局部路径规划——frenet坐标系

零、参考资料

轨迹规划1:Frenet坐标转化公式推导_笛卡尔坐标系转化为frenet坐标系-CSDN博客
曲率、切向量、法向量

一、概念

二、深度理解

2-1 参数曲线的向量值函数和弧长函数

a. r(t)参数曲线的向量值函数:表示空间曲线在 x、y、z 方向上的分量随时间的变化。向量值函数不仅描述粒子的路径,还描述粒子的运动方式。

r(t)=x(t)\vec{i}+y(t)\vec{j}+z(t)\vec{k}

b. s(t)

c. r(s)

d. r(t)推导r(s)的流程

2-2、 di/dt、dj/dt

i 和 j 是单位向量
dθ 是角度的微小变化
d\vec{i} 和 d\vec{j} 分别是向量i 和向量j 的微小变化
Ω 表示旋转角速度

d\vec{i} = \vec{i}' - \vec{i} = d\theta *\vec{j}
\left | d\vec{i} \right | 近似成单位向量 i 以向量i起点为圆心旋转d\theta(角度微小变化),形成的单位圆弧度(d\theta*1)
d\vec{i} 方向是垂直于单位向量 i (与j同向或者反向,取决于逆时针还是顺时针);
综上,\frac{d\vec{i}}{dt}=1*\frac{d\theta }{dt}*\vec{j}=\omega*\vec{j}\frac{d\vec{j}}{dt}=-1*\frac{d\theta }{dt}*\vec{i}=-\omega*\vec{i}

2-3、 单位正切向量

2-4、 曲率

2-4、 法向量

在曲线上,任意一点的单位法向量的方向是垂直于该点的单位切向量,并指向曲率中心。法向量与切向量垂直,并且指向曲率的中心,这意味着它指向曲线弯曲的方向。

二、应用

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