概述

PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator类是apollo planning模块下modules\planning\lattice\trajectory_generation\piecewise_braking_trajectory_generator.cc/.h实现

从类名来看，应该是PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator分段匀减速刹停轨迹生成器类？

从代码来看PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator类主要是实现：

1.根据当前车速，纵向位置，目标车速，需要到达的纵向位置计算出一条纵向分段匀减速刹停轨迹，分成4种情况；
//a.距离不够，直接以当前车速刹停至目标点；
//b.先舒适的减速至目标速度巡航一段时间，再舒适的减速刹停停在目标s上；(初始速度大于目标速度)
//c.先舒适的加速至目标速度，巡航一段时间，再刹停(初始速度小于目标速度)
//d.先舒适的加速至最大速度，再刹停(初始速度小于目标速度,纵向长度没办法实现完整的梯形速度规划)
2. 为了实现1的功能，写了一些辅助函数ComputeStopDistance根据加速度，速度计算刹停距离；ComputeStopDeceleration根据距离，速度反推刹停需要的减速度；

简而言之，就是计算一条刹停纵向轨迹

piecewise_braking_trajectory_generator.h

#pragma once#include <memory>#include "modules/planning/common/trajectory1d/piecewise_acceleration_trajectory1d.h"namespace apollo {namespace planning {class PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator {public:PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator() = delete;//PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator类的主要函数，Genearate()生成分段刹车轨迹的函数？
//其实就是输入当前状态(纵向位置，车速)，需要停在的纵向位置来计算纵向的轨迹，分成几种情况：
//a.距离不够，直接以当前车速刹停至目标点；
//b.先舒适的减速至目标速度巡航一段时间，再舒适的减速刹停停在目标s上；(初始速度大于目标速度)
//c.先舒适的加速至目标速度，巡航一段时间，再刹停(初始速度小于目标速度)
//d.先舒适的加速至最大速度，再刹停(初始速度小于目标速度,纵向长度没办法实现完整的梯形速度规划)
//输入参数：目标纵向位置s_target,当前车辆的纵向位置s_curr，目标车速v_target，当前车速v_curr，舒适加速度a_comfort？ 舒适的减速度d_comfort？最大时间max_time(指轨迹的时间长度，planning_gflags里trajectory_time_length配置为8.0s)？static std::shared_ptr<Curve1d> Generate(const double s_target, const double s_curr, const double v_target,const double v_curr, const double a_comfort, const double d_comfort,const double max_time);//计算刹停距离，输入v和减速度dec, v^2/2astatic double ComputeStopDistance(const double v, const double dec);//根据刹停距离和初始速度反推减速度
//a=v^2/(2x)static double ComputeStopDeceleration(const double dist, const double v);
};}  // namespace planning
}  // namespace apollo

piecewise_braking_trajectory_generator.cc

#include "modules/planning/lattice/trajectory_generation/piecewise_braking_trajectory_generator.h"#include <cmath>#include "cyber/common/log.h"namespace apollo {namespace planning {//PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator类的主要函数，Genearate()生成分段刹车轨迹的函数？
//其实就是输入当前状态(纵向位置，车速)，需要停在的纵向位置来计算纵向的轨迹，分成几种情况：
//a.距离不够，直接以当前车速刹停至目标点；
//b.先舒适的减速至目标速度巡航一段时间，再舒适的减速刹停停在目标s上；(初始速度大于目标速度)
//c.先舒适的加速至目标速度，巡航一段时间，再刹停(初始速度小于目标速度)
//d.先舒适的加速至最大速度，再刹停(初始速度小于目标速度,纵向长度没办法实现完整的梯形速度规划)
//输入参数：目标纵向位置s_target,当前车辆的纵向位置s_curr，目标车速v_target，当前车速v_curr，舒适加速度a_comfort？ 舒适的减速度d_comfort？最大时间max_time(指轨迹的时间长度，planning_gflags里trajectory_time_length配置为8.0s)？
std::shared_ptr<Curve1d> PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator::Generate(const double s_target, const double s_curr, const double v_target,const double v_curr, const double a_comfort, const double d_comfort,const double max_time) {//首先创建一个共享指针，分段匀加速1维轨迹类，用当前纵向位置和速度去初始化这个类对象ptr_trajectory std::shared_ptr<PiecewiseAccelerationTrajectory1d> ptr_trajectory =std::make_shared<PiecewiseAccelerationTrajectory1d>(s_curr, v_curr);//计算要走过的纵向距离，用纵向目标位置减去当前的纵向位置double s_dist = s_target - s_curr;//计算舒适的刹停距离？输入当前车速和舒适的减速度作为参数double comfort_stop_dist = ComputeStopDistance(v_curr, d_comfort);// if cannot stop using comfort deceleration, then brake in the beginning.//如果用舒适的减速度无法在规定的纵向距离内完成降速，那么一开始就刹车？//如果舒适的减速完成距离>要求的减速完成距离(至少不能超过纵向目标位置)if (comfort_stop_dist > s_dist) {//这是从要求的减速距离s_dist，以及当前车速反推刹停需要的减速度double stop_d = ComputeStopDeceleration(s_dist, v_curr);//计算出刹停需要的时间double stop_t = v_curr / stop_d;//在轨迹里初始s,v之后增加一段以反推的减速度刹停的这一段纵向轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(-stop_d, stop_t);
//若刹停的的时间小于轨迹需要的时间长度8s，就在该轨迹后面增加一段加速度为0的轨迹填补剩下的时间if (ptr_trajectory->ParamLength() < max_time) {ptr_trajectory->AppendSegment(0.0,max_time - ptr_trajectory->ParamLength());}//返回这个分段匀减速刹车轨迹(该情况下必须从一开始就刹车，而且是以不舒适的减速度刹停)return ptr_trajectory;}// otherwise, the vehicle can stop from current speed with comfort brake.//车辆可以以舒服的减速度减速至目标速度的话//如果当前车速大于目标车速if (v_curr > v_target) {//计算巡航时间，也就是减速至目标速度后匀速运动的时间//用从当前纵向位置到目标纵向位置的总的距离 - 舒适的减速至目标速度的距离 = 剩下的需要匀速运动完成的距离，剩下的需要匀速运动完成的距离 / 目标速度 = 匀速巡航时间double t_cruise = (s_dist - comfort_stop_dist) / v_target;//计算舒适的减速至目标速度需要的时间double t_rampdown = (v_curr - v_target) / d_comfort;//这个是计算目标速度再以舒适的减速度刹停需要的时间？double t_dec = v_target / d_comfort;//在分段匀减速轨迹里，在初始的s和速度之后增加一段以舒适的减速度-2m/s^2减少至目标速度的轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(-d_comfort, t_rampdown);//在分段匀减速轨迹里，在减速至目标速度后再增加一段匀速巡航的轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(0.0, t_cruise);//最后增加一段以舒服的减速度刹停的减速段轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(-d_comfort, t_dec);//如果这一通操作下来，待设置的分段匀减速刹停轨迹时间还是小于8s，用加速度0去填补剩下的时间，直到轨迹的时间达到8sif (ptr_trajectory->ParamLength() < max_time) {ptr_trajectory->AppendSegment(0.0,max_time - ptr_trajectory->ParamLength());}//返回这个分段匀减速刹停轨迹(该情况下先舒适的减速至目标速度巡航一段时间，再舒适的减速刹停停在目标s上，另外apollo里定义的舒适减速度是-2m/s^2)return ptr_trajectory;} else {//如果当前车速小于目标车速//反过来计算以当前车速以舒适的加速度2m/s^2（apollo里定义的，实际上也并不能算舒适）到目标速度的加速时间double t_rampup = (v_target - v_curr) / a_comfort;//以目标速度舒适的减速至当前车速的时间t_rampdown double t_rampdown = (v_target - v_curr) / d_comfort;//这是 车辆先匀加速至目标速度，再匀减速至当前初始车速的距离，加减速的距离总长s_ramp double s_ramp = (v_curr + v_target) * (t_rampup + t_rampdown) * 0.5;
//计算需要走过的纵向距离 - 加减速走过的距离 - 从当前车速出发舒适的刹停距离
//剩下的距离就是需要保持目标车速匀速行驶的距离double s_rest = s_dist - s_ramp - comfort_stop_dist;//如果计算出的剩下的保持目标车速匀速行驶的距离是 > 0的话if (s_rest > 0) {//计算巡航时间 double t_cruise = s_rest / v_target;//计算从目标速度刹停的时间double t_dec = v_target / d_comfort;// construct the trajectory//构建这条轨迹//在待设置的分段匀减速刹停轨迹里在初始状态(当前车速，当前纵向位置)后新增一段//舒适匀加速到目标速度的轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(a_comfort, t_rampup);//新增一段以目标速度巡航的轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(0.0, t_cruise);//新增一段从目标速度开始刹停的轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(-d_comfort, t_dec);//如果轨迹的时间长度小于8s就在刹停后补全一段速度为0加速度为0的轨迹到8sif (ptr_trajectory->ParamLength() < max_time) {ptr_trajectory->AppendSegment(0.0,max_time - ptr_trajectory->ParamLength());}//返回这个分段匀减速刹停轨迹(该情况下先舒适的加速至目标速度，巡航一段时间，再刹停)return ptr_trajectory;} else { //如果计算出的剩下的保持目标车速匀速行驶的距离是 <= 0的话，//就说明不需要匀速段，直接从当前车速舒适加速至最多目标车速，再舒适的刹停double s_rampup_rampdown = s_dist - comfort_stop_dist;//计算从当前车速舒适加速的最大速度double v_max = std::sqrt(v_curr * v_curr + 2.0 * a_comfort * d_comfort *s_rampup_rampdown /(a_comfort + d_comfort));
//计算加速的时间double t_acc = (v_max - v_curr) / a_comfort;//计算舒适减速的时间double t_dec = v_max / d_comfort;// construct the trajectory//构建这段分段匀减速刹停轨迹//再当前状态后增加一段 舒适加速至最大速度的轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(a_comfort, t_acc);//再增加一段舒适减速至0的轨迹ptr_trajectory->AppendSegment(-d_comfort, t_dec);//轨迹上不满8s，加速度为0，速度为0补全至8sif (ptr_trajectory->ParamLength() < max_time) {ptr_trajectory->AppendSegment(0.0,max_time - ptr_trajectory->ParamLength());}//返回这个分段匀减速刹停轨迹(该情况下先舒适的加速至最大速度，再刹停)return ptr_trajectory;}}
}//计算刹停距离，输入v和减速度dec, v^2/2a
double PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator::ComputeStopDistance(const double v, const double dec) {ACHECK(dec > 0.0);return v * v / dec * 0.5;
}//根据刹停距离和初始速度反推减速度
//a=v^2/(2x)
double PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator::ComputeStopDeceleration(const double dist, const double v) {return v * v / dist * 0.5;
}}  // namespace planning
}  // namespace apollo

附录 apollo中默认定义的舒适加减速度

apollo里的舒适加速度和减速度都在planning_gflags里配置，定义最大加减速度为±4m/s^{2，然后舒适加减速度在最大值基础上乘以一个factor，这个factor同样在planning_gflags.cc里配置为0.5，也就是apollo里默认配置的舒适的加减速度为±2m/s}2。

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阿波罗 planning代码-modules\planning\lattice\trajectory_generation\PiecewiseBrakingTrajectoryGenerator类详解

概述

piecewise_braking_trajectory_generator.h

piecewise_braking_trajectory_generator.cc

附录 apollo中默认定义的舒适加减速度

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