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navPath

Ruta planificada

Descripción

El objeto navPath almacena rutas que normalmente crean los planificadores de rutas geométricas. Los waypoints se almacenan como estados en un espacio de estados asociado.

Creación

Sintaxis

path = navPath

path = navPath(space)

path = navPath(space,states)

path = navPath(space,states,maxNumStates)

Descripción

path = navPath crea un objeto de ruta, path, utilizando el espacio de estado SE(2) con configuraciones predeterminadas.

path = navPath(space) crea un objeto de ruta con el espacio de estado especificado por space. La entrada space también establece el valor de la propiedad StateSpace.

path = navPath(space,states) le permite inicializar la ruta con muestras de estado dadas por states. Especifique states como una matriz de muestras de estado. Los estados que están fuera de los StateBounds del objeto de estado space se reducen a los límites. La entrada states también establece el valor de la propiedad States.

path = navPath(space,states,maxNumStates) crea un objeto de ruta con la cantidad máxima especificada de estados permitidos en la ruta maxNumStates. La entrada maxNumStates también establece el valor de la propiedad MaxNumStates.

Propiedades

StateSpace — Espacio de estado para la ruta

stateSpaceSE2 (predeterminado) | objeto del espacio de estados

Espacio de estados para la ruta, especificado como un objeto de espacio de estados. Cada estado en la ruta es una muestra del espacio de estados especificado. Puede utilizar objetos como stateSpaceSE2, stateSpaceDubins, stateSpaceReedsShepp o stateSpaceSE3 como objeto de espacio de estados. También puede personalizar un objeto de espacio de estado utilizando el objeto nav.StateSpace.

States — estados de ruta

zeros(0,StateSpace.NumStateVariables) (predeterminado) | matriz M por N de valor real

Estados de la ruta, especificados como una matriz de valores reales M por N. M es el número de estados en la ruta y N es la dimensión de cada estado. Solo puede configurar esta propiedad durante la creación del objeto o utilizando la función append.

Ejemplo: [0 0 0; 1 1 0; 2 2 0]

Ejemplo: [0 0 0 1 0 0 0; 1 1 1 1 0 0 0; 2 2 1 1 0 0 0]

Tipos de datos: double

NumStates — Número de muestras de estado en la ruta

Solo lectura: 0 (predeterminado) | entero no negativo

Esta propiedad o parámetro es de solo lectura.

Número de muestras de estado en la ruta, especificadas como un entero no negativo. El número es el mismo que el número de filas de la matriz de estado especificada en la propiedad States.

Tipos de datos: double

MaxNumStates — Número máximo de estados permitidos en la ruta

inf (predeterminado) | entero escalar positivo

Número máximo de estados permitidos en la ruta, especificados como un entero escalar positivo.

Cuando se especifica como inf, la ruta se puede redimensionar explícitamente. Para la generación de código, DynamicMemoryAllocation debe establecerse en 'On'.

Cuando se especifica como un entero escalar positivo, el número máximo de estados en el objeto se limita al valor especificado. Use esto para crear una ruta redimensionable cuando no se permite habilitar DynamicMemoryAllocation durante la generación de código.

Tipos de datos: double

Funciones del objeto

append	Agregar estados al final de la ruta
copy	Crear copia del objeto de ruta
interpolate	Interpolar puntos a lo largo de la ruta
pathLength	longitud de la ruta

Ejemplos

Crear navPath basado en múltiples waypoints

Crea un objeto navPath basado en múltiples puntos de referencia en un espacio de Dubins.

dubinsSpace = stateSpaceDubins([0 25; 0 25; -pi pi])

dubinsSpace = 
  stateSpaceDubins with properties:

   SE2 Properties
                 Name: 'SE2 Dubins'
          StateBounds: [3×2 double]
    NumStateVariables: 3

   Dubins Vehicle Properties
     MinTurningRadius: 1

pathobj = navPath(dubinsSpace)

pathobj = 
  navPath with properties:

      StateSpace: [1×1 stateSpaceDubins]
          States: [0×3 double]
       NumStates: 0
    MaxNumStates: Inf

waypoints = [8 10 pi/2;
             7 14 pi/4;
             10 17 pi/2;
             10 10 -pi];
append(pathobj,waypoints)

Interpola esa ruta para que contenga exactamente 250 puntos.

interpolate(pathobj,250)

Visualice la ruta interpolada y los puntos de referencia originales.

figure
grid on
axis equal
hold on
plot(pathobj.States(:,1),pathobj.States(:,2),".b")
plot(waypoints(:,1),waypoints(:,2),"*r","MarkerSize",10)

Calcular la longitud de la ruta.

len = pathLength(pathobj);
disp("Path length = " + num2str(len))

Path length = 19.4722

Crear navPath basado en múltiples puntos de referencia en el espacio de estados SE(3)

Cargue un mapa de ocupación tridimensional de una manzana de la ciudad en el espacio de trabajo. Especifique el umbral para considerar las celdas libres de obstáculos.

mapData = load("dMapCityBlock.mat");
omap = mapData.omap;
omap.FreeThreshold = 0.5;

Infle el mapa de ocupación para agregar una zona de amortiguamiento para una operación segura alrededor de los obstáculos.

inflate(omap,1)

Cree un objeto de espacio de estados SE(3) con límites para las variables de estado.

ss = stateSpaceSE3([0 220;0 220;0 100;inf inf;inf inf;inf inf;inf inf]);

Crea un objeto navPath basado en múltiples puntos de referencia en un espacio de estados SE(3).

path = navPath(ss);
waypoints = [40 180 15 0.7 0.2 0 0.1;
             55 120 20 0.6 0.2 0 0.1;
             100 100 25 0.5 0.2 0 0.1;
             130 90 30 0.4 0 0.1 0.6;
             150 33 35 0.3 0 0.1 0.6];
append(path,waypoints)

Interpola esa ruta para que contenga exactamente 250 puntos.

interpolate(path,250)

Visualice la ruta interpolada y los puntos de referencia originales.

show(omap)
axis equal
view([-10 55])
hold on
% Start state
scatter3(waypoints(1,1),waypoints(1,2),waypoints(1,3),"g","filled")
% Goal state
scatter3(waypoints(end,1),waypoints(end,2),waypoints(end,3),"r","filled")
% Intermediate waypoints
scatter3(waypoints(2:end-1,1),waypoints(2:end-1,2), ...
         waypoints(2:end-1,3),"y","filled")
% Path
plot3(path.States(:,1),path.States(:,2),path.States(:,3), ...
      "r-",LineWidth=2)

Calcular la longitud de la ruta.

len = pathLength(path);
disp("Path length = " + num2str(len))

Path length = 204.1797

Capacidades ampliadas

Generación de código C/C++
Genere código C y C++ mediante MATLAB® Coder™.

Historial de versiones

Introducido en R2019b

Consulte también

Objetos

• stateSpaceSE2 | stateSpaceReedsShepp | stateSpaceDubins | stateSpaceSE3 | pathmetrics

Clases

• nav.StateSpace

Funciones

• append | copy | interpolate | pathLength | shortenpath