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从零搭建路径跟踪系统

📚 共计 30 章节

路径跟踪概述

什么是路径跟踪、应用场景（自动驾驶、AGV、机器人）、系统整体架构。

坐标系与位姿表示

世界坐标系、机器人坐标系、齐次变换矩阵、欧拉角与四元数。

运动学模型基础

两轮差速模型、阿克曼模型、运动学方程推导。

运动学模型

路径表示方法

路径点序列、多项式曲线、贝塞尔曲线、样条曲线。

参考路径生成

全局路径规划简介、路径平滑处理、路径插值方法。

反馈控制基础

PID控制原理、位置式PID与增量式PID、PID参数整定。

纯跟踪算法 (Pure Pursuit)

基本原理、前视距离选择、实现与调参。

PurePursuit跟踪

斯坦利算法 (Stanley)

基本原理、横向误差控制、实现与对比。

模型预测控制 (MPC) 入门

MPC基本原理、预测模型、优化求解。

线性MPC路径跟踪

线性化运动学模型、MPC公式推导、代码实现。

线性MPC推导

非线性MPC路径跟踪

非线性模型处理、求解器选择（CasADi、OSQP）。

非线性求解器

LQR路径跟踪控制

LQR基本原理、线性化与离散化、LQR与MPC对比。

LQR最优控制

路径跟踪仿真环境搭建

Python仿真框架、可视化工具（Matplotlib）、仿真循环。

传感器模型与状态估计

GPS、IMU、里程计、卡尔曼滤波入门。

传感器卡尔曼

路径跟踪中的延时补偿

延时来源、Smith预估器、状态预测方法。

曲率自适应前视距离

曲率计算、动态调整策略、实现效果。

曲率自适应

多路径段切换与重规划

路径切换逻辑、局部重规划、平滑过渡。

切换重规划

障碍物避障与路径跟踪融合

DWA算法简介、动态窗口与跟踪结合。

ROS中的路径跟踪实现

ROS基础、发布与订阅、Rviz可视化。

C++路径跟踪实现

Eigen库使用、代码优化、实时性考量。

硬件在环仿真 (HIL)

仿真与真实硬件对接、实时系统测试。

实车测试与调试

测试流程、数据记录、问题排查。

路径跟踪性能评估指标

横向误差、纵向误差、跟踪时间、稳定性。

参数自动调优

网格搜索、贝叶斯优化、强化学习调参。

调优贝叶斯

多机器人路径跟踪

编队控制、一致性协议、协同跟踪。

多机器人编队

特殊场景处理

倒车跟踪、U型弯、狭窄通道。

特殊场景倒车

路径跟踪中的安全机制

紧急停车、限速、故障诊断。

项目实战：AGV路径跟踪系统（一）

需求分析、系统设计、模块划分。

项目实战：AGV路径跟踪系统（二）

代码实现、集成测试、性能优化。

项目实战：AGV路径跟踪系统（三）

部署与交付、文档撰写、总结复盘。