[發(fā)明專利]一種基于隱馬爾科夫模型的無人車路口駕駛決策方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711178385.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN107944624A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉峰;張?zhí)K可;嚴(yán)順寬;朱靜怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于隱馬爾科夫模型的無人車路口駕駛決策方法。其特征在于包括如下步驟。

1)準(zhǔn)備階段

a)獲取駕駛車輛的歷史觀察數(shù)據(jù)，生成車輛的歷史數(shù)據(jù)文檔

b)結(jié)束準(zhǔn)備階段

2)訓(xùn)練階段

a)構(gòu)建基于HMM的意圖預(yù)測(cè)過程

b)解析步驟1-a)中的車輛歷史數(shù)據(jù)文檔，根據(jù)所有車輛的歷史數(shù)據(jù)，生成所有車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)序列，例如加速度序列。

c)訓(xùn)練出車輛的意圖對(duì)應(yīng)的HMM模型參數(shù)

d)結(jié)束訓(xùn)練階段

3)決策階段

a)獲取當(dāng)前時(shí)刻自動(dòng)駕駛車輛的狀態(tài)(s，v，a)，其中s表示車輛到路中心的距離，v表示速度，a表示加速度。

b)獲取當(dāng)前時(shí)刻十字路口下有人駕駛車輛的狀態(tài)(s_i，v_i，a_i)，i∈{1，2，…，m}，m為其他車輛的總數(shù)。

c)基于未來n個(gè)時(shí)間段的視野，每個(gè)時(shí)間段選擇三種決策之一(加速，減速，勻速)，分析所有可能的情況。

d)分析所有的情況，對(duì)每一種情況計(jì)算預(yù)期收益，并選擇預(yù)期收益最大的情況的第一個(gè)時(shí)間段的決策作為車輛應(yīng)該采取的策略

e)執(zhí)行策略并進(jìn)入下一個(gè)時(shí)刻

f)重復(fù)3-a)至3-e)直到車輛通過十字路口。

g)結(jié)束決策階段。

2.其中步驟3-d)所述的計(jì)算過程：

1)定義時(shí)刻k＝1，總收益R＝0

2)根據(jù)第k時(shí)刻車輛狀態(tài)和2-c)所述HMM模型計(jì)算出車輛的意圖I_k。

計(jì)算過程：

a)時(shí)刻t＝1時(shí) ξ₁(i)＝π(i)*b_iol局部概率ξ_t(i)表示t時(shí)刻到達(dá)狀態(tài)i的所有序列概率中最大的概率，π(i)表示初始為狀態(tài)i的概率，b_iot表示t時(shí)刻狀態(tài)i時(shí)觀察到加速度o₁的概率。

b)t＞1時(shí) ξ_t(i)＝max_j{b_iot*ξ_t-1(j)*a_ji}

c)k時(shí)刻意圖I的下標(biāo)j_result＝argmax_j{ξ_k-1(j)*a_ji}

d)I_k＝I_jresult

3)根據(jù)第k時(shí)間段的決策和車輛的狀態(tài)計(jì)算當(dāng)前時(shí)間段的收益。

計(jì)算收益過程：

a)t_host＝t(s_host，a_host)

其中t(s，a)表示加速度為a，距離路中心s時(shí)到達(dá)路中心的時(shí)間

t_host表示自動(dòng)駕駛車輛到路中心的時(shí)間

t_i表示第i輛非自動(dòng)駕駛車輛到路中心的時(shí)間。

Pr(a|I_i)由步驟2-c)中所得HMM模型參數(shù)B得到。

4)計(jì)算到第k時(shí)間段的總收益，計(jì)算公式：

R＝R+R_safety*γ^k-1

5)計(jì)算第k+1時(shí)間段狀態(tài)

a)自動(dòng)駕駛車輛和非自動(dòng)駕駛車輛的DTC和v更新公式(Δt為時(shí)間段長(zhǎng)度)：

v′＝v+aΔt

b)非自動(dòng)駕駛車輛的加速度a更新公式：

a＝a_j

其中B為步驟2-c)所述HMM模型中的混淆矩陣，I_k為2)中所求I_k，j為意圖為I_k時(shí)概率最大的加速度的下標(biāo)。

c)自動(dòng)駕駛車輛的a更新為第k時(shí)間段決策的a

6)更新k，k＝k+1

7)重復(fù)2)-6)直到k＝T。T為計(jì)算預(yù)期收益時(shí)考慮的時(shí)間段的數(shù)量。