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Trajectory Follower#

これは trajectory_follower パッケージのデザインドキュメントです。

目的/ユースケース#

このパッケージは、autoware_trajectory_follower_node パッケージのノードが使用する縦方向および横方向コントローラのインターフェイスを提供します。 縦方向および横方向の基本インターフェイスを導出することで、詳細なコントローラを実装できます。

設計#

横方向と縦方向の基本インターフェイスクラスがあり、各アルゴリズムはこれを継承して実装されています。 インターフェイスクラスには、次の基本機能があります。

  • isReady(): 制御が計算の準備ができているかどうかを確認します。
  • run(): 制御コマンドを計算し、Trajectory Followerノード に返します。これは継承されたアルゴリズムによって実装する必要があります。
  • sync(): 他のコントローラの実行結果を入力します。
    • 操舵角の収束
      • 操舵角が収束するまで停止を維持できます。
    • 速度の収束（現在使用されていません）

これらの関数がノード内でどのように機能するかについては、Trajectory Followerノードの設計を参照してください。

横方向（ステアリング）と縦方向（速度）制御の分離#

この縦方向コントローラは、横方向と縦方向の制御の役割が次のように分離されていることを前提としています。

  • 横方向制御は、完全な速度追従を仮定して、車両を軌道上に維持するための目標ステアリングを計算します。
  • 縦方向制御は、完全な軌跡追従を仮定して、軌跡速度に車両速度を維持するための目標速度/加速度を計算します。

理想的には、横方向と縦方向の制御を単一の混合問題として扱うことで、高性能を実現できます。対照的に、2つの理由から速度コントローラをスタンドアロン関数として提供する必要があります。以下に説明します。

縦方向の運動に対する複雑な要件#

人間が期待する縦方向の車両挙動は、単一の論理で表現するのが困難です。たとえば、停止直前の予想される挙動は、現在位置が停止線の前後にあるか、現在の速度が人間の動きを実現するための目標速度より速いか遅いかによって異なります。

さらに、一部の車両は極低速では自車の速度を測定するのが困難です。そのような場合、横方向の制御に影響を与えることなく縦方向制御の機能を向上させることができる設定が重要です。

縦方向制御には独自の特性やニーズが多くあります。それらを横方向制御から別々に設計することで、モジュールの結合度を低くし、メンテナンス性を向上させることができます。

横方向運動と縦方向運動の非線形結合#

横縦混合制御問題は非常に複雑であり、高性能を実現するために非線形最適化を使用します。非線形最適化の収束を保証することは困難であるため、開発には単純な制御論理も必要です。

また、車両が高速で移動しない場合、縦横同時制御の利点は小さくなります。

関連する問題#