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基于博弈论的多车动态交互换道模型
| 论文题名： | 基于博弈论的多车动态交互换道模型 |
| 关键词： | 自动驾驶;动态交互换道;博弈论;轨迹优化;速度变化 |
| 摘要： | 跟驰与换道是道路交通流中最基本的两种驾驶行为，相比于跟驰行为，换道除了要考虑本车道前车的运行状况，还需要考虑目标车道前后车以及本车道前后车的运行状态，是一个多车动态交互的运行过程。开展换道过程中的多车动态交互特性、驾驶员的换道决策以及车辆的换道轨迹研究，对于进一步掌握换道过程的复杂性，降低由换道引发的交通事故具有十分重要的理论与实际意义，也可为自动驾驶中的换道决策与路径规划提供相关的理论依据。 首先，划分换道阶段、确定换道的起终点、分析换道意图产生以及换道决策过程。通过无人机航拍的方法开展现场调查，利用Tracker轨迹数据提取软件提取多车交互换道数据。在分析交通密度、交通量以及平均速度等宏观交通流特性的基础上，从换道时间、换道车辆的速度、换道车辆与交互车辆的速度差、换道车辆与交互车辆的相对距离等方面开展换道特征及其分布规律研究。 其次，开展多车动态交互换道博弈运行机理及换道模型研究。从车辆间的需求安全距离出发界定了多车动态交互的概念，确定多车动态交互区域，给出多车动态交互区域面积的定量计算方法。分析换道过程中各交互车辆间的动态博弈过程与博弈运行机理。根据博弈理论，从速度、空间及安全特征三方面入手构建驾驶收益函数，建立基于博弈论的多车动态交互换道决策模型以及换道轨迹优化模型；最后根据换道过程中各车辆间的动态交互机理，建立周围车辆的动态交互速度变化模型。 最后，进行模型有效性验证。通过实测数据标定所建模型的关键参数；在仿真环境中通过设定不同的换道初始速度、不同的初始交互程度等参数，模拟不同参数组合条件下的多车动态交互换道场景；最后将仿真值与实测值进行对比分析，验证模型的有效性。 本文界定了多车动态交互，确定了多车动态交互区域面积计算方法，给出了驾驶收益函数，建立了多车动态交互换道决策模型与周围车辆的动态交互速度变化模型，标定了所建模型的关键参数。分析了在不同的初始速度以及不同的交互程度下，换道车辆与周围交互车辆的速度变化及车辆间距变化情况。研究成果可应用于车辆辅助驾驶及L3级自动驾驶，为其换道决策与换道轨迹规划提供相关的理论依据与技术支持。 |
| 作者： | 吕志良 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 马艳丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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