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基于博弈论的智能网联多车驾驶行为决策控制方法

黄珊  
【摘要】:科技进步与社会的发展让人类对于车辆的安全、效率以及舒适等方面的要求蒸蒸日上。伴随汽车电子、计算机、智能自动化、人工智能以及VANET等技术的高度发展,高级别自动驾驶功能的智能网联汽车联合5G-V2X技术将逐步实现规模化的商业应用,成为发展智慧交通系统、提高道路交通安全水平的重要引擎。车辆的驾驶行为决策是保证交通安全以及提高行驶效率的重要因素。因此,本文选取博弈的方法进行车辆的行为预测,并结合控制技术来验证策略的可行性。首先,构建2自由度车辆动力学模型以及驾驶员模型;从决策规划的角度,计算车辆间安全车距,探讨刺激车道选择的不同反应与激励因素;初选五次多项式的换道轨迹进行轨迹预测。其次,考虑车辆驾驶策略选择基于周边车辆行为交互的影响,利用扩展型博弈树的研究方法将多车行为交互分解成在完美信息下基于行动顺序先后的两两多人动态合作博弈,依据逆推归纳法求解子博弈完美纳什均衡,得到车间基于相互依赖的最优策略,计算相应收益。进而,基于最优策略联合车辆动力学模型,驾驶员模型,车辆换道轨迹模型完成经典PID纵向控制策略和基于前馈与反馈的最优横向路径跟随的上层控制系统。最后,搭建PreScan与Matlab/Simulink的联仿平台,结合最优决策与控制算法仿真城市与高速公路两组工况下多车博弈后的行为效果。实验表明,主车选取左换道的行为,周边各车辆给予相应行为状态的改变,并最终保持在合理的期望收益。


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