As a core part of autonomous driving systems, motion planning has received extensive attention from academia and industry. However, real-time trajectory planning capable of spatial-temporal joint optimization is challenged by nonholonomic dynamics, particularly in the presence of unstructured environments and dynamic obstacles. To bridge the gap, we propose a real-time trajectory optimization method that can generate a high-quality whole-body trajectory under arbitrary environmental constraints. By leveraging the differential flatness property of car-like robots, we simplify the trajectory representation and analytically formulate the planning problem while maintaining the feasibility of the nonholonomic dynamics. Moreover, we achieve efficient obstacle avoidance with a safe driving corridor for unmodelled obstacles and signed distance approximations for dynamic moving objects. We present comprehensive benchmarks with State-of-the-Art methods, demonstrating the significance of the proposed method in terms of efficiency and trajectory quality. Real-world experiments verify the practicality of our algorithm. We will release our codes for the research community


翻译:作为自主驾驶系统的核心组成部分,运动规划受到学术界和工业界的广泛关注。然而,实时轨迹规划在非结构化环境和动态障碍物存在的情况下,由于非完整动力学而存在挑战。为了弥合这个鸿沟,我们提出了一种实时轨迹优化方法,可以在任意环境约束下生成优质的全身轨迹。通过利用汽车型机器人的微分平坦性质,我们简化了轨迹表示并在保持非完整动力学可行性的同时解析地制定了规划问题。此外,我们通过安全驾驶通道实现了对未建模障碍物的高效避障,并使用动态移动对象的符号距离近似实现了避碰。我们进行了全面的基准测试,并与最先进的方法进行了比较,证明了所提出方法在效率和轨迹质量方面的重要性。实际试验验证了我们算法的实用性。我们将会向研究社区提供我们的代码。

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