无人驾驶汽车在交叉路口的避障规划



无人驾驶汽车在交叉路口的避障规划

交叉路口自动管理（AIM）是一项新的交叉路口控制协议。AIM协议利用对无人驾驶汽车的良好控制可以使得更多的车辆同时出入交叉路口，大幅度地提高交叉路口的通行效率，减少交通延迟，改善车辆拥堵状况。从某种程度上讲，该协议在控制交叉路口交通性能上要远远超出交叉路口的交通信号灯系统。

AIM中一项关键的假设就是车辆总是沿着原有的轨迹线行驶。然而，现实中总是出现因机械故障而导致部分车辆偏离原有行驶轨迹的情况，这有可能导致灾难性的碰撞事故发生。以前解决这类问题的方法是阻止发生机械故障的车辆进入交叉路口，但该方法无法阻止已经处于交叉路口之内的车辆间发生碰撞。原因是：①当车辆在执行规避动作时，车辆之间因缺少协调而容易导致碰撞事故出现；②在交叉路口可能没有足够的空间来执行规避动作。

针对上述AIM协议在交叉路口控制中出现的缺点，对原来的AIM协议做了改进。在改进的协议中，提出了一种提前抢占的避障方法，为即将进入交叉路口的车辆保留出足够的规避空间。该方法针对常见的机械故障，在车辆进入交叉路口之前根据车辆自身的速度、到达路口的时间以及车辆进出路口的路径可以提前计算得到规避计划，防止即将进入交叉路口的车辆与故障车辆发生碰撞。在很多情况下，车辆在交叉路口内没有足够的避障空间，所以提前抢占的方法很有必要。如图1所示，在微型交叉路口测试平台上，利用机器小车实施了提出的避障规划，取得了很好的试验效果。

图1中，右侧的机器小车进入交叉路口之后，由于机械故障而瘫痪不能移动。从左侧进入交叉路口的机器小车开始执行避障规划向右转，从而避免了与右侧瘫痪的小车相撞。

Tsz-Chiu Au et al. 2012 IEEE/ RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Portugal, October 7-12, 2012.

编译：张为荣