vehicleCostmap

表示车辆周围规划空间的成本地图

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描述

的vehicleCostmap对象创建表示车辆周围规划搜索空间的成本图。成本地图包含环境信息，例如车辆无法穿越的障碍物或区域。方法中指定的膨胀半径对障碍物进行膨胀，以检查是否发生碰撞CollisionChecker财产。路径规划算法使用成本图，例如pathPlannerRRT，为车辆寻找无碰撞路径。

成本图以二维网格的形式存储，通常称为网格占用网格或入住率地图。成本图中的每个网格单元格都有一个范围为[0,1]的值，表示在该网格单元格中导航的成本。每个网格单元格的状态为免费的，被占领的,或未知的，由…决定FreeThreshold和OccupiedThreshold属性。

下图显示了包含示例成本和网格单元状态的成本图。

costmap示例。中心网格单元是深红色的，成本为0.9。这个格子代表一个障碍。障碍物周围的单元格是浅红色的，成本为0.8。这些细胞代表膨胀区域。膨胀区域周围的单元格是灰色的，成本为0.4。这些细胞有一个未知的状态。成本图角落的单元格是白色的，其成本为0.2。这些细胞处于自由状态。

创建

语法

成本图=车辆成本图(C)

costmap = vehicleCostmap(mapWidth, mapplength)

cost = vehicle - lecostmap (mapWidth, mapplength,costVal)

costmap = vehicle - lecostmap (occMap)

成本映射=车辆成本映射(＿＿＿、“MapLocation”MapLocation)

成本映射=车辆成本映射(＿＿＿、名称、值)

描述

成本映射=车辆成本映射(C）使用矩阵中的成本值创建车辆成本图C。

成本映射=车辆成本映射(mapWidth，mapLength）创建一个表示宽度区域的车辆成本图mapWidth和长度mapLength以世界单位计算。默认情况下，每个网格单元处于未知状态。

例子

成本映射=车辆成本映射(mapWidth，mapLength，costVal）还分配了一个默认成本，costVal，到网格中的每个单元格。

成本映射=车辆成本映射(occMap）从占用地图创建一个车辆成本图occMap。使用此语法需要Navigation Toolbox™。

成本映射=车辆成本映射(＿＿＿“MapLocation”,mapLocation）指定在mapLocation成本图的左下角坐标。指定MapLocation, MapLocation在上述任何输入后，并在其中的任意顺序名称,值对参数。

成本映射=车辆成本映射(＿＿＿，名称,值）使用名称,值参数来指定FreeThreshold，OccupiedThreshold，CollisionChecker,CellSize属性。例如,vehicleCostmap (C ' CollisionChecker ccConfig)使用一个inflationCollisionChecker对象,ccConfig，以表示车辆形状并检查碰撞情况。创建对象后，可以更新除CellSize。

输入参数

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`C`- - - - - -成本值
[0,1]范围内的实值矩阵

成本值，指定为范围为[0,1]的实际值的矩阵。

在创建vehicleCostmap对象，如果未指定C或者一个统一的成本值，costVal，则每个网格单元的默认成本值为（FreeThreshold+OccupiedThreshold) / 2。

数据类型:单|双

`mapWidth`- - - - - -成本图宽度
正实标量

成本映射的宽度，以世界单位表示，指定为正实标量。

`mapLength`- - - - - -成本图长度
正实标量

成本映射的长度，以世界单位表示，指定为正实标量。

`costVal`- - - - - -统一成本值
[0,1]范围内的实标量

应用于成本图中所有单元格的统一成本值，指定为[0,1]范围内的实标量。

在创建vehicleCostmap对象，如果未指定costVal或者成本价值矩阵，C，则每个网格单元的默认成本值为（FreeThreshold+OccupiedThreshold) / 2。

`occMap`- - - - - -入住率地图
`occupancyMap`对象|`binaryOccupancyMap`对象

占用图，指定为occupancyMap(导航工具箱)或binaryOccupancyMap(导航工具箱)对象。使用此参数需要“导航工具箱”。

`mapLocation`- - - - - -Costmap位置
`[0 0]`(默认)|形式[的二元实值向量]mapXmapY]

Costmap位置，指定为形式为[的双元素实值向量mapXmapY]。这个向量指定成本图左下角的坐标位置。

例子:“MapLocation”,[8]

属性

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`FreeThreshold`- - - - - -低于此阈值的网格单元格空闲
`0.2`(默认)|[0,1]范围内的实标量

低于该阈值的网格单元是空闲的，指定为[0,1]范围内的实标量。

有成本的网格单元c可以有以下状态之一:

如果c<FreeThreshold，网格单元状态为免费的。
如果c≥FreeThreshold和c≤OccupiedThreshold，网格单元状态为未知的。
如果c>OccupiedThreshold，网格单元状态为被占领的。

`OccupiedThreshold`- - - - - -网格单元格被占用的阈值
`0.65`(默认)|[0,1]范围内的实标量

占用网格单元格的阈值，指定为范围[0,1]中的实标量。

有成本的网格单元c可以有以下状态之一:

如果c<FreeThreshold，网格单元状态为免费的。
如果c≥FreeThreshold和c≤OccupiedThreshold，网格单元状态为未知的。
如果c>OccupiedThreshold，网格单元状态为被占领的。

`CollisionChecker`- - - - - -Collision-checking配置
`inflationCollisionChecker ()`(默认)|`InflationCollisionChecker`对象

冲突检查配置，指定为InflationCollisionChecker对象。要创建此对象，请使用inflationCollisionChecker函数。属性的属性InflationCollisionChecker对象，您可以配置:

用于膨胀成本图中障碍物的膨胀半径
计算膨胀半径时用来包围飞行器的圈数
每个圆沿车辆纵轴的位置
车辆的尺寸

默认情况下,CollisionChecker使用默认值InflationCollisionChecker对象，该对象使用语法创建inflationCollisionChecker ()。这种碰撞检查配置将车辆围在一个圈内。

`MapExtent`- - - - - -成本图范围
形式为[的四元素非负整数向量xminxmaxyminymax]

此属性是只读的。

成本图在飞行器周围的范围，指定为四元非负整数向量，形式为[xminxmaxyminymax]。

xmin和xmax用世界坐标描述地图的长度。
ymin和ymax用世界坐标描述地图的宽度。

`CellSize`- - - - - -每个正方形单元的边长
`1`(默认)|正实标量

每个正方形单元的边长，以世界单位表示，以正实标量表示。例如，的边长1暗示一个网格，其中每个单元格都是一个大小为1 × 1米的正方形。较小的值可以提高搜索空间的分辨率，但代价是增加内存消耗。

你可以指定CellSize当您创建vehicleCostmap对象。但是，在创建对象之后，CellSize成为只读的。

`MapSize`- - - - - -成本图网格的大小
形式为[的二元正整数向量]nrowsncols]

此属性是只读的。

costmap网格的大小，指定为形式为[的双元素正整数向量nrowsncols]。

nrows成本映射中的网格单元格行数。
ncols成本映射中的网格单元格列数。

对象的功能

`checkFree`	检查车辆成本图中的无碰撞姿势或点
`checkOccupied`	查看车辆消耗图，查看被占用的姿势或点
`getCosts`	在车辆成本图中获取电池的成本值
`setcost`	在车辆成本图中设置电池的成本值
`情节`	绘制车辆成本图

例子

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创建并填充一个车辆成本图

打开实时脚本

创建一个10 × 20米的成本图，将其划分为大小为0.5 × 0.5米的正方形单元格。为所有单元格指定默认成本值0.5。

mapWidth = 10;mapLength = 20;costVal = 0.5;cellSize = 0.5;cost = vehicle - lecostmap (mapWidth, mapplength,costVal，“CellSize”cellSize)

FreeThreshold: 0.2000 OccupiedThreshold: 0.6500 CollisionChecker: [1x1 driving.costmap. properties]InflationCollisionChecker] CellSize: 0.5000 MapSize: [40 20] MapExtent: [0 10 0 20]

在成本图上标出一个障碍。显示成本图。

occupiedVal = 0.9;xyPoint = [2,4];setcost (costmap xyPoint occupiedVal)情节(costmap)

图中包含一个轴对象。axis对象包含image、patch类型的2个对象。该对象表示膨胀区域。

在成本图上标出一个无障碍区域。再次显示成本图。

freeVal = 0.15;[X,Y] = meshgrid(3.5:cellSize:5,0.5:cellSize:1.5);setcost (costmap [X (:), Y (:)), freeVal)情节(costmap)

图中包含一个轴对象。axis对象包含image、patch类型的2个对象。该对象表示膨胀区域。

使用A-Star路径规划器规划路径

这个例子使用了:

打开实时脚本

使用a *网格算法规划到停车位的最短车辆路径。然后对车辆施加非完整约束，使用混合A*算法重新规划路径。

创建占用映射

加载一个停车场的成本图。创建一个occupancyMap(导航工具箱)对象使用costmap对象的属性。想象占用地图。

数据=负载(“parkingLotCostmapReducedInflation.mat”);costmapObj = data.parkingLotCostmapReducedInflation;分辨率= 1/costmapObj.CellSize;oMap = occuancymap (costmapObj.Costmap，分辨率);的核心。FreeThreshold = costmapObj.FreeThreshold;的核心。OccupiedThreshold = costmapObj.OccupiedThreshold;显示(oMap)

图中包含一个轴对象。标题为Occupancy Grid的坐标轴对象包含一个image类型的对象。

使用A* Grid Planner规划路径

使用占用地图创建一个plannerAStarGrid(导航工具箱)对象。

gridPlanner = plannerAStarGrid(oMap);

在世界坐标系中定义起点和目标位置。这个坐标系的原点在地图的左下角。

startPos = [11,10];goalPos = [31.5,18];

在世界坐标中规划从起点到目标点的路径。

path = plan(gridPlanner,startPos,goalPos，“世界”);

方法可视化路径和已探索的节点显示对象的功能。

显示(gridPlanner)

图中包含一个轴对象。标题为AStar的axes对象包含8个image、line类型的对象。这些对象表示路径，开始，目标，网格探索。

使用混合A*规划器施加非完整约束并重新规划

创建一个状态验证器对象，用于使用冲突检查验证规划的路径。将占用映射分配给状态验证器对象。

validator = validatorOccupancyMap;验证器。Map = oMap;

初始化一个plannerHybridAStar(导航工具箱)对象与状态验证器对象。施加最小转弯半径和运动原语长度的非完整约束MinTurningRadius和MotionPrimitiveLength规划器的属性。

hybridPlanner = plannerHybridAStar(validator,MinTurningRadius=4,MotionPrimitiveLength=6);

定义车辆的起始和目标姿态为[X y)向量。x和y位置单位为米，和θ指定以弧度为单位的方向角。

startPose = [4 4 pi/2];%[米，米，弧度]goalPose = [45 27 -pi/2];

计划从开始姿势到目标姿势的路径。

refpath = plan(hybridPlanner,startPose,goalPose);

使用以下命令可视化路径显示对象的功能。

显示(hybridPlanner)

图中包含一个轴对象。标题为Hybrid A* Path Planner的坐标轴对象包含图像、直线、散点类型的8个对象。这些对象表示正向运动原语、反向运动原语、正向路径、路径点、方向、开始、目标。

算法

为了简化对车辆姿势是否发生碰撞的检查，vehicleCostmap放大障碍的大小。碰撞检查算法遵循以下步骤:

计算膨胀半径，以世界单位为单位，从车辆尺寸。默认的膨胀半径等于完全包围车辆所需的最小重叠圆圈集合的半径。圆的中心点位于车辆的纵轴上。增加圆的数量会减少膨胀半径，从而实现更精确的碰撞检查。

膨胀半径，一个中心	膨胀半径，三个中心

将膨胀半径转换为多个网格单元格，R。的非整数值取整R到下一个最大的整数。

充气的大小障碍使用R。将膨胀区域中的所有单元格标记为已占用。

图表以暗红色显示已占用的细胞。充气区域的细胞被涂成浅红色。黑色实线表示原始的膨胀半径。在左边的图表中，R是3。在右边的图表中，R是2。

膨胀网格单元，一个中心	膨胀网格单元，三个中心

检查车辆中心点是否位于充气网格上。
- 如果任何中心点位于膨胀网格单元上，则车辆姿态为被占领的。的checkOccupied函数返回真正的。占据的姿势并不一定意味着碰撞。例如，车辆可能位于充气的网格单元上，但不在实际占用的网格单元上。
- 如果在膨胀的网格单元上没有中心点，并且每个包含中心点的单元的成本值小于FreeThreshold，则飞行器姿态为免费的。的checkFree函数返回真正的。
- 如果没有中心点位于膨胀的网格单元上，并且任何包含中心点的单元的成本值大于FreeThreshold，则飞行器姿态为未知的。这两个checkFree和checkOccupied返回假。

以下姿势被认为是碰撞，因为至少有一个中心点在膨胀区域上。

姿势为“碰撞，一个中心”	三中心碰撞

扩展功能

C/ c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

使用注意事项和限制:

occupancyMap和binaryOccupancyMap不支持输入。
中存储的碰撞检查配置CollisionChecker属性必须是编译时常量。
的mapLocationInput参数必须是编译时常量。

版本历史

在R2018a中引入

全部展开

R2020b:`InflationRadius`和`VehicleDimensions`属性已被删除

的InflationRadius和VehicleDimensions的属性vehicleCostmap对象已被移除。请遵循以下流程:

使用inflationCollisionChecker函数来创建InflationCollisionChecker对象，它具有InflationRadius和VehicleDimensions属性。
属性的值指定该对象CollisionChecker的属性vehicleCostmap。

如果为。指定这些属性vehicleCostmap，该对象返回一个错误。

当vehicleCostmap对象在R2018a中引入，该对象仅根据指定的充气半径和车辆尺寸对障碍物进行充气。的InflationCollisionChecker对象中指定的CollisionChecker的属性vehicleCostmap，为膨胀障碍提供了额外的配置选项。例如，您可以指定用于计算膨胀半径的圈数，从而启用更精确的碰撞检查。

更新代码

的典型用法InflationRadius和VehicleDimensions的属性vehicleCostmap。类的相应属性更新代码InflationCollisionChecker对象。

无效的用法	建议更换
vehicleDims =车辆尺寸(5,2);inflationRadius = 1.2;(C，…“VehicleDimensions”vehicleDims,…“InflationRadius”, inflationRadius);	vehicleDims =车辆尺寸(5,2);inflationRadius = 1.2;ccConfig = inflationCollisionChecker(vehicleDims，…“InflationRadius”, inflationRadius);(C，…“CollisionChecker”, ccConfig);

无效的用法

建议更换

vehicleDims =车辆尺寸(5,2);inflationRadius = 1.2;(C，…“VehicleDimensions”vehicleDims,…“InflationRadius”, inflationRadius);

vehicleDims =车辆尺寸(5,2);inflationRadius = 1.2;ccConfig = inflationCollisionChecker(vehicleDims，…“InflationRadius”, inflationRadius);(C，…“CollisionChecker”, ccConfig);

另请参阅

pathPlannerRRT|inflationCollisionChecker

vehicleCostmap

描述

创建

语法

描述

输入参数

C- - - - - -成本值[0,1]范围内的实值矩阵

mapWidth- - - - - -成本图宽度正实标量

mapLength- - - - - -成本图长度正实标量

costVal- - - - - -统一成本值[0,1]范围内的实标量

occMap- - - - - -入住率地图occupancyMap对象|binaryOccupancyMap对象

mapLocation- - - - - -Costmap位置[0 0](默认)|形式[的二元实值向量]mapXmapY]

属性

FreeThreshold- - - - - -低于此阈值的网格单元格空闲0.2(默认)|[0,1]范围内的实标量

OccupiedThreshold- - - - - -网格单元格被占用的阈值0.65(默认)|[0,1]范围内的实标量

CollisionChecker- - - - - -Collision-checking配置inflationCollisionChecker ()(默认)|InflationCollisionChecker对象

MapExtent- - - - - -成本图范围形式为[的四元素非负整数向量xminxmaxyminymax]

CellSize- - - - - -每个正方形单元的边长1(默认)|正实标量

MapSize- - - - - -成本图网格的大小形式为[的二元正整数向量]nrowsncols]

对象的功能

例子

创建并填充一个车辆成本图

使用A-Star路径规划器规划路径

算法

扩展功能

C/ c++代码生成使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

版本历史

R2020b:InflationRadius和VehicleDimensions属性已被删除

另请参阅

主题

`C`- - - - - -成本值
[0,1]范围内的实值矩阵

`mapWidth`- - - - - -成本图宽度
正实标量

`mapLength`- - - - - -成本图长度
正实标量

`costVal`- - - - - -统一成本值
[0,1]范围内的实标量

`occMap`- - - - - -入住率地图
`occupancyMap`对象|`binaryOccupancyMap`对象

`mapLocation`- - - - - -Costmap位置
`[0 0]`(默认)|形式[的二元实值向量]mapXmapY]

`FreeThreshold`- - - - - -低于此阈值的网格单元格空闲
`0.2`(默认)|[0,1]范围内的实标量

`OccupiedThreshold`- - - - - -网格单元格被占用的阈值
`0.65`(默认)|[0,1]范围内的实标量

`CollisionChecker`- - - - - -Collision-checking配置
`inflationCollisionChecker ()`(默认)|`InflationCollisionChecker`对象

`MapExtent`- - - - - -成本图范围
形式为[的四元素非负整数向量xminxmaxyminymax]

`CellSize`- - - - - -每个正方形单元的边长
`1`(默认)|正实标量

`MapSize`- - - - - -成本图网格的大小
形式为[的二元正整数向量]nrowsncols]

C/ c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

R2020b:`InflationRadius`和`VehicleDimensions`属性已被删除