一种基于博弈论的港口码头面自动驾驶换道决策方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115817477A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211323267.5(22)申请日2022.10.27(71)申请人畅加风行（苏州）智能科技有限公司地址215134江苏省苏州市相城区渭塘镇渭中路81号1-1307申请人宁波大榭招商国际码头有限公司(72)发明人张祖锋张冉林麒(74)专利代理机构天津赛凌知识产权代理事务所(特殊普通合伙)12270专利代理师李蕊(51)Int.Cl.B60W30/18(2012.01)B60W60/00(2020.01)G08G1/16(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称一种基于博弈论的港口码头面自动驾驶换道决策方法(57)摘要本发明公开了一基于博弈论的港口码头面自动驾驶换道方法，包括：S1，感知换道车辆周围车辆信息；S2，根据换道车辆和周围车辆的相对速度和距离，判断是否产生换道意图；S3，若产生换道意图，则进入步骤S4；否则，返回到步骤S2；S4，对拟换道车辆，打转向灯并进行较小横向移动以进行试探换道；S5，考虑拟换道车辆和目标车道后方车辆的博弈：根据拟换道车辆的策略为换道或车道保持及目标车道后方车辆的策略为避让或不避让构建换道博弈收益矩阵；S6，根据拟换道车辆和目标车道后方车辆总收益进行换道博弈决策判断。该方法在保证安全的前提下大大提高了决策模块对可换道时机的精准把控，提高了自动驾驶车辆在码头面的作业效率。CN115817477ACN115817477A权利要求书1/3页1.一种基于博弈论的港口码头面自动驾驶换道决策方法，包括以下步骤：S1，通过换道车辆的车身传感器感知周围车辆信息；S2，根据换道车辆和周围车辆的相对速度和距离，判断是否产生换道意图；S3，若产生换道意图，则进入步骤S4；否则，返回到步骤S2；S4，对于拟换道车辆，开始打转向灯并进行较小的横向移动以进行试探换道；S5，考虑拟换道车辆和目标车道后方车辆之间的博弈：根据拟换道车辆的策略为换道或车道保持以及目标车道后方车辆的策略为避让或不避让构建换道博弈收益矩阵；S6，根据拟换道车辆和目标车道后方车辆的总收益，进行换道博弈决策判断，其中：总收益M计算公式为：M＝W1Msafety+W2Mdist+W3Mvelocity，式中：Msafety为交互车辆在换道博弈中的安全收益；Mdist为交互车辆在换道博弈中的距离收益；Mvelocity为交互车辆在换道博弈中的速度收益；W1、W2、W分别为Msafety、Mdist、Mvelocity的权重，且W1+W2+W3＝1；将所述安全收益、距离收益和速度收益进行归一化处理后引入到决策模型中，寻找最优策略，设CV为拟换道车辆，FV为前方车辆，LFV为目标车道的前方车辆，LRV为目标车道的后方车辆，在换道过程中，CV和LRV遵循两个参与者的Stackelberg博弈，目标函数式为：约束条件定义如下：Vi≥0,i＝CV,LRV；amin≤ai≤amax,i＝CV,LRV；SPCV>Dmin；2式中：Mi为i车的总收益；ai为i车的可能加速度，单位为m/s；cCV为CV是否会换道；为CV的最佳加速度，单位为m/s2；为换道是否对CV有利；β2为LRV的最佳决策；λLRV为已知CV2的决策下，LRV的决策；amin为车辆最小加速度，单位为m/s；amax为车辆最大加速度，单位为m/s2。2.根据权利要求1所述的基于博弈论的港口码头面自动驾驶换道决策方法，其特征在于，Msafety计算公式如下：式中，SPt为换道t时刻的安全系数；SP0为换道开始时的安全系数，SPt计算公式如下：式中，Th为换道t时刻的车头时距，单位为s；Tb为期望车头时距，单位为s。2CN115817477A权利要求书2/3页3.根据权利要求1所述的基于博弈论的港口码头面自动驾驶换道决策方法，其特征在于，所述Mdist以换道过程中车辆距离的变化表示，定义RP为两个交互车辆间的相对距离因子，则距离收益计算公式如下：式中，RPt为换道t时刻的相对距离因子；RP0为换道开始时的相对距离因子。4.根据权利要求1所述的基于博弈论的港口码头面自动驾驶换道决策方法，其特征在于，当CV与LRV在不同的车道上时，在t时刻相互作用的相对距离因子定义如下：式中：RPLRV‑CV(t)表示t时刻LRV的相对距离因子，LRV‑CV表示LRV与CV交互；_LRV表示目标车道被LRV占用；其中，TLRV‑CV表示LRV与CV的时间因子，表达式如下：式中：DLRV为在道路坐标系上(沿道路方向)LRV的纵向距离；DCV为在道路坐标系上CV的纵向距离；VLRV为LRV的纵向速度；VCV为CV的纵向速度。5.根据权利要求1所述的基于博弈论的港口码头面自