在复杂交通环境下智能汽车行驶风险评估与智能决策

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为验该思想,进行大量实验

自然驾驶数据分析结果

首先进行自然驾驶数据采集,在自然驾驶数据中提取了7631段帧号连续的跟车过程,通过计算各个过程的距离平均作用量,发现平均作用量分布较为集中,驾驶人的车过程中的决策行为趋于稳定

实车实验

实验采用的是课题组的三调实验平台车,分别为:一辆本田雅阁车(作为车i)和两辆长安悦用车(作为车j和车k),实验分为自由行驶、跟车行驶和邻车切入三个场在昌平区水南路进行。

实车实验数据分析结果

上图说明绝大多数驾驶员都能控制在一个稳定值,实际上驾驶员的操作与理论值都有一些偏差,风险的判别就是看偏差的大小,如果超出一定的值危险就会发生

按照19个作用量的大小来进行排序,发现另外一个现象,即为了分析驾驶人驾驶过程中的实际作用量S和理论的最小作用量S’之间的关系,我们计算S的均值和方差发现,S的均值越大,方差越大。当驾驶过程满足作用量为最小值S’时,方差为0。可以看到,因此,如果评价一个驾驶员的驾驶水平和驾驶技能,优秀的驾驶员可以用实际驾驶作用量与理论值的接近程度来衡量。

进一步的验证,可用KW验证方法,对六种行为过程的S与S’进行对比分析,结果显示所有过程中的P- valuel都远大于0.05,说明驾驶人在这六种行为过程中的实际作用量S与理论的最小作用量S’之间没有显着性差异。

在这个基础上用安全性和高效性的联合评价指标——Dse来判断行车的危险,实际作用量S和理论最小作用量S’之间的差异程度是影响写过程中安全性和高效性的关键因素。为了分析两者间的关系,定义Dse为行验过程中安全和高效的联合评价指标,并用归一化形式描述。

实车实验数据分析结果(跟车与切入场的加减速过程)

切入过程中的Dse高于跟车过程,制动过程中的Dse高于加速过程,且切入场中的制动过程Dse值最高(图d),说明切入场景的相较跟车场更复杂也更危险,制动过程相较加速过程更易出现行车风险。

通过实车实验数据证明:驾驶人的决策机制遵循最小作用量原理。因此在这样的理论之下,就可以把人类的决策行为用于智能车的决策当中。

基于最小作用量原理的决策方法

在感知的基础上基于场论进行风险评估,在评估风险的基础上,基于最小作用量原理来实现模拟人的智能决策。

风险评估方法既可以用于综合性的风险评、也可以用于路径的规划,而最小作用量可以用于复杂场景下的协同决策。

未来成果应用

应用框架

自动驾驶系统

交通风险监控系统

交通设施设计评估

智慧城市——智慧交通

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