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Autoware_freespace_planner

freespace_planner_node

freespace_planner_nodeは、静的/動的障害物のある空間でトラジェクトリを計画するグローバルパスプランナノードです。このノードは現在、freespace_planning_algorithmsパッケージのハイブリッドA*検索アルゴリズムに基づいています。rrt*などの他のアルゴリズムも追加され、将来的には選択可能になります。

注意 トラジェクトリ追従の制約により、出力トラジェクトリは単一方向のパスのみを含むように分割されます。つまり、出力トラジェクトリは前進と後進の両方のトラジェクトリを同時に含みません。

入力トピック

名称	タイプ	説明
~input/route	autoware_planning_msgs::Route	ルートとゴールポーズ
~input/occupancy_grid	nav_msgs::OccupancyGrid	走行可能な領域のコストマップ
~input/odometry	nav_msgs::Odometry	車両速度（車両の停止状態をチェックするために使用する）
~input/scenario	tier4_planning_msgs::Scenario	ノードをアクティベートするためのアクティベートするシナリオ

出力トピック

名称	タイプ	説明
~output/trajectory	autoware_planning_msgs::Trajectory	追従する軌道
is_completed	bool (rosパラメータとして実装)	すべての分割された軌道が公開されたかどうか

出力TF

なし

起動方法

1. freespace_planner.launch にリマッピング情報を書き込むか、roslaunch を実行するときに引数を追加します。
2. roslaunch freespace_planner freespace_planner.launch

パラメータ

Name	Type	Description	Default	Range
planning_algorithm	string	Planning algorithm to use, options: astar, rrtstar.	astar	['astar', 'rrtstar']
waypoints_velocity	float	velocity in output trajectory (currently, only constant velocity is supported.	5.0	N/A
update_rate	float	timer's update rate	10.0	N/A
th_arrived_distance_m	float	Threshold for considering the vehicle has arrived at its goal.	1.0	N/A
th_stopped_time_sec	float	Time threshold for considering the vehicle as stopped.	1.0	N/A
th_stopped_velocity_mps	float	Velocity threshold for considering the vehicle as stopped.	0.01	N/A
th_course_out_distance_m	float	Threshold distance for considering the vehicle has deviated from its course.	1.0	N/A
th_obstacle_time_sec	float	Time threshold for checking obstacles along the trajectory.	1.0	N/A
vehicle_shape_margin_m	float	Margin around the vehicle shape for planning.	1.0	N/A
replan_when_obstacle_found	boolean	Replan path when an obstacle is found.	True	N/A
replan_when_course_out	boolean	Replan path when the vehicle deviates from its course.	True	N/A
time_limit	float	Time limit for the planner.	30000.0	N/A
max_turning_ratio	float	Maximum turning ratio, relative to the actual turning limit of the vehicle.	0.5	N/A
turning_steps	float	Number of steps for turning.	1	N/A
theta_size	float	Number of discretized angles for search.	144	N/A
angle_goal_range	float	Range of acceptable angles at the goal.	6.0	N/A
lateral_goal_range	float	Lateral range of acceptable goal positions.	0.5	N/A
longitudinal_goal_range	float	Longitudinal range of acceptable goal positions.	2.0	N/A
curve_weight	float	Weight for curves in the cost function.	0.5	N/A
reverse_weight	float	Weight for reverse movement in the cost function.	1.0	N/A
direction_change_weight	float	Weight for direction changes in the cost function.	1.5	N/A
obstacle_threshold	float	Threshold for considering an obstacle in the costmap.	100	N/A
astar.search_method	string	Search method to use, options: forward, backward.	forward	['forward', 'backward']
astar.only_behind_solutions	boolean	Consider only solutions behind the vehicle.	False	N/A
astar.use_back	boolean	Allow reverse motion in A* search.	True	N/A
astar.adapt_expansion_distance	boolean	Allow varying A* expansion distance based on space configuration.	True	N/A
astar.expansion_distance	float	Distance for expanding nodes in A* search.	0.5	N/A
astar.near_goal_distance	float	Distance threshold to consider near goal.	4.0	N/A
astar.distance_heuristic_weight	float	Weight for the distance heuristic in A* search.	1.0	N/A
astar.smoothness_weight	float	Weight for the smoothness (change in curvature) in A* search.	0.5	N/A
astar.obstacle_distance_weight	float	Weight for distance to obstacle in A* search.	0.5	N/A
astar.goal_lat_distance_weight	float	Weight for lateral distance from original goal.	0.5	N/A
rrtstar.enable_update	boolean	Enable updates in RRT*.	True	N/A
rrtstar.use_informed_sampling	boolean	Use informed sampling in RRT*.	True	N/A
rrtstar.max_planning_time	float	Maximum planning time for RRT*.	150.0	N/A
rrtstar.neighbor_radius	float	Radius for neighboring nodes in RRT*.	8.0	N/A
rrtstar.margin	float	Margin for RRT* sampling.	0.1	N/A

ノードパラメータ

パラメータ	型	説明
planning_algorithms	文字列	ノードで使用されるアルゴリズム
vehicle_shape_margin_m	浮動小数	計画アルゴリズムのコリジョンマージン
update_rate	倍精度浮動小数	タイマーの更新レート
waypoints_velocity	倍精度浮動小数	出力軌道の速度（現時点では定速のみをサポート）
th_arrived_distance_m	倍精度浮動小数	車両が軌道のエンドポイントに到着したかどうかをチェックするしきい値距離
th_stopped_time_sec	倍精度浮動小数	車両が停止しているかどうかをチェックするしきい値時間
th_stopped_velocity_mps	倍精度浮動小数	車両が停止しているかどうかをチェックするしきい値速度
th_course_out_distance_m	倍精度浮動小数	車両がコースから外れたかどうかをチェックするしきい値距離
th_obstacle_time_sec	倍精度浮動小数	障害物が軌道上にあるかどうかをチェックするしきい値時間
vehicle_shape_margin_m	倍精度浮動小数	車両マージン
replan_when_obstacle_found	ブール	障害物が軌道上で見つかったときに再計画するかどうか
replan_when_course_out	ブール	車両がコースから外れたときに再計画するかどうか

Planner の共通パラメータ

パラメータ	種類	説明
time_limit	数値	Planning の時間制限
maximum_turning_ratio	数値	使用可能な実際の旋回範囲に対する最大比
turning_steps	数値	旋回範囲内の旋回ステップ数
theta_size	数値	角度の離散化の数
lateral_goal_range	数値	横位置の目標範囲
longitudinal_goal_range	数値	縦位置の目標範囲
angle_goal_range	数値	角度の目標範囲
curve_weight	数値	曲線操作に対する追加コスト係数
reverse_weight	数値	バック動作に対する追加コスト係数
direction_change_weight	数値	方向変更に対する追加コスト係数
obstacle_threshold	数値	特定のグリッドを障害物と見なすための閾値

A* 探索パラメータ

パラメーター	タイプ	説明
search_method	文字列	検索方法、スタートからゴールへまたはその逆方向
only_behind_solutions	ブール	ソリューションをゴールの後ろに制限するかどうか
use_back	ブール	後方軌道を使用するかどうか
adapt_expansion_distance	ブール	環境に基づいて展開距離を適応する場合
expansion_distance	double	ノード遷移の展開距離
near_goal_distance	double	ゴール近傍距離のしきい値
distance_heuristic_weight	double	ノードのコストを推定するためのヒューリスティック重み
smoothness_weight	double	曲率の変化に対するコストファクター
obstacle_distance_weight	double	障害物までの距離に対するコストファクター
goal_lat_distance_weight	double	ゴールからの横方向距離に対するコストファクター

RRT*探索パラメータ

パラメーター	型	説明
max planning time	double	最大計画時間 [msec] (enable_update が true の場合にのみ使用)
enable_update	bool	max_planning time が経過するまで実現可能なソリューションが見つかった後の更新の有無
use_informed_sampling	bool	Informed RRT*（Gammell et al.）の使用
neighbor_radius	double	RRT*アルゴリズムの近傍半径
margin	double	RRT*アルゴリズムにおけるパスの衝突チェックで確保される安全マージン

フローチャート