PreScan轨迹（1）——路径编辑器

2023-03-06 20:25 作者:自动驾驶废材 0人读过 | 我要投稿

轨迹元素

在 Prescan 中，轨迹由路径和速度曲线组成。这提供了两者的重用：

单独的路径与单独的速度曲线相结合会产生轨迹

路径定义

可以使用以下任一模式定义演员的路径：

自由绘图模式：用户通过组合手动绘制的路径段来定义路径；

继承模式：用户从底层路段继承路径；

GPS Track：用户重用存储在 GPS 记录中的信息来获取路径。

可以使用新的 Prescan 的路径编辑器编辑定义的路径。

速度配置文件

速度曲线将汽车的速度描述为时间的函数。速度配置文件是一个单独的实体，不链接到特定路径。可以使用 Prescan 的速度配置文件编辑器输入和/或修改速度配置文件。一旦创建的速度配置文件也可以存储以供将来重复使用。

Prescan 的速度曲线编辑器提供了良好的预览功能，可显示速度与时间和速度与距离图等，当映射到可用路径时，可以显示纵向和横向加速度水平。

以下用户条目对于速度配置文件时隙是可行的：

平稳的加速/减速

突然松开油门

等待

恒定加速度/速度

轨迹定义

通过组合路径和速度曲线，获得轨迹。一旦定义了轨迹，就可以对其进行编辑、转换和以其他采样率显示。

注意：一个特殊情况是 GPS Track，用户只能重复使用 GPS 记录中存储的信息；在 Prescan 中进行编辑或修改是不可能的。

使用多个轨迹

Prescan 通过同步的概念支持使用多个轨迹：两个或多个参与者与轨迹相关联，并且还需要相对于另一个在时间上链接，例如，定义一个近乎碰撞，其中两个参与者都应该在给定位置给定的时间。在演员被及时链接的地方，命令PreScan称为轨迹同步。

1. 通过同步的概念：两个或多个参与者与轨迹相关联，并且也需要相对于另一个参与者在时间上相关联，例如定义一个近乎碰撞，其中两个参与者都应该在给定时间的给定位置。在演员被及时链接的地方，命令PreScan称为轨迹同步。

2. 出于测试自动化目的：在这种情况下，可以将多个轨迹分配给一个参与者。通过这种方式，用户可以轻松地在可用轨迹之间切换并将其中一个设置为活动轨迹，例如用于传感器测试。分配多个轨迹中解释了如何完成此操作。

路径编辑器

路径编辑器有两个用途。他们是：

显示路径的详细参数（在自由绘图和继承模式下）

允许您手动设置路径的详细参数（仅限自由绘图模式）

注意：路径编辑器可以通过在路径的右键菜单中选择对象配置来访问。

显示和设置详细的路径段参数

在路径编辑器中，可以编辑路径的起点和角度，以及定义的段的详细参数。使用路径的对象配置选项可以使用路径编辑器（转到树并右键单击选择的路径，或者在构建区域中选择路径后右键单击以获得相同的菜单）。在路径编辑器中所做的每个更改都会在构建区域中自动更新。

轨迹开始

可以设置起点位置（X、Y、Z）和角度。

命令

段

注意：此处不再提供 R 4.5 之前版本中可用的等待段。它不是路径段类型，而仅仅是运动状态，现在由速度配置文件编辑器支持。

注意：与 R 4.5 之前的版本相反，速度配置文件编辑器现在以不同的方式支持分段设置速度和允许加速和减速。尽管如此，R 4.5 之前的实验仍受支持并自动转换。

轨迹内的速度差异

在 Prescan R4.5 及更高版本中，路径和速度曲线已分离，但仍定义轨迹，可在轨迹中读取。速度配置文件编辑器现在支持更改速度并检查允许的加速度和减速度。

路径段类型

Prescan 中的路径是通过将段粘合在一起来定义的。存在以下细分类型：

直的；弧；贝塞尔曲线；回旋曲线；高程变化；折线；变道；弧线变道

直的

直线是最简单的分段类型。除了起点和方向，它只有一个参数，即长度。

弧

圆弧是圆的一部分。除了起点和方向外，它还有两个参数，即半径和增量角。

贝塞尔曲线

贝塞尔曲线提供了对起点和终点的位置和切线进行独立控制的灵活性。此外，可以控制起点和终点的曲率。下图解释了贝塞尔曲线的初始形状。角度由图中定义的长度和宽度之间的比率确定。

除了起点，贝塞尔曲线由参数终点和（切线）角度定义。

通过双击 Bézier 线段，控制点变得可见（开始和结束点、第一个控制点、第二个控制点）。下面的图片和文字演示了如何处理这些：

起点：点可以移动，但方向和曲率保持不变

终点：点可以自由移动，从而改变贝塞尔曲线的长度和形状

第一个控制点：控制点可以与之前的位置保持一致，而起点和终点保持不变；

第二个控制点：控制点可以与之前的位置保持一致，而起点和终点保持不变。如果按下 ctrl 按钮，控制点可以自由移动，而起点和终点保持不变。

回旋曲线

Clothoid Curve 可用于从一个曲率到另一个曲率的缓和，例如从直线段变为弧段时。它受以下参数的约束：

高程变化

海拔变化是唯一提供海拔（或高度）变化选项的段，所有其他段都是水平的。

高度变化的形状在 Prescan 中预定义。除了起点和方向外，它还有以下两个参数：长度和高度。

折线

折线是允许以非连续方式改变路径方向的线段。它是一条直线段，与前一个相比，它可以以任何角度放置。

这些段之间的航向差异由折线段的角度定义。可以通过设置折线段的高度属性来修改倾斜角度的差异。

变道

prescan中的车道变化是所谓的偏正弦（用 5 阶多项式近似）。除了起点和方向外，它还有以下两个参数：delta x 和 delta y。

Prescan 中的 Arc Lane Change 是共享中心点的两条弧线之间的过渡。除了起点和方向外，它还由起点半径、终点半径和沿弧的角度定义。它只能在继承路径中创建（参见 5.3.1.3 继承模式）

自由绘图模式

自由绘图模式允许用户快速定义自己的操作。此模式与用户希望在选择的位图背景“顶部”手动绘制轨迹的底图结合使用时特别有用。

机动的几何结构是通过为给定的路径段类型（直线、弧线、贝塞尔曲线、海拔变化、车道变化）顺序选择所谓的航路点来构建的。下一个屏幕截图显示了执行此操作的方法。注意不同的航点、线段类型（在轨迹控制栏中）和进入自由绘图模式的图标。

注 1：快捷键可帮助您快速绘制、修改和删除段。

注 2：自由绘图模式不支持 Clothoid 曲线和圆弧中的车道变化。

注 3：高程变化的高度可以通过在创建段期间按 + 或 - 键进行调整。根据海拔变化的陡度，将显示不同的梯度标记，如下图所示。

薄单打标：梯度小于14%

粗体单标记：14% 和 20% 之间的梯度

加粗双标：梯度大于等于20%

可以通过双击轨迹并选择“编辑节点 (E)”来编辑节点或航路点（在构建区域中用黑色方块表示）。然后使用鼠标移动所需的节点。编辑图标在工具栏中用下图中的正方形表示。

注意：轨迹是按顺序建立的。这意味着将节点移动到轨迹“网络”中间的某个位置会导致网络的其余部分也移动。

一旦绘制了初始轨迹，用户可以使用路径编辑器手动输入正确的定位或段类型数据，并使用速度曲线编辑器设置速度。通过填写可用字段，手绘路径会自动（重新）调整大小。

继承模式

继承模式与预定义的路段结合使用。创建道路网络后，用户可以决定从粘合在一起的选定路段（直线、X 和 Y 交叉口、环形交叉路口等）“继承”汽车的轨迹。此模式与与特定交通场景相关的标准化操作（例如，切入/切出操作、环形交叉路口的变道操作等）结合使用时特别有用。

注 1：继承的路径总是由路径段类型中描述的标准元素组成。

注 2：继承路径不支持定义它们的道路的倾斜和倾斜，即任何具有 Orientation.Bank 或 Orientation.Tilt 非零的道路都不适合定义继承路径。请注意，继承路径支持配置文件银行。

继承路径是通过选择位于道路末端的路径点来完成的，因此位于两个路段之间的链接处。可选的航路点由粗黄色圆圈显示。

灵活路段的一种特殊情况，因为不仅可以选择路段末端的路点，还可以选择该路段定义点处的路点。

当在灵活路段的另一端选择一个路点时，将生成一条沿路段全长延伸的继承路径。如果不需要变道，这将特别有用。如果需要换道，只需单击应开始换道的路点，然后通过单击下一个定义点但在另一条车道的路点来切换车道。如果需要另一个车道变换，例如要回到原来的车道，只需重复相同的动作序列来改变车道。

如果您在比下一个定义点更远的另一个车道上选择一个航路点，则会在某个任意定义点处插入车道变换。

注意：如果继承路径的终点不是灵活路段的终点，则无法反转该继承路径。原因是反向路径不会从路端开始，这是继承路径的先决条件。

通过输入一个介于 0% 和 100% 之间的值，用户可以继承相对于所选车道的轨迹。 0% 表示车道左侧，100% 表示车道右侧。默认情况下，此值为 50%，即车道的中心。

继承后，路径编辑器可再次用于更改路径段类型。 Speed Profile 编辑器用于更改轨迹的加速、减速等。

注意：如果用户想要扩展继承路径，可以将路径转换为自由绘制路径。可以通过在构建区域或实验树中的轨迹上单击鼠标右键来访问此选项。如果演员与该轨迹相关联，则将保留此信息，以及该演员是否是参考车辆。但是，不保留同步的时间点。

注意：如果通过调整大小和重新定向来编辑道路网络，则轨迹不会自动更新。使用“重新对齐路径到道路”选项，可以通过在构建区域或实验树中的轨迹上单击鼠标右键来将其重新对齐到父级。

GPS 轨迹

GPS 跟踪功能为用户提供了一个界面，可以从 GPS WGS 84 格式的现场记录中导入位置和航向数据。

用法

选择文件导入 GPS 轨迹以导入 GPS 轨迹。加载 GPS 轨迹后，将其转换为轨迹。轨迹的起始位置和方向将在与全球定位的 GPS 坐标相关的 xyz 域中计算。

轨迹的时间步长可以在属性编辑器中给出。如果时间步长低于提供的时间步长，Prescan 将自动插入 actor 的位置。

配置

通过导入功能选择 GPS 轨迹文件后，将打开以下对话框：

图 1：GPS 轨迹导入对话框

参数有以下意义：

录制曲目的频率以蓝色显示。这是从 GPS 记录中的前两个样本得出的。当然，这个频率也应该用于其余的样本。如果稍后计算轨迹，则再次检查该标准，如果失败（连续时间步长）则生成错误。

当 GPS 轨迹远离实验原点时，会出现如图 2 所示的错误。在全局放置中不使用自定义投影字符串时，可以通过在导入对话框中按“设置为原点”按钮来解决此问题。这将使 GPS 跟踪坐标与加载的实验对齐。

图 2：如果 GPS 轨迹无法与实验对齐时的错误消息。

注 1：一旦 GPS 路径链接到 GPS 速度剖面以形成轨迹，它们就不能链接到任何其他轨迹。

注 2：GPS 路径和 GPS 速度配置文件无法编辑（因为它们仅由点组成，而不是公式）。

格式

GPS 记录的输入应该是以下格式之一的文本文件：

[时间纬度经度高度航向]，或

[时间纬度经度高度]

在第二种格式的情况下，航向是基于[时间纬度经度高度]信息使用线性近似计算的。

导入数据要求如下：

时间应以秒表示（Prescan 将转换时间，使模拟从零开始）；

以度为单位的纬度（范围：[-90, 90]）；

以度为单位的经度（范围：[-180, 180]）；

海拔米；

指南针度数方向（北为 0 度，东为 90 度等）。

重要提示：GPS 的更新频率通常为 1 Hz，而现场记录频率可能要高得多（例如 50 Hz）。 Prescan 不会自动处理此现场记录频率。因此，现场记录必须以 GPS 信号的更新频率提供给 Prescan。 Prescan 将使用线性插值方法将此记录插值到模拟积分时间步长。

注 1：Prescan 不包含处理车辆静止时 GPS 设备无法确定方向的“智能”。如果需要，用户有责任对 GPS 进行任何预处理。

注 2：用户可以自己为 Prescan 提供内插 GPS 轨迹。因此，插值方法具有自由度。

注 3：虽然必须提供包含高度值的列，但实际值当前在 Prescan 中不使用。

注 4：用于 GPS 坐标的格式是输入值的十进制度，尽管值将在 GUI 中以 DMS 格式显示，如 GPS 轨迹原点的导入对话框中所示。示例：导入的 GPS 坐标，其纬度值为 +12.75 度，经度值为 -12.34567 度，将显示为北纬 12 度 45 分 0 秒和西纬 12 度 20 分 44.412 秒。

例子

GPS 轨迹应该是 MATLAB® 可读的空格或制表符分隔的文本文件。值可以用科学记数法或十进制记数法表示。下面给出了两个轨迹示例，它们的格式都为[时间纬度经度高度航向]。第一个是科学记数法和空格分隔，第二个使用十进制记数法和制表符分隔符。