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结构化道路环境下的智能网联汽车博弈决策模型研究

结构化道路环境下的智能网联汽车博弈决策模型研究

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作者：亓晓彬齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着信息技术的飞速发展,智能网联汽车作为汽车产业与信息技术深度融合的产物,正成为推动交通领域智能化发展的重要力量。在换道决策这一关键场景中,车辆不仅要基于对周围环境的实时感知与精确建模,更要考虑到周围车辆驾驶风格的多样性... 详细信息

随着信息技术的飞速发展,智能网联汽车作为汽车产业与信息技术深度融合的产物,正成为推动交通领域智能化发展的重要力量。在换道决策这一关键场景中,车辆不仅要基于对周围环境的实时感知与精确建模,更要考虑到周围车辆驾驶风格的多样性与动态交互特性。而博弈论作为一种有效的分析工具,能够准确地描述车辆之间的交互过程。为此,本文通过结合博弈论和驾驶风格对智能网联汽车的换道决策进行研究,主要研究内容如下:(1)驾驶风格分析建模。首先从NGSIM数据集中筛选数据,对筛选出的数据进行平滑处理;使用主成分分析法选取合适的聚类特征,以减少特征之间存在的信息冗余;其次使用K-means算法聚类,将数据按驾驶风格进行分类,并对各个类别下的驾驶风格的特征参数进行分析;最后采用轮廓系数对聚类效果进行评价。(2)基于LSTM-CRF-Attention的换道意图识别模型。首先通过分析车辆行驶中的换道行为的特性,综合考虑换道时的时序性和连续性的特点,利用长短期记忆网络精确预测车辆的换道意图;其次,由于车辆的换道意图在时间上具有较强的连续性,将条件随机场引入长短期记忆网络,通过对每一时刻的换道意图进行协同建模,以解决意图之间的前后依赖性问题;再次,为了更准确地捕捉到关键时刻的特征,本模型还引入了注意力机制,这使得模型能够更加关注于那些对换道意图具有重要影响的时序信息;最后利用真实车辆的数据集对模型训练并进行评估,结果表明该模型具有较好的性能。(3)基于博弈论的智能网联汽车换道决策模型。首先通过博弈理论分析车辆的换道行为和相关的博弈类型,利用意图识别模型识别车辆的驾驶意图,在考虑换道过程中的速度、安全以及舒适性收益的同时,对收益函数进行精确计算;其次,在识别车辆换道意图的基础上,构建博弈换道决策模型,通过模型的计算分析确定最优博弈策略。最后,使用NGSIM中I-80数据集的真实车辆轨迹数据对该模型进行了验证。(4)结合驾驶风格的博弈换道决策模型。首先,系统阐述了结合驾驶风格后博弈模型的求解流程。其次,通过驾驶风格量化的方法确定各类驾驶风格在收益函数中的权重系数;最后,利用Carsim和Matlab/Simulink软件联合建立仿真模型,验证该决策模型在真实场景下的有效性。

关键词：驾驶风格分析换道意图识别博弈论智能网联汽车

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