Spatio-temporal Motion Planning for Autonomous Vehicles with Trapezoidal Prism Corridors and Bézier Curves

运动规划 计算机科学 弹道 贝塞尔曲线 数学优化 分段 路径(计算) 棱镜 避碰 分段线性函数 碰撞 数学 机器人 人工智能 几何学 物理 数学分析 程序设计语言 光学 计算机安全 天文
作者
Srujan Deolasee,Qin Lin,Jialun Li,John M. Dolan
标识
DOI:10.23919/acc55779.2023.10155930
摘要

Safety-guaranteed motion planning is critical for self-driving cars to generate collision-free trajectories. A layered motion planning approach with decoupled path and speed planning is widely used for this purpose. This approach is prone to be suboptimal in the presence of dynamic obstacles. Spatial-temporal approaches deal with path planning and speed planning simultaneously; however, the existing methods only support simple-shaped corridors like cuboids, which restrict the search space for optimization in complex scenarios. We propose to use trapezoidal prism-shaped corridors for optimization, which significantly enlarges the solution space compared to the existing cuboidal corridors-based method. Finally, a piecewise Bézier curve optimization is conducted in our proposed corridors. This formulation theoretically guarantees the safety of the continuous-time trajectory. We validate the efficiency and effectiveness of the proposed approach in numerical and CommonRoad simulations.
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