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自動駕駛車輛面臨路口之決策技術介紹
  • 發布年度:2021
  • 主要類別:自動駕駛
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 研究發展處 楊濟帆

    路口決策為無人駕駛技術中的一環,由於路口的環境複雜度高,因此做出正確的判斷將是一重要技術。當無人駕駛車輛須經過複雜且無燈號之交叉路口時,決定是否禮讓目標對手車並持續規劃無人駕駛車輛車速是非常重要的。因此本文提出一系列判斷方式來確保無人駕駛車輛通過路口之安全性。

    路口決策技術概述
    路口決策架構如圖1所示。根據高精圖資、感測器所獲得的對手車資訊與車身動態作為基礎,透過當前位置匹配對手車目前的路徑資訊,接著透過該路徑資訊進而判斷兩者之間的碰撞點,並計算本車與對手車至碰撞點的時間(Time To Intersec-point, TTI)與距離(Distance To Intersec-point, DTI)。其後會對本車與對手車的TTI進行比較,進而做出不同的決策判斷如對手車禮讓、不禮讓、本車等速與過渡期之動作,最後經由速度規劃器輸出最終的本車速度完成整個路口決策。

    圖1. 路口決策架構圖

    在決策判斷中會使用本車與對手車的TTI進行比較,其中各式符號以及比較之示意圖如下圖2所示。

    圖2. 對手車之碰撞時間示意圖

    其中TTITV_maxTTITV_min分別為所有對手車中至碰撞點的最大及最小時距;U*與L*分別為最大時距加上Buffer與最小時距減去Buffer的時間,其中Buffer為本車與對手車至碰撞點前所希望到達的最小安全時間距離,在此設為4秒;ε為本車油門不足導致其到達碰撞點時,還無法與對手車到達安全的時間距離buffer所設置之參數。根據上圖的示意圖並配合本車至碰撞點之時間(TTIHV)來決定本車的動作,其中動作可分為四種:
    1. 對手車不禮讓:若TTI滿足TTITV_max < TTIHV(i) < U*,則本車減速。其中i > 1為對手車的數量,由於每台對手車的碰撞點不一定相同,因此會有i個TTIHV
    2. 對手車禮讓:若TTI滿足TTITV_min - ε > TTIHV(i)> L*,則本車加速。
    3. 過渡期:當TTIHV中有一個位在TTITV_min – ε與TTITV_max之間,則本車減速。其原因為對手車同時存在禮讓與不禮讓的行為,若本車採取加速可能會產生碰撞,因此採用最安全的減速以增加本車的安全性。另外若路口只存在一台對手車,則代表TTITV_minTTITV_max為同一直線,此時便無過渡期之動作。
    4. 本車等速:若TTIHV(i) > U*或TTIHV(i) < L*時,則本車等速。主要為本車已到達與對手車至碰撞點的安全時距之外,故不需再做加減速之動作。

    模擬結果
    1.對手車不禮讓:圖3為對手車不禮讓情境,其中藍車為本車、黑車為對手車。

    圖3. 對手車不禮讓之情境圖

    圖4. 本車車速

    上述情境之結果可以透過圖4之本車車速得出,由於對手車不願禮讓本車,因此本車選擇減速讓對手車先行,後續以跟車方式持續行駛在對手車之後。

    2.對手車禮讓:圖5為對手車禮讓情境,其中藍車為本車、黑車為對手車。

    圖5. 對手車禮讓之情境圖

    同樣由圖6之本車車速可看出,由於對手車禮讓本車,因此在紅色方框中本車會加速行駛並通過路口。

    圖6. 本車車速

    小結
    本文主要的目的在於改善過去的路口決策,當自駕車通過路口時,遇到對手車就只能停下禮讓的情況。在此透過提供一系列可以控制的公式,並在不使用過於花哨的技術的情況下來實現具有高信心度的控制模組,讓本車判別並做出是否禮讓或是等速的行駛動作。

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