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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 700-710页

作者：曲大义张可琨顾原王韬宋慧戴守晨青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 中国第一汽车集团有限公司营销中心长春130012 淄博职业技术大学人工智能与大数据学院山东淄博255300

针对自动驾驶车辆的换道决策行为,首先基于分子动力学理论研究了车辆的微观换道行为,在对换道意图进行客观性量化的基础上,进一步引入车辆间的相互作用势建立了换道决策行为的分子动力学模型。然后,系统分析了车辆换道初始时刻与换道完... 详细信息

针对自动驾驶车辆的换道决策行为,首先基于分子动力学理论研究了车辆的微观换道行为,在对换道意图进行客观性量化的基础上,进一步引入车辆间的相互作用势建立了换道决策行为的分子动力学模型。然后,系统分析了车辆换道初始时刻与换道完成时刻的关系以及车辆换道的动态影响因素,探究了微观车辆的换道行为对宏观车流的影响。最后,使用SUMO软件将SL2015换道模型与分子动力学换道模型进行仿真对比分析。结果表明,分子动力学换道模型具有较好的安全性、稳定性和实用性;本文自动驾驶车辆换道决策行为的分子动力学建模综合考虑了交通场景中的动态影响因素,能够更客观、合理地展现自动驾驶车辆的换道行为特性。

关键词：交通运输系统工程交通系统模型自动驾驶车辆分子动力学换道决策行为相互作用势

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自动驾驶汽车换道决策行为分析及分子相互作用势建模

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青岛理工大学学报 2023年第5期44卷 150-159页

作者：张可琨曲大义宋慧王韬戴守晨青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266525

伴随智能网联环境的技术赋能,自动驾驶技术迎来新的发展阶段。为提高自动驾驶汽车的换道安全性与高效性,而对其换道决策机制进行研究。首先,通过系统相似性分析车辆与分子的相似性;其次,引入分子相互作用势建立换道模型,系统分析自动驾... 详细信息

伴随智能网联环境的技术赋能,自动驾驶技术迎来新的发展阶段。为提高自动驾驶汽车的换道安全性与高效性,而对其换道决策机制进行研究。首先,通过系统相似性分析车辆与分子的相似性;其次,引入分子相互作用势建立换道模型,系统分析自动驾驶汽车的换道决策行为特性,有效认知换道车辆的交通场景;最后,运用SUMO平台将SL2015换道模型与分子相互作用势换道模型进行对比分析。结果表明,分子相互作用势换道模型下自动驾驶汽车运行速度的波动程度降低了15.45%,车辆通过数增加了5.93%,提升了换道的安全性与高效性。自动驾驶汽车换道决策行为的分子相互作用势建模综合考虑了交通环境中动态要素的相互作用关系,科学地展现了换道决策机制。

关键词：智能交通交通系统模型分子相互作用势自动驾驶汽车换道决策行为

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自动驾驶车辆换道轨迹规划与跟踪控制方法研究

自动驾驶车辆换道轨迹规划与跟踪控制方法研究

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作者：郭海兵青岛理工大学

学位级别：硕士

随着自动驾驶技术的迅速发展,道路交通将呈现出自动驾驶车辆与人工驾驶车辆混合共存的发展态势。研究自动驾驶车辆的换道轨迹规划与跟踪控制问题,保证其实现安全换道,对于自动驾驶车辆安全运行及其车路协同控制具有重要的理论意义和应... 详细信息

随着自动驾驶技术的迅速发展,道路交通将呈现出自动驾驶车辆与人工驾驶车辆混合共存的发展态势。研究自动驾驶车辆的换道轨迹规划与跟踪控制问题,保证其实现安全换道,对于自动驾驶车辆安全运行及其车路协同控制具有重要的理论意义和应用价值。研究按照自动驾驶车辆换道决策行为、换道路径规划及换道轨迹跟踪控制的思路展开。首先,分析了自动驾驶车辆换道过程中与周围人工驾驶车辆的交互行为特性,基于效用理论建立以换道车辆的目标车道选择、目标车道间隙接受为主要内容的分层Logit换道决策模型,提取影响换道决策行为的特征参数,采用极大似然估计方法进行模型参数标定,仿真分析了换道决策行为对车辆运行特性的影响。其次,考虑自动驾驶车辆换道过程中与周围车辆不发生碰撞为换道安全条件,兼顾人员的乘坐舒适性,根据换道过程中自动驾驶车辆与周围车辆可能发生的临界碰撞状态,推导换道初始时刻自动驾驶车辆与周围车辆的纵向最小安全距离,使用多项式函数曲线规划自动驾驶车辆的换道轨迹,分别建立了自动驾驶车辆的自由换道轨迹模型、原车道有前车障碍时的换道轨迹模型、目标车道有前车障碍时的换道轨迹模型、目标车道有后车障碍时的换道轨迹模型,其中对部分轨迹模型进行了仿真实验,实验表明规划的轨迹曲线平滑连续,能够反映实际换道特征,验证了规划的轨迹模型有效。然后,推导了自动驾驶车辆换道轨迹的运动学方程和横向动力学模型,运用模型预测控制和滑模控制方法设计了轨迹跟踪控制器,具体内容包括:一是以规划的自动驾驶车辆自由换道轨迹为参考轨迹,基于车辆横向动力学模型设计了一个横向控制器,用模型预测控制方法跟踪参考轨迹,搭建Car Sim与SIMULINK联合仿真平台,对设计控制器的轨迹跟踪效果进行了实验验证;二是以规划的原车道有前车障碍时的换道轨迹为参考轨迹,在车辆换道运动学方程基础上设计了一个综合控制器,用模型预测控制方法跟踪参考轨迹,搭建了SIMULINK仿真平台,对设计控制器的轨迹跟踪效果进行了实验验证;三是以规划的目标车道有后车障碍时的换道轨迹为参考轨迹,基于车辆轮胎耦合动力学模型设计了一个纵横向耦合控制器,用滑模控制方法跟踪参考轨迹,搭建了SIMULINK仿真平台,对设计控制器的轨迹跟踪效果进行了实验验证。仿真实验表明,设计的控制器对规划轨迹的跟踪精度较高,总体跟踪效果较为理想。最后,以城市快速路合流区为换道研究场景,以主线车道后车、匝道汇入车辆为研究对象,运用全速度差跟驰模型描述了二者之间的跟驰行为特性,研究合流区的强制换道行为对主线车道上游交通流的影响,仿真再现了目标车道上游交通拥堵形成、拥堵消散演变过程,实验进一步证明了合流区的强制换道行为是造成主线车道上游交通拥堵的主要原因。

关键词：交通流理论换道决策行为换道轨迹规划模型预测控制滑模控制交通仿真

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面向智能驾驶的周边驾驶人换道决策意图理解模型

面向智能驾驶的周边驾驶人换道决策意图理解模型

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作者：吴丛吉林大学

学位级别：硕士

随着智能驾驶技术的发展及逐步应用,在未来,自动驾驶车辆和人工驾驶车辆将混合行驶。由于自动驾驶车辆无法准确理解周边人类驾驶车辆的行驶意图,因而可能会做出不合理的行为决策,对交通运行安全产生负面影响。为解决此问题,需要对周边... 详细信息

随着智能驾驶技术的发展及逐步应用,在未来,自动驾驶车辆和人工驾驶车辆将混合行驶。由于自动驾驶车辆无法准确理解周边人类驾驶车辆的行驶意图,因而可能会做出不合理的行为决策,对交通运行安全产生负面影响。为解决此问题,需要对周边车辆的行驶意图进行有效预测,特别是换道决策意图,以便于优化自动驾驶车辆的控制策略。驾驶人的换道决策意图形成机制是复杂的,且受到多种因素的影响,如:驾驶人心理和驾驶风格。现有研究由于缺乏对驾驶人心理和驾驶风格的考虑,当交通场景和驾驶人发生变化时,可能无法准确预测其换道决策意图。针对以上问题,本文提出了一种面向智能驾驶的周边驾驶人换道决策意图理解模型,该模型在建模过程中集成了驾驶人心理和驾驶风格。在模型构建过程中,首先,从驾驶人自身感知特性出发,将周围交通环境对驾驶人的心理刺激抽象为“场”模型。并结合驾驶人在不同驾驶情景下的视觉注意范围和视觉注意力分配特性,对驾驶人重点关注区域进行界定,构建动态交通环境影响下的驾驶人心理压力量化方法,为后续的换道决策模型构建提供技术支持。其次,提出了一种驾驶风格分层识别框架,该框架的构建考虑了驾驶人的状态对驾驶风格的影响,具体包括:驾驶风格离线训练模块和在线推断模块。离线训练模块基于车辆历史轨迹数据和混合高斯聚类对驾驶人进行分类,构建驾驶行为数据—驾驶状态—驾驶风格的逐层映射关系。在线推断模块利用实时车辆轨迹数据和支持向量机算法对驾驶人的状态和风格进行在线判别。最后,综合驾驶人的心理状态和驾驶风格,构建了换道决策意图理解模型,并利用决策树分类器中的Light GBM(Light Gradient Boosting Machine)算法对换道决策意图进行学习和预测。在模型有效性验证时,利用NGSIM(Next Generation Simulation)数据库的I-80高速公路车辆轨迹数据,对本文所提出的驾驶风格分层辨识模型及换道决策意图模型进行验证。实验结果表明,考虑驾驶状态对驾驶风格的影响后,驾驶风格的平均最高识别准确率可达95.92%。因此,本文提出的驾驶风格分层辨识模型可以对驾驶人风格进行有效识别。对于换道决策模型,在加入驾驶人心理和驾驶风格后,平均预测准确度为97.21%。对比于其他常见的换道决策模型,换道预测准确度得到了有效提升。在智能驾驶环境下,该模型可以通过预测周边车辆的换道决策意图,为自动驾驶车辆的决策提供支持。

关键词：智能驾驶换道决策行为驾驶人心理视觉注意机制驾驶状态驾驶风格

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