知識文章

自動駕駛車輛面臨路口之決策技術介紹

2021 / 06 / 17

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。

訂閱電子報

「填妥下列資料,即可完成訂閱電子報手續」

ARTC行動辦公室

提供同仁各項作業系統之快速連結服務

SSL VPN服務 WEB Mail服務
親愛的朋友,歡迎您蒞臨「財團法人車輛研究測試中心」網站(以下簡稱本網站),您在本網站活動的個人隱私權,本網站絕對尊重並予以保護。為了幫助您瞭解本網站如何蒐集、應用及保護您所提供的個人資訊,請您閱讀下列說明:關於適用範圍

本網站為提供安全、可用與完整之資訊服務,並符合相關法令之要求,訂定本政策。 以下的政策,適用於您在本網站活動時,有關個人資料的蒐集、運用與保護,但不適用於本網站所連結之其它網站。凡經由本網站連結之其它網站,均有其專屬之隱私權保護與資訊安全政策,概與本網站無關,本網站亦不負任何連帶責任。當您在這些網站時,關於個人資料的保護,適用各該網站的隱私權政策。

關於個人資料之蒐集與運用
一、 單純在本網站的瀏覽及檔案下載行為,本網站並不會蒐集任何有關個人的身分資料。利用本網站所提供的各項線上服務,需申請人提供個人資料時,各承辦單位會依案件辦理需要請您提供姓名、聯絡電話、電子郵件信箱、通訊住址等個人最新、最真實之資料。如提供任何錯誤或不實資料,則本網站有權拒絕您使用本網站之服務。
二、 本網站會記錄使用者上站的IP位址、上網時間以及在網站內所瀏覽的網頁等資料,這些資料係供本網站管理網站流量和網路行為調查進行總量分析,以利於提昇本網站的服務品質,且本網站僅對全體使用者行為總和進行分析,並不會對個別使用者進行分析。
三、 本中心除公務性電子郵件回函及您所註冊訂閱的電子報外,不主動寄送任何電子郵件。若您收到偽造本網站寄送的廣告或垃圾郵件,請諒解此部分並非本網站所能控制範圍,也無法負擔任何責任。
四、 本網站所收集的個人資料將依「個人資料保護法」及相關法律規定處理。本網站絕不會任意出售、交換、或出租任何您的個人資料給其他團體、個人或私人企業。但有下列情形者除外:
1. 配合司法單位的調查。2. 配合相關職權機關依職務需要之調查或使用。3. 基於善意相信揭露為法律需要,或為維護和改進網站服務而用於管理。

關於隱私權保護之諮詢與救濟
如果您對於以上條款有任何疑問或意見,歡迎來信與我們連絡。

關於網站安全機制
一、 基於對本網站主機安全之維護,本網站已建置網路安全機制,不定期進行弱點掃描與系統漏洞修補。本網站也裝置網路記錄分析系統,對於不明企圖與入侵將被記錄,對於破壞行為或企圖進入伺服主機的異常行為,將進行呈報與攔阻,並通報警政單位。 二、 任何危害本網站資訊安全之行為人,視情節輕重追究其民事、刑事及行政責任。