知識文章

無號誌路口之自駕車輛控制決策規劃

2022 / 08 / 10

車輛中心 研究發展處 楊濟帆

對於自動駕駛車輛來說,在通過無號誌的十字路口時是否禮讓多輛對手車的決策規劃十分重要,同時自動駕駛車輛必須將同一車道上現有的前方車輛納入決策規劃。本設計提出了一種基於自駕車與多輛對手車於無號誌交叉路口之碰撞時間的決策系統,以確保自駕車的最佳行為。根據前方車輛和十字路口車輛的動態信息構建自駕車的速度規劃。同時在模擬試驗中,證明此方法具備安全性與靈活性。

路口決策技術概述

路口決策流程如圖1所示。根據高精圖資、感測器所獲得的對手車資訊作為基礎,匹配各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,以計算本車與對手車至碰撞點的時間(Time To Intersect-point, TTI),同時尋找是否有與本車相同路徑的對手車。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、過渡期與跟隨前車之動作,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_max與TTITV_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。根據上述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_min與TTITV_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為路口模擬情境,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、本車與目標車縱向距離與車速

由圖3之情境與圖4之本車車速結果可得出,由於前方對手車不禮讓本車,因此本車選擇減速讓對手車先行,後續待對手車駛離碰撞點後,本車才會加速至預設車速並通過路口。

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

在圖5中,前期因有對手車位於本車之行駛範圍內,故會先以跟車的方式與前車保持安全距離。待進入路口後,由於左邊對手車道的車輛皆為停止狀態,故在圖6中,本車會以等速的方式行駛並通過路口。


圖6、本車與目標車縱向距離與車速

總結

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,並在不使用過於花俏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、等速以及跟車的行駛動作。

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