PreScan快速入门到精通第十六讲之轨迹编辑路径

轨迹元素在PreScan中，一个轨迹由路径和速度曲线组成。这提供了两者的重用。

独的路径与单独的速度曲线结合在一起，会产生不同的轨迹。路径定义执行器的路径可以使用以下模式中的任何一种来定义。自由绘制模式：用户通过梳理手动绘制的路段定义路径。继承模式：用户从底层路段中继承路径。GPS跟踪模式：用户重用GPS记录中存储的信息来获取路径。定义的路径可以使用新的PreScan的路径编辑器进行编辑。速度简介速度曲线描述了汽车的速度作为时间的函数。车速曲线是一个独立的实体，不与特定路径相关。可以使用PreScan的速度曲线编辑器输入和/或修改速度曲线。速度曲线一旦创建，也可以存储起来，以备将来重复使用。PreScan的速度编辑器提供了良好的预览功能，可以显示速度与时间和速度与距离的曲线图，并且可以显示纵向和横向加速度层级。以下用户输入的速度曲线时间段是可行的：平滑加速/减速突然的油门释放停车等待恒定的加速度/速度轨迹定义通过梳理路径和速度曲线，就可以得到一个轨迹。一旦定义了轨迹，可以编辑、转换并以不同的采样率显示轨迹。有关这方面的更多信息，请参阅特殊功能。一个特殊情况是GPS轨迹，用户只能重复使用存储在GPS记录中的信息，无法在PreScan内进行编辑或修改。使用多轨迹PreScan支持以两种不同的方式使用多个轨迹，即.....。1.       通过同步的方式：两个或两个以上的执行器被链接到轨迹，需要在时间上相对于另一个行为体也要被链接，例如，定义一个临近碰撞的地方，两个执行器都应该在给定的时间内处于给定的位置。指挥PreScan中需要在时间上链接的执行器的位置被称为轨迹同步（TrajectorySynchronization）。2.       用于测试自动化目的：在这种情况下，可以将多个轨迹分配给一个执行器。在这种情况下，用户可以很容易地在可用的轨迹之间切换，并将其中的一个轨迹设置为活动轨迹，例如，用于传感器测试。如何做到这一点将在 "分配多个轨迹 "中解释。16.1 编辑路径路径编辑器有两个作用，它们是：显示路径的详细参数（在自由绘制和继承模式下均可）。允许您手动设置路径的详细参数（仅在自由绘图模式下）。路径编辑器可以通过在路径的右键菜单中选择对象配置来访问。显示和设置详细的路径段参数在路径编辑器中，可以编辑路径的起始点和角度，以及定义的段的详细参数。路径编辑器可以使用路径的对象配置选项进行编辑（进入树状图，右击所选的路径，或在 "构建区域"中选择路径后，右击获得相同的菜单）。路径编辑器中的每一次更改都会在 "构建区域 "中自动更新。

轨迹开始可设置起始点位置（X、Y、Z）和角度。命令行：参数                                                      描述附加将一个路径段添加到轨迹的末端插入式在光标处插入一个路径段移除删除选定的路径段Arc ->  Béziers将所有弧形路径段转换为Bézier路径段。路段参数                     描述                                                                          单位类型线段的类型。直线、弧线、贝齐尔曲线、切口曲线、高程变化、车道变化、弯道变化}。[-]长度、开始时的半径、结束时的半径、高度或偏移量根据段的类型，可以设置其中一个或多个参数。[-]在R 4.5之前的版本中可用的等待段在这里已经不再提供。它不是路径段类型，而只是一个运动状态，现在速度配置文件编辑器支持它。与R 4.5之前的R 4.5版本相反，路段设置的速度和允许的加速和减速水平现在由速度配置文件编辑器以不同的方式支持。尽管如此，R 4.5之前的实验还是支持并自动转换。轨迹内的速度差异在PreScan R4.5及以后的版本中，路径和速度剖面已被分开，但仍然定义了轨迹，可以在轨迹中读取。现在速度和允许的加速和减速检查的速度的改变，现在可以通过速度曲线编辑器支持。16.1.1 路径细分类型PreScan中的路径是通过将段粘在一起来定义的。有以下的线段类型直线弧线贝齐尔曲线拟合曲线高程变化多线型曲线变道弧线内车道变化直线

直线是最简单的线段类型。除了起点和方向外，它只有一个参数，即长度。弧线

弧形是圆的一部分。它除了起点和方向外，还有两个参数，即半径和三角角。Bézier 曲线

贝齐尔曲线提供了独立控制起点和终点的位置和切线的灵活性。此外，起始点和终点的曲率也是可以控制的。贝齐尔曲线的初始形状如下图所示。角度是由图中定义的长和宽的比值决定的。

除了起点之外，贝齐尔曲线还可以通过参数端点和（切线）角来定义。通过双击Bézier曲线段，控制点就会变得清晰可见（起始点和终点，第一控制点，第二控制点）。下面的图片和文字演示了如何处理这些参数。描述                                                                                              图表说明起始点：点可以移动，但方向和曲率保持不变。

端点：该点可以自由移动，从而改变贝兹尔曲线的长度和形状。

第一控制点：控制点可在原位置移动，起点和终点保持不变。

第二控制点：控制点可按原位置移动，起点和终点保持不变。如果按下ctrl键，控制点可以自由移动，而起点和终点保持不变。

拟合曲线拟合曲线可以用于从一个曲率到另一个曲率的路段设计，如从直线段到圆弧段时。它要受以下参数的限制。参数                                          描述                                                                               单位长度沿拟合曲线的起点和终点之间的距离。[m]开始端半径曲线在线段开始时的半径。[m]结束端半径曲线在线段末端的半径。[m]

末端切线与起始切线之间的差值。[deg]偏移量从定义的切线段的偏移量。注意，在应用偏移量之前，要考虑长度和半径参数。[m]高程变化

高程变化是唯一一个提供高程变化（或海拔高度）选项的段，其他段都是水平的。高程变化的形状是在PreScan中预先定义的。除了起点和方向外，它还有以下两个参数：长度和高度。样条线

Polyline是一个可以在非连续的方式下改变路径方向的线段。它是一条直线段，可以与前一条线段相比，以任意角度放置。这些线段之间的航向差异是由Polyline线段的角度来定义的。倾斜角度的差异可以通过设置Polyline线段的高度属性来修改。车道变更线

PreScan中的车道变化是一个所谓的斜正弦（用五阶多项式近似）。除了起点和方向外，它还有以下两个参数：delta x和delta y。PreScan中的弧线变化是指两个共享一个中心点的弧线之间的过渡。除了起始点和方向外，它是由起始半径、终止半径和沿弧线的角度来定义的。它只能在继承路径中创建。16.1.2 自由绘制模式自由绘制模式允许用户快速定义自己的操作。当用户希望在所选的位图背景 "上面 "手动绘制轨迹时，这种模式在与底图相结合的情况下特别有用。操作的几何图形是通过为给定的路径段类型（直线、弧线、贝塞尔曲线、高程变化、车道变化）依次选择所谓的路径点来构建的。下面的截图显示了这样做的方法。请注意不同的路径点、线段类型（在轨迹控制栏中）和进入自由绘制模式的图标。

注1：有快捷键可以帮助您快速绘制、修改和删除线段。注2：在自由绘制模式下，不支持弧形曲线和弧线中的线段变化。注3：在创建线段时，可以通过按+或-键调整高程变化的高度。根据高程变化的陡度，将显示不同的坡度标记，如下图所示。

薄的单一标记：坡度小于14%。粗体单标：14%至20%之间的梯度。黑体双标：梯度大于或等于20%的梯度可以通过双击轨迹并选择 "编辑节点(E) "来编辑一个节点或路径点(用黑色方块表示)。然后使用鼠标移动所需的节点。编辑图标在下图中的工具栏中用方块表示。

轨迹是按顺序建立起来的。这意味着，在轨迹 "网络 "中间的某个地方移动一个节点会导致网络的其余部分也会移动。一旦草拟了初始轨迹，用户可以使用 "路径编辑器 "手动输入正确的定位或分段类型的数据，并使用 "速度曲线编辑器 "设置速度。通过填写可用的字段，手动起草的路径就会自动（重新）确定大小。16.1.3 继承模式继承模式与预定义路段结合使用。一旦创建了一个道路网络，用户可以决定从选定的路段（直道、X和Y交叉口、环岛等）中 "继承 "汽车的行驶轨迹。这种模式在与特定交通场景相关的标准化操作相结合时特别有用，例如，切入/切出操作、环岛上的车道变换操作等。注1：继承路径总是由路径段类型中描述的标准元素组成。注意2: 继承路径不支持在其定义的路径上的路肩和倾斜，也就是说，任何具有Orientation.Bank或Orientation.Tilt非0的路径都不适合定义继承路径。请注意，继承路径支持剖面路肩。继承路径是通过选择位于道路两端，也就是两个路段之间的连接点来完成的。可选择的路径点由厚厚的黄色圆圈直观地显示出来。

可变型路段是一种特殊情况，因为不仅可以选择其道路两端的路径点，还可以选择该路段定义点的路径点。

当在可变型路段的另一端选择一个路径点时，将生成一条延伸至整个路段的继承路径。如果不需要改变车道，这一点特别有用。如果需要改变车道，只需点击车道改变的起始点，然后在下一个定义点上点击该点，在另一条车道上切换车道。如果需要另一个车道变更，例如要返回到原来的车道，只需重复相同的操作顺序来变更车道。

如果你在另一个车道上选择了比下一个定义点更远的车道点，那么在某个任意定义点上插入一个车道变化。注意：如果一个继承路径的终点不是在灵活路段的终点，那么就不可能反转该继承路径。其原因是，反转的路径不会以道路终点为起点，这是继承路径的先决条件。通过输入0%到100%之间的值，用户可以继承相对于所选车道的轨迹。0%表示车道的左侧，100%表示车道的右侧。默认情况下，该值为50%，是车道的中心。继承后，路径编辑器可以再次用于更改路径段类型。速度轮廓编辑器用于改变轨迹的加速、减速等。注意：如果用户想要扩展继承的路径，可以将路径转换为自由定义的路径。这个选项可以通过在 "Build Area "或"Experiment Tree "中的轨迹上点击鼠标右键来实现。如果有一个行为体被链接到这个轨迹上，这个信息将被保留，如果行为体是参考车辆，这个信息也会被保留。但是，同步的时间点不会被保留。注意：如果通过调整大小和调整方向来编辑道路网络，轨迹不会自动更新。使用 "Realign path to road "选项，可以在"Build Area "或 "Experiment Tree "中的轨迹上单击鼠标右键，将其重新定位到父节点。16.1.4 GPS轨迹GPS轨迹功能为用户提供了一个从GPS WGS 84格式的现场记录中导入位置和航向数据的界面。使用方法选择 "文件导入GPS轨迹"导入GPS轨迹。一旦GPS轨迹被加载，它将被转换为轨迹。轨迹的起始位置和方向将在xyz域中根据全局放置的GPS坐标计算出轨迹的起始位置和方向。轨迹的时间步数可以在属性编辑器中给出。如果时间步长小于所提供的时间步长，PreScan将自动插补执行器的位置。

配置通过导入功能选择了GPS轨迹文件后，将打开以下对话框。

GPS轨迹导入对话框这些参数具有以下意义：参数                           描述                                                                                               单位路径GPS记录的路径see Format速度简介GPS记录的速度曲线see FormatGPS轨道原点第一个时间步骤的GPS坐标DMS试验的起始点实验原点GPS坐标，又称全球定位，也称全球定位DMS设为原点以GPS轨迹原点为全球定位值N/A重要信息关于更新频率的重要通知信息N/A记录轨迹的频率以蓝色显示。这是从GPS记录中的前两个样本中得出的。当然，这个频率也应该用于其余的采样。如果以后再计算轨迹时，会再次检查这个标准，如果不符合（连续时间步数），则会产生误差。如图2所示，当GPS轨迹距离试验原点较远时，会出现如图2所示的误差。这可以通过在导入对话框中按下 "Set to Origin"按钮来避免。这将使GPS跟踪坐标与加载的试验对准。

如果GPS轨迹无法与实验对准，则会出现错误信息。注意1: 一旦一个GPS路径与GPS速度档案连接到一个GPS速度档案形成一个轨迹，就不能再与其他任何轨迹连接。注2: GPS路径和GPS速度曲线不能被编辑(因为它们只由点组成，而不是公式)格式GPS记录的输入应该是以下格式之一的文本文件：[时间 经纬度 海拔高度 航向]，或[时间 经度 纬度 海拔高度]如果是第二种格式，则根据[时间 经纬度 高度]信息用线性近似法计算出航向。导入数据要求如下。时间应以秒为单位（PreScan将转换时间，以便仿真从零开始）。纬度（范围：[-90，90]）。经度（范围：[-180, 180]）；高度（米）。航向（北纬0度，东经90度等）。重要：GPS 的更新频率通常为 1 Hz，而现场记录频率可能更高 (例如 50 Hz)。PreScan 不会自动处理实地记录的频率，因此，现场记录必须以GPS信号的更新频率提供给PreScan。PreScan会用线性插值的方法，将此记录插值到仿真集成时间步长中。注1：PreScan不包含 "智能 "功能，无法处理GPS设备在车辆静止时无法确定方向的情况。如果需要的话，用户需要对GPS进行任何预处理。注2：用户可以自行提供PreScan的GPS轨迹插值。所以在插值方法上是有自由的。注 3: 虽然必须提供一列高度值，但目前 PreScan 不使用实际值。注意 4: GPS 坐标的输入值的格式是小数度，但在 GUI 中会以 DMS 格式显示，可以在 GPS 轨迹原点的导入对话框中看到。例子：导入的GPS坐标值为+12.75度，经度值为-12.34567度，将显示为北纬12度45分0秒，西经12度20分44.412秒。例子GPS轨迹应该是一个可以被MATLAB®读取的空格或制表符分隔的文本文件。值可以用科学或小数符号表示。下面给出了两个轨迹的例子，都是以[时纬度、经度、高度、航向]为格式。第一个是用科学记号和空格分隔，第二个是用十进制记号和制表符分隔的十进制记号。

注意：请记住，时间将在PreScan中自动转换，所以仿真从零开始。全球定位GPS记录将被转换为轨迹。轨迹是相对于原点而言的。对于这个原点，应该给出一个（参考）GPS坐标。

图 为转换自Global Placement注：虽然海拔高度可以输入实验本身，但对轨迹没有进一步的意义。16.1.5 线路设置 线路布设可以添加到路段或路径中。16.1.6 连接路径自由绘制路径可以相互连接，以创建一个自由绘制路径。继承的路径也可以用同样的方式合并，但前提是先将它们转换为自由绘制路径。在尝试将一个继承路径连接到另一个路径后，将显示以下警告。

试图将一个继承路径与不同路径合并后显示警告。在合并两条路径之前，用户可以预览将要进行的修改。选择路径后，将显示绿色的小点来标记可能的连接点。

绿色小点，表示快点当两个快照点相互接近时，用户将看到新路径的预览。当其中一个被移开时，路径将回到之前的样子。

路径连接预览。如果用户将路径丢弃在另一个快照点上，则连接将成为永久连接。用户可以通过撤销更改返回到之前的状态。但不可能以其他方式分割路径。

合并后创建的路径