自动驾驶车辆换道过程建模与分析

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1、国内图书分类号：U491.2密级：公开国际图书分类号：656西南交通大学研究生学位论文自动驾驶车辆换道过程建模与分析年级2015级姓名郑施雨申请学位级别工程硕士专业交通运输工程指导老师杨达副教授二〇一八年四月ClassifiedIndex:U491.2U.D.C:656SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisModelingandSimulationoftheLane-changingExecutionBehaviorofAutonomousVehicleGrade:2015Candidate:Zhe

2、ngShiyuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:TransportationEngineeringSupervisor:Prof.YangDaApril2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密

3、□，在年解密后适用本授权书；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：2018/4/26日期：2018/4/26西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）建立了自动驾驶换道意图生成模型，首次研究了高速公路下匝道场景强制换道行为中，换道意图生成点与换道成功概率的关系，建立了离散型的宏观换道成功概率计算模型，通过视频采集的单车道车头时距数据拟合车头时距概率密度函数从而用于模型计算，并通过实车实验验证了模型的精度。同时对影响换道成功率的因素换道准备距离、车辆

4、速度等进行了分析。（2）建立了自动驾驶换道轨迹规划模型，与以往研究相比，实现了动态换道轨迹规划过程，并引入了全新的换道动态轨迹决策算法，使得速度的动态变化更为合理。使用NGSIM数据作为背景数据进行Matlab仿真分析，依据目标车道和速度变化将仿真结果归纳为四种典型的换道类型进行呈现，分析了规划步长和反应时间对换道轨迹的影响，并在CarSim软件中验证了仿真轨迹的可执行性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献

5、的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018/4/26西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要近年来，随着互联网技术的拓展和自动化水平的提高，自动驾驶车辆愈发受到互联网企业和传统车企的广泛关注，自动驾驶技术对社会、驾驶员和行人均有益处，能够使整体交通事故发生率大幅度下降，并且自动驾驶车辆的行驶模式更加节能高效，因此交通拥堵及交通污染将得以减弱，被认为是未来解决交通问题的重要手段。因而也吸引了很多交通领域学者的关注。车辆换道行为作为自动驾驶领域的关键问题，也是道路基本驾

6、驶行为中的关键环节，对交通安全、交通流特性有着显著的影响，主要研究内容包括换道决策和换道轨迹规划两部分。然而与目前自动驾驶领域较为成熟的自适应巡航控制技术相比，车辆换道行为的自动化还刚刚起步，一方面，在目前的研究中，大部分换道决策内容只关注了车辆在平直公路路段场景下的自由换道行为，但针对高速公路下匝道场景下的强制换道行为研究较少，鲜有模型能够量化该场景下换道意图点与换道成功率的关系。另一方面，目前已有的换道轨迹规划模型大部分无法适用于真实的驾驶环境，是一种静态换道轨迹规划模型（Staticlane-changingpathplanning,SLPP）

7、。而当前可以实时响应环境信息变化特征的动态换道轨迹规划模型（Dynamiclane-changingpathplanning,DLPP）研究还十分有限。本论文试图填补自动驾驶换道领域的这两部分内容。本文以自动驾驶背景下的车辆换道行为建模为研究方向，建立自动驾驶换道轨迹规划模型，对相关参数进行仿真分析。同时为了解决自动驾驶领域中换道意图生成的问题，建立了换道意图生成模型，从而量化了换道成功率与换道意图生成点之间的关系。其中，自动驾驶换道轨迹规划模型是从车辆轨迹规划动态响应的角度建模，添加了换道防侧翻算法，换道避撞算法，重构了换道轨迹规划的速度变化规则，

8、能够实现对环境信息变化的动态响应，是一套较为完备的自动驾驶换道轨迹规划模型，可以对反应时间，规划步长进行调整