车辆沿双圆弧蛇形线行驶的路径规划函数及用法咨询

你需要的这种由两段反向相切圆弧组成的S形路径，属于满足车辆非完整运动约束的经典路径构型，有现成的函数可以直接调用，常用实现方案如下：

1. 直接使用双圆弧规划接口 #

双圆弧（Biarc）插值刚好对应两段连续圆弧的路径生成需求，多数运动规划库都内置了相关接口，这里以Python生态的PyPathPlanning库为例：

• 安装依赖：pip install pypathplanning
• 使用示例：

from pypathplanning.path_planning import BiarcPlanner

# 入参依次为点的x坐标、y坐标、航向角（弧度制，x轴正方向为0）
start_point = (0.0, 0.0, 0.0) # A点参数，按实际修改
end_point = (10.0, 0.0, 0.0) # B点参数，按实际修改

# 初始化规划器，传入车辆允许的最小转弯半径，单位与坐标一致
planner = BiarcPlanner(min_turn_radius=3.0)
# 执行路径规划
biarc_path = planner.plan(start_point, end_point)
# 按0.1m间隔采样路径点，返回(x,y)坐标列表
path_points = biarc_path.get_sampled_points(step=0.1)

2. 用Dubins路径库生成 #

如果后续需要扩展到更复杂的多段圆弧路径场景，可以直接用Dubins路径库，当起点、终点的位姿和转弯半径约束匹配双圆弧构型时，会直接输出你需要的S形路径：

• 安装依赖：pip install dubins
• 使用示例：

import dubins

start_pose = (0.0, 0.0, 0.0) # A点位姿
end_pose = (10.0, 0.0, 0.0) # B点位姿
min_turn_radius = 3.0

# 生成最短Dubins路径
path = dubins.shortest_path(start_pose, end_pose, min_turn_radius)
# 采样路径点，返回(x,y,yaw)的列表
sampled_path, _ = path.sample_many(0.1)

注意事项 #

• 调用前需要确认起点和终点的位姿差、两点间距满足你设定的最小转弯半径约束，否则会出现规划失败的情况
• 如果需要生成带速度、加速度的可行驶轨迹，可以在得到路径点后，叠加速度规划模块做二次插值

你参考的路径示意图如下：

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Joachim