自動(dòng)駕駛車輛換道博弈策略分析及建模

張可琨 曲大義 宋慧 戴守晨

摘要：

為了促進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，本文聚焦于自動(dòng)駕駛車輛換道決策行為。首先對(duì)換道意圖進(jìn)行客觀性量化，然后引入換道碰撞概率與換道動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，并基于博弈論思想建立自動(dòng)駕駛車輛換道博弈決策行為模型，選取速度收益作為博弈收益的考量目標(biāo)，使得自動(dòng)駕駛車輛進(jìn)行協(xié)作、安全、合理的換道。最后，使用SUMO軟件將傳統(tǒng)LC2013換道模型與換道博弈決策行為模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)和對(duì)比分析，結(jié)果表明換道博弈決策行為模型具有更高的穩(wěn)定性、可靠性、安全性以及車道利用率。

關(guān)鍵詞：

自動(dòng)駕駛；換道行為；決策方法；博弈策略

中圖分類號(hào)： U463；TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿日期：2021-12-18；修回日期：2022-01-04

基金項(xiàng)目：

國(guó)家自然科學(xué)基金（51678320）；山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019GGX101038）

第一作者：

張可琨（1997-），男，江蘇徐州人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檐嚶穮f(xié)同與自動(dòng)駕駛。

通信作者：

曲大義（1973-），男，山東青島人，博士，教授，主要研究方向?yàn)檐嚶穮f(xié)同與安全控制。

Analysis and Modeling for Lane-changing Game Strategy of Autonomous Vehicles

ZHANG Kekun，QU Dayi，SONG Hui，DAI Shouchen

（School of Mechanical and Antomotive Engineering，Qingdao University of Technology，Qingdao 266520，China）

Abstract：

In order to promote the development of autonomous driving technology， this paper focuses on the lane-changing decision-making behavior of autonomous vehicles. First， the lane-changing intention is quantified objectively， and then the lane-changing collision probability and the lane-changing dynamic risky coefficient are introduced. Based on the game theory， the decision-making behavior model of the lane-changing game for autonomous vehicles is established. Besides， speed gains are considered as the objective of game gains. Therefore， autonomous vehicles can change lanes in a coordinated， safe and reasonable manner. Finally， with SUMO software， the traditional LC2013 lane-changing model and the decision-making behavior model of the lane-changing game are used for simulation experiments and comparative analysis. The results show that the decision-making behavior model of the lane-changing game has higher stability， reliability， safety and lane utilization.

Key words：

autonomous driving; lane-changing behavior; decision-making method; game strategy

0 引言

在智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的支撐下，自動(dòng)駕駛技術(shù)可以在一定程度上減輕駕駛員的駕駛?cè)蝿?wù)，從而提升出行效率與安全性。自動(dòng)駕駛車輛通常被分成6個(gè)等級(jí)，且自動(dòng)駕駛的等級(jí)越高，智能化與自動(dòng)化的程度就越高［1］。

自動(dòng)駕駛技術(shù)分為環(huán)境感知、決策規(guī)劃以及執(zhí)行控制3個(gè)部分。其中，決策部分體現(xiàn)了智能性，對(duì)車輛的安全性起著至關(guān)重要的作用。一般期望實(shí)現(xiàn)的功能越豐富，自動(dòng)駕駛決策就越重要且難度越大。換道決策是自動(dòng)駕駛決策中極其重要的一部分，同時(shí)也是交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，故本文對(duì)自動(dòng)駕駛車輛的換道決策進(jìn)行研究?！?br>