4.1.1行为实现.pdf

北京航空航天大学学位论文 第四章 智能驾驶行为的分类实现及模型验证 在汽车驾驶中，驾驶者根据不断变化的道路路况、动态车辆等情况，决定其驾驶行 为，通过对汽车方向和速度的改变使汽车安全行驶。在此过程中，驾驶者将各种信息进 行分析综合后做出决策。在虚拟人智能驾驶行为研究中，根据处理的对象不同将驾驶行 为进行分类:一种为驾驶者对静态地形的响应行为，即根据道路情况做出行为决策;一 种是对与动态车辆的响应行为，即根据行进中的车辆做出行为决策。前述的基于规则的 智能行为模型针对这两类情况给出实现。编队协调行为也是虚拟现实中驾驶行为的一个 方面，尤其在虚拟战场的研究中，虚拟装甲车的编队协调行为非常重要。因此本课题对 虚拟人驾驶中的编队协调行为也进行研究，使用导向、限速与排斥结合的算法实现了这 一智能行为。 4.1对于静态地形的驾驶响应行为 4.1.1行为实现 虚拟人对与静态地形的响应行为是指虚拟人在静态的没有其它运动物体的虚拟场 景中驾车行进过程中，所要处理与地形相关的信息:包括障碍物躲避、弯道行驶和上、 下坡道等。前两种属于局部路径规划范畴。在虚拟人智能驾驶行为模型中实现了这三个 功能，与功能相对应的有三个行为决策函数。 t)障碍物躲避 对于场景中出现的障碍物，如果它会妨碍虚拟人驾驶车辆的前进，虚拟人就要采取 躲避行为。现实世界中的驾驶者处理时，其驾驶行为是从安全角度出发的综合规划，而 非单一的局部路径规划。因此，在进行局部路径规划的时候，与安全驾驶经验 (规律) 相结合，使其行为更为合理。虚拟驾驶者在进行障碍物躲避或拐弯时，都配合速度调整， 一般是减速行驶以保证安全。因此在这些行为实施中，先确定一个标准速度 (40千米/ 小时)和一个准备距离 (10米)，在进行路径插值前先进行速度调整。标准速度值较低， 37 北京航空肮天大学学位论文 以此速度进行局部路径规划较安全。如果虚拟人的车速高于标准速度，就在准备距离中 调整到标准速度，若低于标准速度，则无需考虑，以原速度进行路径插值。 到障碍物前要进行路线变动时，虚拟人根据其位置、形状信息，算出路径特征点， 以此得到路径插值函数(详见3.4.3节)。以每一帧前进的位移做步长开始进行插值计算， 直到避开障碍物。如果减速，避开之后要恢复原速度。 如果虚拟人驾驶的车在障碍物的左边，它会优先考虑在左边绕过障碍物，这样路径 曲线较短、代价最小;如果左边有道路边界的限制而空间不足，才会决定从右边绕过; 如果两边都没有空间，则会选择停车。 所对应的行为决策函数是:voidObstacleAvoidProcesso 图4.1展示了虚拟人对与障碍物的躲避行为。车前方路线中的红色圆柱体表示障碍 物，虚拟人驾车逐步绕过障碍物又回到原先的行车线上。图中左上角窗口为从虚拟人驾 驶的车后方进行观察，上方中间窗口为从驾驶室内部进行侧方观察，右上角窗口可观察 虚拟人的脚的运动，下方窗口为从驾驶室内部进行前方观察。 图4.1虚拟人对与障碍物的躲避行为 2)弯道行驶 38 北京航空航天大学学位论文 — ~— 一 — 一~— 一 一 一— 一-— ，一 — 对于场景中出现的弯道，当虚拟人对它进行处理时，采用的仍是局部路径规划的包 络线原理，依据它的外形轮廓进行路径点的插值，沿其形状前进。 同障碍物躲避的实现一样，与弯道还有一段距离 即〔准备距离)时就要对开始对其 进行处理，看是否需要进行速度的调整。所不同的是一般驾驶者处理这种情况时，为了 防止侧滑、保证足够的转弯半径，还会进行一个位置的调整，正确的弯道行驶路线如图 4.2所示。 图4.2 拐弯的正确路线图 本课题实现弯道行驶时为了逼近真实情况也做了如此处理，如果此时虚拟人驾驶的 车辆与弯道贴得很近，它会先调整到道路中心线的位置再进行路径规划。通过弯道特征 值得到插值函数。弯道开始时，它就以每一帧前进的距离做为步长开始进行路径点的插 值计算，改