PiecewiseJerkPathOptimizer 路径规划：Matlab 动态案例与 C++ 实现-平芜编程栈

piecewiceJerkPathOptimizer路径规划新增一个matlab动态案例，包含速度规划包含cpp代码实现

在路径规划领域，PiecewiseJerkPathOptimizer 是一种较为实用的方法，它能有效地规划出平滑的路径，同时考虑速度规划，让路径不仅能到达目标点，还能在移动过程中保持较好的动力学特性。今天就给大家分享一下如何用 Matlab 构建一个包含速度规划的动态案例，以及对应的 C++ 代码实现。

Matlab 动态案例实现

速度规划思路

速度规划的核心在于根据路径点和一些约束条件，确定每个点处的速度。我们希望速度变化平滑，避免突然的加速或减速，这里我们可以采用多项式拟合的方式来实现速度的平滑过渡。

Matlab 代码

% 定义路径点 waypoints = [0 0; 1 1; 2 0; 3 1]; num_waypoints = size(waypoints, 1); % 时间间隔，假设每个路径点间时间间隔为1 time_steps = 1:num_waypoints - 1; % 速度规划，简单的线性速度规划 velocities = zeros(num_waypoints - 1, 2); for i = 1:num_waypoints - 1 velocities(i, :) = (waypoints(i + 1, :) - waypoints(i, :)) / 1; end % 绘制路径和速度曲线 figure; subplot(2,1,1); plot(waypoints(:,1), waypoints(:,2), '-o'); xlabel('X 坐标'); ylabel('Y 坐标'); title('路径规划'); subplot(2,1,2); time = 0; for i = 1:num_waypoints - 1 hold on; t = time:time + 1; vx = velocities(i, 1) * ones(size(t)); vy = velocities(i, 2) * ones(size(t)); plot(t, vx, 'r', 'DisplayName', 'Vx'); plot(t, vy, 'b', 'DisplayName', 'Vy'); time = time + 1; end xlabel('时间'); ylabel('速度'); title('速度规划'); legend;

代码分析

路径点定义：我们通过一个二维矩阵waypoints定义了路径点，每一行代表一个点的[x, y]坐标。
时间间隔设定：假设每个路径点之间的时间间隔为1，time_steps用于记录这个间隔。
速度规划：在for循环中，根据相邻路径点的位置差和时间间隔计算每个阶段的速度，这里是简单的线性速度规划，实际应用中可以采用更复杂的算法。
绘图：使用subplot将绘图区域分为上下两部分，分别绘制路径和速度曲线，直观展示路径规划和速度规划的结果。

C++ 代码实现

C++ 速度规划思路

C++ 实现中，我们同样要根据路径点来规划速度，这里使用数组来存储路径点和速度信息，通过类似的计算方式来确定速度。

C++ 代码

#include <iostream> #include <vector> #include <cmath> // 定义路径点结构体 struct Waypoint { double x; double y; }; // 定义速度结构体 struct Velocity { double vx; double vy; }; int main() { // 定义路径点 std::vector<Waypoint> waypoints = { {0, 0}, {1, 1}, {2, 0}, {3, 1} }; int num_waypoints = waypoints.size(); // 存储速度 std::vector<Velocity> velocities(num_waypoints - 1); // 速度规划 for (int i = 0; i < num_waypoints - 1; ++i) { velocities[i].vx = (waypoints[i + 1].x - waypoints[i].x) / 1; velocities[i].vy = (waypoints[i + 1].y - waypoints[i].y) / 1; } // 输出速度信息 for (int i = 0; i < num_waypoints - 1; ++i) { std::cout << "阶段 " << i + 1 << " 的速度: Vx = " << velocities[i].vx << ", Vy = " << velocities[i].vy << std::endl; } return 0; }