紧急场景下的多层决策框架避碰算法

摘要

本文介绍了紧急场景下的多层决策框架避碰算法。随着自动驾驶的快速发展，学术界越来越关注紧急场景下的避碰系统开发，这对于驾驶安全性有着至关重要的影响。尽管近年来涌现了很多避碰策略，但是大多数策略仅考虑转向或者制动。驾驶环境的动态或者复杂的特性对开发紧急场景下的鲁棒避障算法提出了挑战。为了解决复杂、动态的障碍物场景并且提高横向机动性，本文建立了一个多层决策避障框架，它采用安全距离模型并且将紧急转向和紧急制动相结合以完成避障过程。这种方法有助于避免转向和制动动作分离所导致车辆不稳定这种高风险情况。在紧急转向算法中，我们定义了碰撞危险时刻，并且提出一种考虑行驶区域的多约束动态避障规划方法。仿真结果表明，决策避障逻辑可以应用于复杂交通情况下的动态避碰场景，在紧急场景下有效地完成避障任务并且提高自动驾驶的安全性。

主要贡献

本文的贡献如下：

1）为了改进横向机动性，本文提出一种集成转向和制动系统的多级决策避障框架。该系统根据不同的风险等级采取最优的操作，以避免由转向和制动动作分离而导致车辆不稳定这种高风险情况；

2）在转向避障操作的规划模块种，本文提出一种考虑车辆可行驶区域的多约束避障路径规划优化方法，其定义了碰撞危险时刻，并且分析和计算了碰撞危险时刻和位置约束之间的关系，最终建立满足实际避碰要求的可行驶区域并且获取规划路径。该方法降低了算法的复杂度，实现了变道过程的精确约束，满足了避障框架对计算效率的要求，并且兼顾了驾驶员的舒适度；

3）为了验证算法的有效性，本文系统性地构建结构化道路下的四种典型危险交通场景：静止障碍物避障、前车紧急制动避障、横穿车道线的行人避障和逆向交通避障。系统可以在不同场景下完成避障任务，并且该算法具有高度灵活性和场景使用能力。

论文图片和表格

总结

本文提出一种用于紧急场景下的多层决策框架避障算法。该算法将转向系统和制动系统集成到一起，根据不同的风险等级采取碰撞预警、紧急制动和紧急转向等避障操作，这提高了系统的横向机动性。当系统转向避障时，规划算法可以考虑车辆的可行驶区域，并且通过求解具有多个约束的优化问题来生成运动轨迹。本文的结论如下：

1）决策避障算法可以在四种典型的危险交通场景下快速做出正确操作；

2）规划模块可以生成适用于复杂交通场景下变道行为的平滑无碰撞轨迹，并且跟踪控制模块可以精确且稳定地完成跟踪控制任务；

3）这些结果可以激励未来结合现实交通环境的动态预测模型的工作。

文章转载自公众号：自动驾驶专栏