Геометрические особенности реализации алгоритмов

1.3 Геометрические особенности реализации алгоритмов.

Для демонстрации указанных особенностей, нанесём на миллиметровую бумагу горизонтальную проекцию самосвала. Для наиболее удобной аппроксимации реальной проекции автомобиля выберем отношение длины проекции к её ширине равным 9:5. (рис. 2.1) Для выявления критерия возможности проезда под углом 45⁰ расположим проекцию автосамосвала под углом 45⁰ и пометим занятые ею квадраты со стороной в одну дискрету. Повёрнутый таким образом самосвал занимает площадь 11 х 11 дискрет. При любой другой ориентации самосвал займёт прямоугольник заведомо меньшей площади и максимальной длины, следовательно если центр самосвала можно расположить в квадрате 11 х 11 дискрет так, чтобы в нём не было препятствий, значит траектория может проходить через данную точку. В целях повышения быстродействия желательно произвести поиск и указание таких точек до начала поиска траектории чтобы избежать повторных поисков препятствий в квадрате.

Для определённости на карте будут определяться лишь геометрические места центров автомобиля.

При рассмотрении критериев разрешения поворота, нанесём на карту положение самосвала до и после поворота, и проведем окружности таким образом, чтобы охватить все промежуточные положения крайних точек автосамосвала. Соединив начальную и конечную точки поворота последовательностью клеток - дискрет на карте наиболее близких к полученной дуге можно увидеть, что длина прямого участка на карте, параллельного осям должна быть не менее одной дискреты, а дина наклонного участка - не менее трёх.

Следовательно стоит предписать алгоритмам, чтобы точка излома траектории находилась не в реальном начале поворота, а была смещена назад на указанное выше количество дискрет в зависимости от направления. Следует также запретить излом траектории в случае диагонального движения менее чем в семи дискретах от предыдущего излома и трёх дискретах при движении вдоль осей.

1.4 Сравнительная характеристика

приведённых алгоритмов.

Для сравнения рассмотрим два имеющихся алгоритма планирования траектории: метод пробных траекторий и однослойная нейронная сеть. Метод пробных траекторий заключается в переборе вариантов траекторий, представляющих собой ломанные линии, соединяющие начальную и конечную точки по определённым правилам. Этот алгоритм применим только на достаточно простых площадках, допускающих небольшое количество вариантов траекторий. Преимуществом является то, что траектория планируется сразу от начала до конца, недостатки - 1) при необходимости внесения изменений в траекторию требуется её заново планировать, 2) невозможно спланировать разворот и подъезд задним ходом.

Алгоритм планирования по однослойной нейронной сети заключается в формировании оценки для каждого возможного (учитывая дискретность) направления. В формировании оценки участвуют следующие показатели: расстояние до ближайшего препятствия, текущая ориентация транспортного средства, скачёк расстояний до препятствия, направление на цель движения. По данному алгоритму принимается решение лишь о небольшом ближайшем участке движения, траектория не выстраивается как единое целое, из - за чего может быть не оптимальной. Данный алгоритм также не позволяет планирование разворота и учёт движения препятствий.

В связи с этим был разработан алгоритм планирования траектории, позволяющий быстро соединить две точки поверхности кратчайшей линией, проведённой с учётом легко вводимых и легко реализуемых критериев оптимальности. Кроме того разработанный алгоритм позволяет легко учесть геометрические особенности транспортного средства и легко к ним адаптируется.

Сравнительная характеристика приведённых и предлагаемого алгоритмов приведена в таблице 1.1

Таблица 1.1 Сравнение алгоритмов планирования траектории.