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stateSpaceSE2

SE(2) Zustandsraum

Beschreibung

Das stateSpaceSE2-Objekt speichert Parameter und Zustände im SE(2)-Zustandsraum, der aus Zustandsvektoren besteht, die durch [x, y, θ] dargestellt werden. x und y sind kartesische Koordinaten und θ ist der Orientierungswinkel. Das Objekt berechnet die Entfernung mithilfe der euklidischen Distanz und berechnet die Translation und Rotation des Zustands mithilfe linearer Interpolation.

Erstellung

Syntax

space = stateSpaceSE2

space = stateSpaceSE2(bounds)

Beschreibung

space = stateSpaceSE2 erstellt ein SE(2)-Zustandsraumobjekt mit Standardzustandsgrenzen für x, y und θ.

space = stateSpaceSE2(bounds) gibt bounds für x, y und θ an. Die Zustandswerte außerhalb der Grenzen werden auf die Grenzen gekürzt. Mit der Eingabe bounds können Sie den Wert der Eigenschaft StateBounds festlegen.

Eigenschaften

Name — Name des Zustandsraums

'SE2' (Standardeinstellung) | Zeichenfolge (String)

Name des Zustandsraums, angegeben als Zeichenfolge.

NumStateVariables — Dimension des Zustandsraums

Schreibgeschützt: 3 (Standardeinstellung) | positive Ganzzahl

Diese Eigenschaft ist schreibgeschützt.

Dimension des Zustandsraums, angegeben als positive Ganzzahl.

StateBounds — Grenzen der Zustandsvariablen

[-100 100; -100 100; -3.1416 3.1416] (Standardeinstellung) | 3x2 reellwertige Matrix

Grenzen von Zustandsvariablen, angegeben als 3x2-Matrix mit realen Werten.

• Die erste Zeile gibt die Unter- und Obergrenze des x-Zustands in Metern an.

• Die zweite Zeile gibt die Unter- und Obergrenze des y-Zustands in Metern an.

• Die dritte Zeile gibt die Unter- und Obergrenze des θ-Zustands im Bogenmaß an.

Datentypen: double

WeightXY — Gewichtung für die Berechnung der x- und y-Distanz

1 (Standardeinstellung) | nichtnegativer reeller Skalar

Auf die Berechnung der x- und y-Distanz angewendetes Gewicht, angegeben als nicht negativer reeller Skalar.

Im Objekt berechnet sich die Entfernung wie folgt:

$$d=\sqrt{\left(w_{xy}(d_x^2+d_y^2)\right)+w_{\theta }{d}_{\theta }^2}$$

w_xy ist das Gewicht, das auf die Koordinaten x und y angewendet wird, und w_θ ist das Gewicht, das auf die Koordinate θ angewendet wird. d_x, d_y und d_θ sind die Entfernungen in der Richtung x, y bzw. θ.

Datentypen: double

WeightTheta — Auf die Theta-Distanzberechnung angewendetes Gewicht

0.1 (Standardeinstellung) | nichtnegativer reeller Skalar

Auf die θ-Distanzberechnung angewendetes Gewicht, angegeben als nicht negativer reeller Skalar.

Im Objekt berechnet sich die Entfernung wie folgt:

$$d=\sqrt{\left(w_{xy}(d_x^2+d_y^2)\right)+w_{\theta }{d}_{\theta }^2}$$

w_xy ist das Gewicht, das auf die Koordinaten x und y angewendet wird, und w_θ ist das Gewicht, das auf die Koordinate θ angewendet wird. d_x, d_y und d_θ sind die Entfernungen in der Richtung x, y bzw. θ.

Datentypen: double

Objektfunktionen

copy	Create deep copy of state space object
distance	Distance between two states
enforceStateBounds	Reduce state to state bounds
interpolate	Interpolate between states
sampleGaussian	Sample state using Gaussian distribution
sampleUniform	Sample state using uniform distribution

Beispiele

Planen Sie einen Pfad zwischen zwei SE(2)-Zuständen

Erstellen Sie einen SE(2)-Zustandsraum.

ss = stateSpaceSE2;

Erstellen Sie einen occupancyMap-basierten Statusvalidator unter Verwendung des erstellten Statusraums.

sv = validatorOccupancyMap(ss);

Erstellen Sie eine Belegungskarte aus einer Beispielkarte und stellen Sie die Kartenauflösung auf 10 Zellen/Meter ein.

load exampleMaps
map = occupancyMap(simpleMap,10);
sv.Map = map;

Legen Sie die Validierungsdistanz für den Validierer fest.

sv.ValidationDistance = 0.01;

Aktualisieren Sie die Statusraumgrenzen, sodass sie mit den Kartengrenzen übereinstimmen.

ss.StateBounds = [map.XWorldLimits;map.YWorldLimits; [-pi pi]];

Erstellen Sie den Pfadplaner und erhöhen Sie die maximale Verbindungsdistanz.

planner = plannerRRT(ss,sv);
planner.MaxConnectionDistance = 0.3;

Legen Sie den Start- und Zielzustand fest.

start = [0.5,0.5,0];
goal = [2.5,0.2,0];

Planen Sie einen Pfad mit Standardeinstellungen.

rng(100,'twister'); % for repeatable result
[pthObj,solnInfo] = planner.plan(start,goal);

Visualisieren Sie die Ergebnisse.

map.show; hold on;
plot(solnInfo.TreeData(:,1),solnInfo.TreeData(:,2),'.-'); % tree expansion
plot(pthObj.States(:,1), pthObj.States(:,2),'r-','LineWidth',2) % draw path

Erweiterte Fähigkeiten

C/C++ Codegenerierung
Generieren Sie C und C++ Code mit MATLAB® Coder™.

Versionsverlauf

Eingeführt in R2019b

Siehe auch

stateSpaceDubins | stateSpaceReedsShepp