贝塞尔曲线(Bezier Curve)是一种由控制点定义的参数化曲线,在计算机图形学和工程设计中广泛应用。它通过一组控制点来精确描述平滑的曲线路径,其中曲线的形状由这些控制点的位置决定,但曲线本身不一定通过所有控制点。贝塞尔曲线具有数学上的优雅性质,如凸包性、变差缩减性等,使得它在路径规划中特别有价值。根据控制点数量不同,可分为一次(线性)、二次、三次乃至高阶贝塞尔曲线,其中三次贝塞尔曲线因其灵活性和计算效率,成为自动驾驶领域最常用的形式。
在自动驾驶汽车开发中,贝塞尔曲线被广泛用于路径规划和轨迹生成。例如,在自动泊车、车道保持或变道场景中,车辆需要平滑地从一个状态过渡到另一个状态,而贝塞尔曲线能够生成符合车辆运动学约束的连续路径。其优势在于计算高效、易于实现,且生成的路径曲率连续,这对保证乘客舒适度和车辆控制稳定性至关重要。近年来,结合优化算法的贝塞尔曲线应用,如将曲线控制点作为优化变量,进一步提升了自动驾驶系统在复杂场景中的表现。