什么是Dubins路径?

Dubins路径是由美国数学家Lester Dubins于1957年提出的最短路径规划理论,专为具有最小转弯半径约束的运动体设计。该理论证明在二维平面中,任何两点间满足曲率约束的最短路径均可由不超过三段基本运动(直线段和定曲率圆弧段)组合而成,典型组合包括「左转-直行-右转」(LSL)、「右转-直行-左转」(RSR)或「左右转交替」(RSL/LSR)三种模式。这种路径规划方法因其数学严谨性和计算高效性,成为自动驾驶领域基础运动规划算法之一。

在自动驾驶汽车开发中,Dubins路径被广泛应用于泊车、换道等需要精确轨迹控制的场景。其优势在于能快速生成符合车辆动力学约束的可行驶路径,尤其适合结构化道路环境下的初版路径生成。近年来,研究者常将Dubins路径与样条曲线、最优控制等方法结合,以解决复杂动态环境下的路径平滑与避障问题。若需深入了解理论细节,推荐阅读Dubins的原始论文《On Curves of Minimal Length with a Constraint on Average Curvature, and with Prescribed Initial and Terminal Positions and Tangents》(Annals of Mathematical Studies, 1957)。