHeightThre = 0.2; double groundHeightThre = 0.1; double costHeightThre = 0.1; double costScore = 0.02; bool useCost = false; const int laserCloudStackNum = 1; int laserCloudCount = 0; int pointPerPathThre = 2; double minRelZ = -0.5; double maxRelZ = 0.25; double maxSpeed = 1.0; double dirWeight = 0.02; double dirThre = 90.0; bool dirToVehicle = false; double pathScale = 1.0; double minPathScale = 0.75; double pathScaleStep = 0.25; bool pathScaleBySpeed = true; double minPathRange = 1.0; double pathRangeStep = 0.5; bool pathRangeBySpeed = true; bool pathCropByGoal = true; bool autonomyMode = false; double autonomySpeed = 1.0; double joyToSpeedDelay = 2.0; double joyToCheckObstacleDelay = 5.0; double goalClearRange = 0.5; double goalX = 0; double goalY = 0; const int pathNum = 343; const int groupNum = 7; float gridVoxelSize = 0.02; float searchRadius = 0.45; float gridVoxelOffsetX = 3.2; float gridVoxelOffsetY = 4.5; const int gridVoxelNumX = 161; const int gridVoxelNumY = 451; const int gridVoxelNum = gridVoxelNumX * gridVoxelNumY;
首先关于 localPlanner 中的坐标系问题,由于是在仿真环境下运行,点云数据是在map
下的,但是作为一个局部的规划器,在用于现实小车时,点云数据应该是在激光雷达的坐标系下,或者说是在base_link
下的,后面应用时会对其进行更改。
从数据的输入开始,localPlanner 可接收原始点云数据,也可接收经过地面分割后的点云数据,可通过useTerrainAnalysis
参数进行调整,后面在代码中会介绍两种输入数据类型的差异。
在terrainCloudHandler
激光点云的回调函数中,前面已经说到,在该仿真环境下,给到该局部规划器的是一副完整的在map
坐标系的点云地图,因此在这里对完整的点云图根据车辆位置进行裁剪,只保留在车辆附近 dis < adjacentRange
的点云数据。在实际使用过程中,这部分的代码是可以删去的。对地面分割后的点云数据的处理也是一样的。
void terrainCloudHandler(const sensor_msgs::PointCloud2ConstPtr& terrainCloud2) { ... for (int i = 0; i < terrainCloudSize; i++) { point = terrainCloud->points[i]; float pointX = point.x; float pointY = point.y; float pointZ = point.z; float dis = sqrt((pointX - vehicleX) * (pointX - vehicleX) + (pointY - vehicleY) * (pointY - vehicleY)); if (dis < adjacentRange && (point.intensity > obstacleHeightThre || useCost)) { point.x = pointX; point.y = pointY; point.z = pointZ; terrainCloudCrop->push_back(point); } } ... }
最终所得到的原始点云数据或者是经过地面分割后的点云数据,都会被添加到plannerCloud
中。
不过当选择使用经过地面分割后的点云数据时,即当 newTerrainCloud = true
时,便不会再使用原始的点云数据了。
if (newLaserCloud) { newLaserCloud = false; plannerCloud->clear(); *plannerCloud = *laserCloudStack[i]; } if (newTerrainCloud) { newTerrainCloud = false; plannerCloud->clear(); *plannerCloud = *terrainCloudDwz; }
输入的数据除了实时的点云信息外,还有离线生成的路径信息,在Matlab用采样的离散点做前向模拟三次样条生成路径点这篇博客中,已经对路径信息进行了详细的分析。
主要输入的路径信息包括:(1)路径点集合 (2)碰撞检测体素网格 (3)路径点和碰撞体素网格的索引关系
未完待更…