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原文传递面向会车场景的自动驾驶决策规划方法研究

论文题名：	面向会车场景的自动驾驶决策规划方法研究
关键词：	自动驾驶;结构化道路;决策规划;会车场景;仿真验证;行为决策
摘要：	近年来，随着人工智能技术的快速发展、自动驾驶资本市场的火热以及传感器成本不断降低，自动驾驶领域的技术创新和应用落地都迎来了空前的发展。随着常见且易解决的问题不断被解决，不常见且难以解决的问题逐渐成为阻碍自动驾驶发展的瓶颈。作为自动驾驶的核心技术之一，决策规划技术的难点在于非凸性和交互性。而在会车场景下的会车问题集中体现了这两大难点，既需要考虑与交互障碍物的共赢，又需要辨识出障碍物的真实意图并配合。　　本文考虑安全性、交通法规、舒适性、高效性、可跟随性等因素，给出了一套基于高精度地图和面向结构化道路的决策规划算法。该算法包括换道行为决策、路径决策、路径规划、速度决策、速度规划等几大模块，并且考虑了感知、地图、定位等上游因素和控制模块等下游因素。最终输出的结果是一条包括空间信息和速度信息的平滑轨迹，起始状态是自车的当前时刻状态。该方案既可以实现对静态障碍物的绕行，也可以对横穿、同向等动态障碍物实现避让。对于会车场景下的高交互问题，该算法还设计了专门的交互规划器。论文主要包括以下部分：　　（1）换道行为决策。本模块基于有限状态机实现，通过限制路径决策规划的可行域，实现了宏观的决策。本模块综合考虑了安全性和高效性，将换道场景划分为必要换道和非必要换道两类，实现了在一般场景下不激进，在关键场景下不盲目保守的换道行为决策。　　（2）路径和速度的决策与规划。路径决策模块基于图搜索的方法实现，将空间可行域压缩为一个凸的可行域；路径规划模块基于值优化的方法实现，在这个凸的可行域内求解出一条最优路径。本文在路径决策模块设计了建图方法，可一次性快速搜索出最优路径，在路径规划模块设计了软硬约束的数学表达，并使用二次规划的方法进行具体求解。速度决策模块基于枚举评价的方法实现，速度规划模块同样基于值优化的方法实现，部分复用了路径规划模块的方法，提升了简洁性。路径信息和速度信息结合后即为最终的决策规划结果。　　（3）交互场景的决策规划算法。交互规划器同时考虑了自车和障碍物的决策规划来实现共赢，并且能够根据障碍物的真实意图进行策略调整。该模块具体包括轨迹生成、联合评价、意图在线辨识以及最终决策的选择。这套方案会在交互场景中首先尝试主动改变交互对象的行为，并且在交互对象没有响应自车行为时辨识交互对象的真实意图并且采取配合行为。　　（4）决策规划算法的仿真实验验证。为了验证算法的有效性，本文搭建了Simulink-Prescan联合仿真平台，并且使用了Carsim的车辆动力学模型使仿真更逼真。实验结果表明，本文的方法对静态障碍物和动态障碍物的处理均表现出了良好的性能。
作者：	李星辰
专业：	车辆工程
导师：	张喆
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023