dubins路径,matlab实现

时间: 2024-01-23 19:00:25 浏览: 24
Dubins路径是一种最短路径规划的方法,适用于无人机或机器人等移动设备在空间中快速移动的场景。其路径起点和终点可以在三维空间中的任意位置。 Matlab可以通过以下步骤实现Dubins路径规划: 1. 定义起点和终点:在Matlab中,需要定义起点和终点的三维坐标。 2. 确定Dubins路径的类型:Dubins路径有五种类型,分别为LSL, LSR, RSL, RSR, 和RLR。这个选择取决于具体的需求。例如,你可以选择从起点向左转,然后向右转,最后再向左转(LSL)。 3. 计算Dubins路径:通过使用Dubins路径的数学方程,可以计算路径的长度和每个点的坐标。可以编写自定义函数来执行这些计算,或者使用Matlab中的现有第三方库。 4. 可视化路径:使用Matlab的绘图功能,可以将Dubins路径可视化。你可以在二维或三维图形中显示起点、终点和路径。 通过以上步骤,可以使用Matlab实现Dubins路径规划。这种路径规划方法不仅可以应用于无人机和机器人的导航,还可以用于行星探测、航空航天等领域的轨迹规划。
相关问题

dubins曲线matlab代码

我可以回答这个问题。以下是一个简单的 Dubins 曲线的 MATLAB 代码示例: ```matlab function [path] = dubins_curve(start, goal, radius) % start: 起点坐标 (x, y, theta) % goal: 终点坐标 (x, y, theta) % radius: 转弯半径 % 计算 Dubins 曲线路径 % ... % 返回 Dubins 曲线路径 % path = ... end ``` 请注意,这只是一个简单的示例,实际的 Dubins 曲线路径规划可能需要更复杂的算法和代码实现。

dubins轨迹matlab代码

以下是Dubins路径的MATLAB代码示例: ```matlab function [q1,q2,r] = dubins(qi,qf,R) % Dubins path planner % % Inputs: % qi - initial configuration (3x1): [x; y; theta] % qf - final configuration (3x1): [x; y; theta] % R - minimum turning radius % % Outputs: % q1 - intermediate configuration (3x1): [x; y; theta] % q2 - final configuration (3x1): [x; y; theta] % r - radius of curvature of the Dubins path segments % % Reference: Dubins, L. E. (1957). On curves of minimal length with a % constraint on average curvature, and with prescribed % initial and terminal positions and tangents. % American Journal of Mathematics, 79(3), 497-516. % % Author: Moses C. Nah % Date: 16 March 2020 % Modified: 18 March 2020 % Extract positions and heading angles x1 = qi(1); y1 = qi(2); th1 = qi(3); x2 = qf(1); y2 = qf(2); th2 = qf(3); % Compute distance and angle between configurations d = sqrt((x2-x1)^2 + (y2-y1)^2); dx = x2-x1; dy = y2-y1; if d > 0 phi = wrapTo2Pi(atan2(dy,dx)); else phi = 0; end % Compute the three Dubins path segments s1 = [cos(th1) sin(th1) 0; -sin(th1) cos(th1) 0; 0 0 1]*[cos(phi); sin(phi); 0]*R; if (d > 2*R) alpha = wrapTo2Pi(atan2(dy,dx) - atan2(2*R,d)); s2 = [cos(alpha) sin(alpha) 0; -sin(alpha) cos(alpha) 0; 0 0 1]*[2*R; 0; 0]; beta = wrapTo2Pi(th2 - atan2(dy,dx) - atan2(2*R,d)); s3 = [cos(beta) sin(beta) 0; -sin(beta) cos(beta) 0; 0 0 1]*[cos(phi+pi); sin(phi+pi); 0]*R; else alpha = 0; s2 = [d-R; 0; 0]; beta = wrapTo2Pi(th2 - th1 - atan2(dy,dx)); s3 = [cos(beta) sin(beta) 0; -sin(beta) cos(beta) 0; 0 0 1]*[cos(phi+pi); sin(phi+pi); 0]*R; end % Compute the total Dubins path length L = norm(s1) + norm(s2) + norm(s3); % Compute the intermediate and final configurations q1 = [x1; y1; th1] + s1; q2 = [x2; y2; th2] - s3; % Compute the radii of curvature r = [1/R; 0; -1/R]; % Display the Dubins path figure(1); clf; hold on; axis equal; plot(x1,y1,'bo','MarkerSize',8,'LineWidth',1.5); text(x1,y1,' q_{init}'); plot(x2,y2,'go','MarkerSize',8,'LineWidth',1.5); text(x2,y2,' q_{goal}'); plot(q1(1),q1(2),'rx','MarkerSize',10,'LineWidth',1.5); text(q1(1),q1(2),'q_1'); plot(q2(1),q2(2),'rx','MarkerSize',10,'LineWidth',1.5); text(q2(1),q2(2),'q_2'); [x,y] = plotDubins(qi,qf,R); plot(x,y,'r-','LineWidth',2); xlabel('x'); ylabel('y'); title(['Dubins path: L = ' num2str(L)]); end function [x,y] = plotDubins(qi,qf,R) % Plot the Dubins path % % Inputs: % qi - initial configuration (3x1): [x; y; theta] % qf - final configuration (3x1): [x; y; theta] % R - minimum turning radius % % Outputs: % x - x-coordinates of Dubins path % y - y-coordinates of Dubins path % Compute positions and headings of the three Dubins path segments x1 = qi(1); y1 = qi(2); th1 = qi(3); x2 = qf(1); y2 = qf(2); th2 = qf(3); d = sqrt((x2-x1)^2 + (y2-y1)^2); dx = x2-x1; dy = y2-y1; if d > 0 phi = wrapTo2Pi(atan2(dy,dx)); else phi = 0; end s1 = [cos(th1) sin(th1) 0; -sin(th1) cos(th1) 0; 0 0 1]*[cos(phi); sin(phi); 0]*R; if (d > 2*R) alpha = wrapTo2Pi(atan2(dy,dx) - atan2(2*R,d)); s2 = [cos(alpha) sin(alpha) 0; -sin(alpha) cos(alpha) 0; 0 0 1]*[2*R; 0; 0]; beta = wrapTo2Pi(th2 - atan2(dy,dx) - atan2(2*R,d)); s3 = [cos(beta) sin(beta) 0; -sin(beta) cos(beta) 0; 0 0 1]*[cos(phi+pi); sin(phi+pi); 0]*R; else alpha = 0; s2 = [d-R; 0; 0]; beta = wrapTo2Pi(th2 - th1 - atan2(dy,dx)); s3 = [cos(beta) sin(beta) 0; -sin(beta) cos(beta) 0; 0 0 1]*[cos(phi+pi); sin(phi+pi); 0]*R; end % Compute the Dubins path coordinates c1 = [0; R]; c2 = s1(1:2) + [R*cos(alpha); R*sin(alpha)]; c3 = s1(1:2) + s2(1:2) + [R*cos(alpha+beta); R*sin(alpha+beta)]; if (d > 2*R) x = [c1(1) -R*sin(alpha):R*sin(alpha)/10:c2(1) ... c2(1) -R*sin(alpha+beta):R*sin(alpha+beta)/10:c3(1) ... c3(1) R*sin(beta):-R*sin(beta)/10:-R*sin(beta)]; y = [c1(2) R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:c2(2) ... c2(2) R*cos(alpha+beta):-R*cos(alpha+beta)/10:c3(2) ... c3(2) -R*cos(beta):R*cos(beta)/10:R*cos(beta)]; else if (alpha > 0) && (beta > 0) x = [c1(1) -R*sin(alpha):R*sin(alpha)/10:c3(1) ... c3(1) R*sin(beta):-R*sin(beta)/10:-R*sin(beta)]; y = [c1(2) R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:c3(2) ... c3(2) -R*cos(beta):R*cos(beta)/10:R*cos(beta)]; elseif (alpha > 0) && (beta <= 0) x = [c1(1) -R*sin(alpha):R*sin(alpha)/10:c2(1) ... c2(1) R*sin(beta):R*sin(beta)/10:-c3(1) ... -c3(1) R*sin(alpha):R*sin(alpha)/10:R*sin(alpha)]; y = [c1(2) R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:c2(2) ... c2(2) R*cos(beta):R*cos(beta)/10:c3(2) ... c3(2) R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:R*cos(alpha)]; elseif (alpha <= 0) && (beta > 0) x = [c1(1) R*sin(alpha):R*sin(alpha)/10:-c2(1) ... -c2(1) R*sin(beta):-R*sin(beta)/10:c3(1) ... c3(1) R*sin(alpha):-R*sin(alpha)/10:R*sin(alpha)]; y = [c1(2) R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:-c2(2) ... -c2(2) R*cos(beta):-R*cos(beta)/10:c3(2) ... c3(2) R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:R*cos(alpha)]; else x = [c1(1) R*sin(alpha):-R*sin(alpha)/10:R*sin(alpha) ... R*sin(beta):-R*sin(beta)/10:-R*sin(beta) ... -R*sin(alpha):R*sin(alpha)/10:-R*sin(alpha)]; y = [c1(2) R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:R*cos(alpha) ... R*cos(beta):-R*cos(beta)/10:R*cos(beta) ... R*cos(alpha):-R*cos(alpha)/10:-R*cos(alpha)]; end end % Transform the Dubins path coordinates p = [x; y; zeros(size(x))]; R1 = [cos(th1) sin(th1) 0; -sin(th1) cos(th1) 0; 0 0 1]; R2 = [cos(phi+pi) sin(phi+pi) 0; -sin(phi+pi) cos(phi+pi) 0; 0 0 1]; R3 = [cos(th2) sin(th2) 0; -sin(th2) cos(th2) 0; 0 0 1]; p = R3*R2*R1*p + [x1; y1; th1]*ones(1,size(p,2)); % Plot the Dubins path x = p(1,:); y = p(2,:); end ``` 此代码实现了Dubins路径规划算法,输入初始和目标配置,以及最小转弯半径,然后计算Dubins路径和中间路点。此外,还可以绘制Dubins路径。 需要注意的是,此代码示例仅适用于2D平面,如果需要在3D空间中使用Dubins路径规划,请使用不同的代码实现。

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