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基于博弈论的自动驾驶车辆换道方法
| 论文题名： | 基于博弈论的自动驾驶车辆换道方法 |
| 关键词： | 自动驾驶车辆;换道决策;轨迹规划;多目标优化 |
| 摘要： | 车辆换道是最常见的驾驶行为之一，也是引起交通拥堵和交通安全事故的主要原因之一。自动驾驶车辆换道系统的研究对于提高换道安全性、缓解交通压力具有重要意义。本文以自动驾驶车辆自由换道场景下的换道决策模型及换道轨迹模型为研究对象，结合机器学习提出了一种充分考虑换道车辆与周围车辆实时交互行为的换道博弈决策模型，提高换道决策准确率；基于多目标优化算法建立了以安全性、操纵稳定性、乘坐舒适性为优化目标的多项式换道轨迹规划模型，实现平稳换道。 首先，对NSGIM数据集中的轨迹数据进行了误差分析，并使用对称指数移动平均法对数据进行数据清洗，为本文模型的训练和测试提供数据支撑。 接着，分析自动驾驶车辆在自由换道过程中与周围车辆之间的博弈交互行为，建立了完全信息下的非合作换道博弈模型。为得到更加准确的博弈收益矩阵，从NSGIM数据集中提取了当前车道和目标车道上部分车辆间的相对距离、相对速度、加速度、车流量、平均速度等特征作为支持向量机分类器的输入，将支持向量机输出的分类概率作为博弈收益，建立博弈收益矩阵并求解博弈纳什均衡，得到车辆换道场景下各车的最优策略。 然后，在Frenet坐标系下建立五次多项式轨迹模型及三次多项式速度模型，以换道终点处的纵坐标和车速为变量，生成一系列换道轨迹簇并进行碰撞安全检测。以纵向加速度导数、横摆角速度和质心侧偏角为优化目标，将轨迹选择问题理解为多目标寻优问题，使用NSGA-II算法从轨迹簇中求解帕累托解，确定最终换道轨迹。 最后，使用PreScan、CarSimamp;Simulink对换道成功工况和换道失败工况下的轨迹规划结果进行联合仿真实验验证。 |
| 作者： | 刘梦迪 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 马雷;尚志云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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