[发明专利]运动目标曲线控制数据构造方法

权利要求书

1.运动目标曲线控制数据构造方法，其特征在于，包括步骤：

目标运动数据采样；

获取需要模拟的目标运动曲线位置-时间点数值离散描述；

设置运动开始结束处引导段；

对设置了开始结束引导段的完整位置分布数组进行样条插值，然后再利用插值获得的参数计算得到匹配的位置-速度数据点对数组，结合对应的时刻分布数组，构成用于运动控制的数据；

依据采样点分布使用插值重建曲线运动轨迹，送入模拟器并控制目标按曲线运动轨迹运动；

所述设置运动开始结束处引导段具体包括：

设置引导段的时间跨度；

用数学解析表达式描述目标运动曲线：

其中，A_R为曲线中呼吸成分的幅值；F_R为曲线中周期重复频率；为曲线中初始相位，A_H为曲线中心跳成分的幅值、F_H为曲线中心跳成分的周期重复频率；为曲线中心跳成分的初始相位；

微分即可获得对应的速度解析表达式：

V(t)＝2πF_RA_Rcos(2πF_Rt+φ_R)+2πF_HA_Hcos(2πF_Ht+φ_H)；

得到起始t＝0时刻处的PVT离散点对值，设为[p₁，v₁，t₁]，将此值作为开始引导段的终止值，结合开始引导段的起始值[0，0，t_s]；

利用分段多项式插值获得引导段内采样点处的位置分布：

对于引导段内的三次多项式：

p(t-t_s)＝a₀+a₁t-t_s)+a₂t-t_s)²+a₃(t-t_s)³；

带入t_s：0，0；t₁：p₁，v₁即可计算获得系数a₀，a₁，a₂，a₃；其中，p是三次多项式本身，t-t_s是多项式自变量；p(t-t_s)表示以t_s时刻为起始点的时间偏移；p₁为目标运动曲线段的开始时刻对应的运动位置；v₁为目标运动曲线段的开始时刻对应的运动速度；t₁为目标运动曲线段在插值时间坐标下的开始时刻；

设F_s原始待插值数据的采样率，以t_s作为新的起始t＝0时刻，利用三次多项式计算t_s+[0，1，...，M-1]/Fs时刻的PVT离散点对，M为引导段采样点数，拼接在目标曲线开始处，完成开始位置引导段的设置；结束位置引导段的设置采用同样的方式，终止值[0，0，t_e]，t_e表示插值时间坐标上的结束时刻，时刻点的增添位于目标曲线末端之后。

2.根据权利要求1所述运动目标曲线控制数据构造方法，其特征在于，所述样条插值的时刻分布数组采用均匀时刻分布数组。

3.根据权利要求1所述运动目标曲线控制PVT数据构造方法，其特征在于，所述目标运动数据为位置、速度与时间数据或位置、速度、加速度与时间数据。

4.根据权利要求1所述运动目标曲线控制数据构造方法，其特征在于，所述样条插值获得每个位置区间上的多项式系数，依据多项式系数所描述的多项式的运动学微分表达式计算得到的速度为最优匹配速度。