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第55卷第7期哈尔滨工业大学学报Vol.55No.7

2023年7月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYJul.2023

DOI:10.11918/202112028

基于虚拟边界的二维智能驾驶模型及应用

张家豪,章宇凯,祁宏生

(浙江大学建筑工程学院智能交通研究所,杭州310058)

摘要:为了对车辆在复杂异质交通流环境下(如出口匝道处)的侧向和纵向二维运动进行建模和预测,首先提出虚拟边界

场概念,从微观层面上分析虚拟边界场对驾驶行为的作用,并据此建立虚拟边界场模型。同时考虑周围车辆的影响,将虚拟

边界场理论与二维智能驾驶模型(intelligentdrivermodel,IDM)结合,提出了基于虚拟边界场的二维IDM模型,刻画和预测车

辆的二维轨迹。采用动态时间规整(dynamictimemarping,DTW)的边界场优化方法对模型参数进行标定,并对模型的有效性

进行验证。采用粒子群算法(particleswarmoptimization,PSO)求解出最优虚拟边界场位置,并进行误差分析。结果表明:针对

Mirror-Traffic数据,车辆轨迹的预测误差可控制在3.1%~8.2%,针对NGSIM数据的轨迹预测误差可控制在3.8%~28.2%,

所提出的模型能够描述并预测传统车辆在匝道处混合交通流环境下的横向和侧向的二维运动。所提出的方法可以为自动驾

驶车辆在混合交通流中的轨迹规划提供基础信息。

关键词:虚拟边界场;智能驾驶;二维IDM;车辆跟驰;匝道

中图分类号:U491;U463.6文献标志码:A文章编号:0367-6234(2023)07-0015-09

Two-dimensionalintelligentdrivingmodelandapplicationbased

onvirtualboundary

ZHANGJiahao,ZHANGYukai,QIHongsheng

(InstituteofIntelligentTransportation,CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China)

Abstract:Todescribeandpredictthevehicles′two-dimensionalmovementsunderheterogeneoustraffic

environments(suchasoff-ramps),thisresearchfirstlyproposestheconceptofvirtualboundaryfield(VBF).The

influenceofVBFondriverbehaviorsisanalyzedfromamicroscopicpointofview.TheVBFmodelhenceis

established.Atwo-dimensionalIDM(intelligentdrivermodel)modelthatconsiderstheVBFisconstructedwhich

takesthesurroundingvehiclesintoaccount.Theproposedmodeliscapableofdescribingandpredictingthetwo-

dimensionaltrajectoriesofvehicle