本发明专利技术公开了一种完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型，包括如下步骤：步骤一，在车辆到达潜在冲突区域内时，判断持续行驶车辆之间在某一时刻是否会产生交通冲突，若判断产生交通冲突，则继续下一个步骤；步骤二，通过对车辆保持当前时刻的速度、加速度行驶时两车到达虚拟冲突点前是否存在碰撞对车辆在该时刻的安全状态进行判别；步骤三，建立基于博弈论的驾驶行为决策模型；步骤四，将步骤三中各个时刻所获取的策略进行收集，形成集合作为驾驶行为决策模型。本发明专利技术的完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型，通过步骤一、步骤二、步骤三和步骤四的设置，便可有效的构建出驾驶行为预测模型了。
【技术实现步骤摘要】
一种完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型
本专利技术涉及驾驶行为研究领域，适用于无信号交叉口微观仿真、设计优化，辅助驾驶系统设计等，具体涉及到一种完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型。
技术介绍
我国的机动车保有量不断增长，其带来的交通安全问题不容忽视。无信号交叉口由于没有信号控制，其交通状况复杂，交通冲突的频率较大，相对于信号灯控制的交叉口存在更多的安全隐患。机动车与非机动车、行人相比速度较大且其速度变化范围较大，其面临交通冲突时，需要更多的反应时间和避让时间以避免冲突。《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》中对车辆通过无信号交叉口的让行规则进行了规定，但并未对其规定明确的法律责任，由此导致部分驾驶员无视通行规则驾驶车辆，进而导致大量交通事故的发生。建模并了解驾驶员的驾驶行为对了解驾驶员驾驶规律、提高无信号交叉口安全水平具有重要意义，同时其能为无信号交叉口驾驶员驾驶行为的实时决策提供数据支持，为辅助驾驶系统的设计提供设计依据。目前的驾驶决策模型中应用较多的可接受间隙理论基于主路车流具有绝对优先权的假设，但对目前的无信号控制交叉口而言车辆违规现象严重，因此该模型与车辆的实际驾驶行为存在一定的偏差；决策树、粗糙集等基于机器学习的数据挖掘模型对驾驶规律的挖掘需要基于对大量数据的分析，由此导致所得的驾驶规律受数据限制，可移植性较差。近年来，博弈论由于与驾驶员决策过程具有一定的相似性，引起了部分学者的关注。目前基于博弈论的驾驶决策模型对驾驶行为影响因素的关系仍需进行进一步的分析，且大多模型将车辆的加速度设为常量，这与车辆实际行驶过程中加减速度连续变化的现状不符，其对速度预测的精确度有待进一步提高。将车辆各时刻的加速度进行量化，将在很大程度上提高车辆驾驶行为预测的精确程度。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种完全信息下基于博弈论的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型，包括如下步骤：步骤一，在车辆到达潜在冲突区域内时，判断持续行驶车辆之间在某一时刻是否会产生交通冲突，若判断产生交通冲突，则继续下一个步骤，若判断未产生交通冲突，则判断该时刻是否有一辆车已通过冲突点，若判断一辆车已经通过冲突点，则确定安全通过并结束，若判断未通过冲突点，更新时刻并返回前面步骤重新判断是否产生交通冲突；步骤二，通过对车辆保持当前时刻的速度、加速度行驶时两车到达虚拟冲突点前是否存在碰撞对车辆在该时刻的安全状态进行判别，判断车辆是否处于安全状态，若处于安全状态则确定安全通过并结束，若处于危险状态则继续下一个步骤；步骤三，建立基于博弈论的驾驶行为决策模型，具体建立步骤如下：确定相互冲突的车辆作为博弈局中人，设置急动度J，该急动度J为加速度变化率，之后根据急动度J的取值情况构建出策略集，并且获取驾驶员最可能选择的策略集中的策略，并根据获取的策略计算出下一个时刻作为局中人的两车的运动信息，然后返回步骤一；步骤四，将步骤三中各个时刻所获取的策略进行收集，形成集合作为驾驶行为决策模型。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤一中的车辆是否到达潜在冲突区域的确定步骤如下：步骤一一，确定当前时刻车辆的虚拟冲突点，统一两车的时间戳，并计算两车距离虚拟冲突点的距离；步骤一二，确定车辆潜在冲突区域为以车辆最短制动距离为半径，虚拟冲突点为圆心的圆形区域，当车辆距虚拟冲突点的距离小于虚拟冲突点半径时，确定车辆进入潜在冲突区域，否则返回步骤一一，计算下一时刻两车距虚拟冲突点的距离；其中，上述的虚拟冲突点半径由以下公式计算得出：式中，Rc表示潜在冲突区域半径，vmax表示车辆在该交叉口的最大行驶速度，amax表示车辆在该交叉口的最大减速度，t1表示驾驶员的反应时间，L0表示车辆的临界安全距离。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤一中的车辆是否会产生交通冲突的判断步骤如下：步骤一三，将以车辆的质心为圆心的圆作为车辆的临界碰撞区域，并根据以下公式计算出临界碰撞区域的半径：式中，L为车长，W为车宽；步骤一四，计算当前时刻两车的质心之间的距离D，并判断D的数值与两车的临界碰撞区域的半径是否符合D＝RP1+RP2或是D＜RP1+RP2，其中RP1和RP2分别为两辆车的临界碰撞区域的半径，若D符合上述公式，则表示两车存在交通冲突，否则返回步骤一四计算下一时刻两车的质心之间的距离D，并再次判断。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤二中判断车辆之间的安全状态步骤如下：步骤二一，确定车辆的优先程度，通过以下公式计算出车辆以第i时刻运动状态到达虚拟冲突点所需的时间：式中，表示从P1车辆角度计算出的P1车辆和P2车辆以i时刻运动状态到达虚拟冲突点所需的时间的时间差，从P2车辆角度计算出的P1车辆和P2车辆以i时刻运动状态到达虚拟冲突点所需的时间的时间差，表示P1车辆以i时刻运动状态到达虚拟冲突点所需的时间，表示P2车辆以i时刻运动状态到达虚拟冲突点所需的时间，并判断和的值哪个小于0和哪个大于0，并确定小于0的为先优先级，大于0的为后优先级；步骤二二，判断两辆车的安全状态，具体判断步骤为：步骤1，计算车辆以第i时刻的速度、加速度刹车至车辆停止行驶过的距离d′i；步骤2，计算车辆当前质心位置与车辆前端到达虚拟冲突点时质心位置之间的距离步骤3，判断d′i与之间的关系，若则表示两辆车中一辆及以上车辆在到达虚拟冲突点前停车，确定为安全状态，若则表示两车均不能在到达虚拟冲突点前停车，则判断两车的质心之间的距离D是否符合D＞RP1+RP2，同时设定驾驶员的反应时间Tmin，若|ΔTb，i|＞Tmin，则表示此时两车处于危险状态，若|ΔTb，i|＞Tmin，则表示两车处于安全状态。本专利技术的有益效果，通过步骤一的设置，便可有效的实现判断车辆之间是否存在交通冲突了，而通过步骤二的设置，便可在确定车辆之间是否能够处于安全状态通行，而通过步骤三的设置，则可有效的实现基于博弈论对驾驶员在出现危险状态的时候，驾驶员所能够做的一些策略，然后通过步骤四将这些策略有效的收集起来，然后这些收集起来的策略便可作为驾驶人的行为预测模型，这样相比于现有的预测模型，步骤四采集了各个时刻驾驶员所能够做的决策，如此将车辆的驾驶决策过程看作连续决策过程而非“一次决策”过程，这与实际驾驶员决策行为更为接近；同时步骤三中引入了急动度的概念，通过对急动度的判断，对加速度的大小进行量化计算，使模型与实际驾驶行为更为接近，提高了模型的准确性。附图说明图1为本专利技术的完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型的大致流程图；图2为冲突示意图；图3为预测结果与实际运动信息对比图(a)、(b)、(c)。具体实施方式下面将结合附图所给出的实施例对本专利技术做进一步的详述。参照图1至3所示，本实施例的一种完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型，包括如下步骤：步骤一，在车辆到达潜在冲突区域内时，判断持续行驶车辆之间在某一时刻是否会产生交通冲突，若判断产生交通冲突，则继续下一个步骤，若判断未产生交通冲突，则判断该时刻是否有一辆车已通过冲突点，若判断一辆车已经通过冲突点，则确定安全通过并结束，若判断未通过冲突点，更新时刻并返回前面步骤重新判断本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，在车辆到达潜在冲突区域内时，判断持续行驶车辆之间在某一时刻是否会产生交通冲突，若判断产生交通冲突，则继续下一个步骤，若判断未产生交通冲突，则判断该时刻是否有一辆车已通过冲突点，若判断一辆车已经通过冲突点，则确定安全通过并结束，若判断未通过冲突点，更新时刻并返回前面步骤重新判断是否产生交通冲突；步骤二，通过对车辆保持当前时刻的速度、加速度行驶时两车到达虚拟冲突点前是否存在碰撞对车辆在该时刻的安全状态进行判别，判断车辆是否处于安全状态，若处于安全状态则确定安全通过并结束，若处于危险状态则继续下一个步骤；步骤三，建立基于博弈论的驾驶行为决策模型，具体建立步骤如下：确定相互冲突的车辆作为博弈局中人，设置急动度J，该急动度J为加速度变化率，之后根据急动度J的取值情况构建出策略集，并且获取驾驶员最可能选择的策略集中的策略，并根据获取的策略计算出下一个时刻作为局中人的两车的运动信息，然后返回步骤一；步骤四，将步骤三中各个时刻所获取的策略进行收集，形成集合作为驾驶行为决策模型。
【技术特征摘要】
1.一种完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，在车辆到达潜在冲突区域内时，判断持续行驶车辆之间在某一时刻是否会产生交通冲突，若判断产生交通冲突，则继续下一个步骤，若判断未产生交通冲突，则判断该时刻是否有一辆车已通过冲突点，若判断一辆车已经通过冲突点，则确定安全通过并结束，若判断未通过冲突点，更新时刻并返回前面步骤重新判断是否产生交通冲突；步骤二，通过对车辆保持当前时刻的速度、加速度行驶时两车到达虚拟冲突点前是否存在碰撞对车辆在该时刻的安全状态进行判别，判断车辆是否处于安全状态，若处于安全状态则确定安全通过并结束，若处于危险状态则继续下一个步骤；步骤三，建立基于博弈论的驾驶行为决策模型，具体建立步骤如下：确定相互冲突的车辆作为博弈局中人，设置急动度J，该急动度J为加速度变化率，之后根据急动度J的取值情况构建出策略集，并且获取驾驶员最可能选择的策略集中的策略，并根据获取的策略计算出下一个时刻作为局中人的两车的运动信息，然后返回步骤一；步骤四，将步骤三中各个时刻所获取的策略进行收集，形成集合作为驾驶行为决策模型。2.根据权利要求1所述的完全信息下的无信号交叉口车辆驾驶行为预测模型，其特征在于：所述步骤一中的车辆是否到达潜在冲突区域的确定步骤如下：步骤一一，确定当前时刻车辆的虚拟冲突点，统一两车的时间戳，并计算两车距离虚拟冲突点的距离；步骤一二，确定车辆潜在冲突区域为以车辆最短制动距离为半径，虚拟冲突点为圆心的圆形区域，当车辆距虚拟冲突点的距离小于虚拟冲突点半径时，确定车辆进入潜在冲突区域，否则返回步骤一一，计算下一时刻两车距虚拟冲突点的距离；其中，上述的虚拟冲突点半径由以下公式计算得出：式中，Rc表示潜在冲突区域半径，vmax表示车辆在该交叉口的最大行驶速度，amax表示车辆在该交叉口的最大减速度，t1表示驾驶员的反应时间，L0表示车辆的临界安全距离。3.根据权利要求2所述的完全信息下的无...
【专利技术属性】
技术研发人员：张钊，王京华，鲁光泉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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