课题基金 / 基金详情

考虑车辆与人机混行环境耦合的L3级自动驾驶控制策略高效求解方法

批准号:
52102444
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘丛志
依托单位:
学科分类:
运载系统动力学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘丛志

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对复杂的人机混行环境,L3级自动驾驶车辆(L3-ADV)与有人驾驶车辆、非机动车、行人等混合行驶导致环境具有高机动性、强不确定性的特点,在考虑该不确定性的前提下如何保证L3-ADV安全、舒适、经济行驶已成为智能汽车行业共性科学难题。由于车辆与环境深度耦合机理引起的车车/车人博弈难题,及多目标协同优化难题,从而难以建立高效的行驶控制策略。因此,本项目提出复杂环境下的L3-ADV系统动力学实时控制方法,建立“车-环境”深度耦合机理、冲突行为博弈决策机制以及多目标动态博弈方法,并研制出L3-ADV域控制器样机。项目主要内容包括:1)设计基于信息物理融合的车辆行驶环境中时距感知方法;2)建立人机混行环境下的车辆潜在冲突消解与合作博弈决策模型;3)研究车辆运动规划及其实时高效解算方法;4)建立基于多目标实时博弈的L3级自动驾驶控制策略。研究工作将为L3级自动驾驶系统的实车应用提供理论支撑。
英文摘要
For the complex human-autonomous-driving mixed traffic environments, the L3-level autonomous driving vehicles (L3-ADVs) are driving together with the human-driving vehicles, non-motorized vehicles and pedestrians, which introduce the characteristics of high mobility and uncertainty into the environments. Considering this kind of uncertainties, how to ensure the safety, comfort and economic autonomous driving of L3-ADV has become a common scientific problem in autonomous automobile industry. Because of the game problem between the vehicle and other vehicles or pedestrians caused by the complex deep-coupled mechanism between vehicle and environment, the multi-objective coordination optimization problem, it is difficult to establish an efficient autonomous driving control strategy. Therefore, a real-time control method based on the system dynamics is proposed for L3-ADV in complex traffic environments in this project. The deep-coupled mechanism of vehicle-environment, game-theory-based decision-making mechanism of conflict behavior and multi-objective dynamic game methods are also established. Moreover, the domain controller is designed for L3-ADV. The main contents of the project include: 1) the medium-time-distance sensing method based on cyber physical system is designed; 2) the decision-making and cooperative game models of potential conflict resolution are established for the autonomous vehicle in human-autonomous-driving mixed traffic environments; 3) the vehicle motion planning and its real-time efficient calculation method are studied; 4) the L3-level autonomous driving control strategy is established based on multi-objective real-time game method. This research work will provide theoretical support for the real vehicle application of L3-level autonomous driving system.
针对复杂的人机混行环境,L3级自动驾驶车辆(L3-ADV)与有人驾驶车辆、非机动车、行人等混合行驶导致环境具有高机动性、强不确定性的特点,在考虑该不确定性的前提下如何保证L3-ADV安全、舒适、经济行驶已成为智能汽车行业共性科学难题。由于车辆与环境深度耦合机理引起的车车/车人博弈难题,及多目标协同优化难题,从而难以建立高效的行驶控制策略。因此,本项目提出L3-ADV系统动力学实时控制方法,建立“车-环境”深度耦合机理、冲突行为博弈决策机制以及多目标动态博弈方法,并研制出L3-ADV域控制器样机。项目主要内容包括:.(1)提出中时距维度下的动态不确定环境时空统计描述方法。针对中时距维度下的人机混行环境,强不确定性与随机干扰对障碍物运动轨迹的准确预测带来一定的难度,因此,本项目研究实时动态环境建模方法,建立了环境动态演变的期望最大化贝叶斯估计模型,实现了概率统计意义下的环境状态高精度感知与最优预测,目标轨迹跟踪精度最大可达99.33%,预测误差相比传统卡尔曼滤波(KF)降低14.9%,舒适性提高41%;.(2)提出考虑“车-环境”深度耦合机理的车辆行驶安全性快速评估方法。考虑实际交通环境中的高机动性与强不确定性交通主体对车辆行驶安全的影响,建立车辆安全性动态评估模型,对道路条件以及潜在的危险因素进行全面判断,安全性评估结果优于扩展卡尔曼滤波(EKF)和递归最小二乘法(RLS);.(3)提出自动驾驶策略多目标协同实时博弈优化方法,并建立人机混行环境下的车辆潜在冲突消解与合作博弈决策模型。首先建立车辆运动-受力-能量三者融合的广义动力学模型,研究高效最优动态博弈机制,基于混沌优化算法开发了博弈优化的实时高效求解方法,求解效率提高23.29%,实现循迹误差、安全性、经济性、舒适性等多目标协同实时寻优;.(4)在青年基金项目的支持下,研制出底盘域控制器产品和后轮转向产品样机,其中,后轮转向产品已搭载岚图梦想家车型并开展相关测试工作,初步实现了中低速场景下的后轮转向与前轮线控转向、整车电子稳定性控制、前后轮分布式驱动、自动驾驶共六个底盘子系统的协同博弈控制。
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