基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法，包括：步骤1：建立单向三车道场景，包括当前车道、期望车道以及三车道上行驶的车辆，判定剩余距离为换道车辆和当前车道上前车保持安全距离时供行驶的最长距离；步骤2：获取当前车道和期望车道上的车辆的运行状态；步骤3：根据最长距离和运行状态对车辆进行建模，并通过细分后的情况，判断车辆以何种概率随机地选择不同的变道切入方案；步骤4：若车辆一次性变道切入成功，则博弈终止；若一次性变道切入失败，则博弈继续，等待下一次的切入时机。本发明专利技术保证了行驶的安全性和合法性，且贴近生活。

【技术实现步骤摘要】
基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法及系统
本专利技术涉及智能驾驶
，具体地，涉及一种基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法及系统。
技术介绍
车辆变换车道是驾驶过程中尤为常见的基本操作，交通流状况在很大程度上受到车辆变道行为的影响。既有研究已证实，车辆变道容易造成交通阻塞和交通冲突，甚至引发交通事故。随着人工智能的热度升高，智能驾驶作为一种人工智能的应用领域也受到了越来越多的关注，并取得了良好的发展。自动驾驶对于人们的生活方式上是一个革新，让人们从驾驶中解放出来，从而提高人力资源的利用率。自动驾驶的应用场景之一就是在城市道路场景下进行自动驾驶，而其中驾驶人的意图的识别是自动驾驶中十分重要的一环，这直接关系到车辆行驶的轨迹规划和控制。变道切入(cut-in)是指后随车在正常行驶过程中，相邻车道前车变换至其所在车道的变道行为。与变道定义略有区别，变道切入要求目标车道必须有后随车，而一般的变道对此并无要求.频繁和紧急的变道切入行为会对交通流产生负面影响，主要表现在造成道路通行能力下降、交通瓶颈、车流“时停时走”，甚至引发交通事故。在城市道路场景中，交通情况复杂，有着红绿灯、左转右转道等多种情况需要进行变道，同时有着高架桥、匝道等需要车辆合流的场景，cut-in意图的识别就更为重要。如何正确识别驾驶人的cut-in意图，使车辆能够在城市道路场景下正常行驶，保证cut-in的正确性、安全性以及必要性，是目前智能驾驶走向实际生活应用的一个关键点。专利文献CN106125731B(申请号：201610578372.1)公开了一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制方法，包含以下步骤：S1、持续对无人驾驶车辆后方车辆是否发出声音信号进行检测；S2、检测到无人驾驶车辆后方车辆发出声音信号，则根据预设车辆识别规则对该声音信号进行分析，以确定后方车辆的类型；S3、根据后方车辆的类型，对后方车辆的超车意图执行相应的避让行驶操作策略。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法及系统。根据本专利技术提供的基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法，包括：步骤1：建立单向三车道场景，包括当前车道、期望车道以及三车道上行驶的车辆，判定剩余距离为换道车辆和当前车道上前车保持安全距离时供行驶的最长距离；步骤2：获取当前车道和期望车道上的车辆的运行状态；步骤3：根据最长距离和运行状态对车辆进行建模，并通过细分后的情况，判断车辆以何种概率随机地选择不同的变道切入方案；步骤4：若车辆一次性变道切入成功，则博弈终止；若一次性变道切入失败，则博弈继续，等待下一次的切入时机。优选地，车辆变道切入的方式包括强制型和自由型；所述强制型变道切入包括：进出十字交叉路口进行转向或进出匝道或规避施工区或障碍物；所述自由型变道切入包括：规避前方车道慢车或变换切入快/慢车道或无明显意图。优选地，所述自由型变道切入涉及的车辆包括换道车辆、后随车辆和前导车辆，其中，换道车辆是指在当前车道上的车辆试图切入目标车道的车辆；后随车辆是指在目标车道上且在换道车辆正后方的的车辆，前导车辆是指在目标车道上后随车辆正前方的车辆；在变道切入场景下，换道车辆和后随车辆存在，前导车辆随机存在，则以换道和后随车辆为博弈主体，建立了一个独立的博弈模型，即在看到对方之后，换道车辆和后随车辆立即决定一组动作，以在游戏中最大化各自的回报；每辆车做出的行动策略假设为：换道车辆选择立即变道切入到目标车道中，或者选择等到下一个时机；后随车辆的选择保持当前的跟车状态或者减速让行；在切入之前，后随车辆和前导车辆相互作用，当换道车辆出现在加速车道上，且滞后车辆与合并车辆之间的距离小于L时，判定两者之间开始博弈，L为最小车辆发生相互作用的距离；当没有一个博弈者通过改变选择特定策略的概率来单方面增加其预期收益时，就达到了纳什均衡，表述为：E1(p＊，q＊)≥E2(p，q＊)；E2(p＊，q＊)≥E2(p＊，q)；其中E1和E2是均衡时的预期收益，p＊和q＊分别表示换道车辆和后随车辆的均衡策略集，在多个均衡的情况下，一个最优解判定为是给两个参与者带来最高收益的解，每个参与者对博弈均衡的影响程度相似，换道车辆在安全约束条件下最小化在原车道上花费的时间。优选地，当换道车辆驾驶员产生变道切入意图，在识别当前路况后，创建收益矩阵，后随车辆决定让换道车辆切入或者不让车辆切入；当换道车辆选择强制切入时，若后随车辆选择让行，则换道车辆使用正常的加速度amid进行切入；若后随车辆不选择让行，则换道车辆采用大的加速度amax，比后随车辆更快到达切入点；当换道车辆不选择强制切入时，若后随车辆选择避让，则换道车辆识别到后随车辆的避让状态后，以正常加速度amid进行切入；若后随车辆不选择避让，则换道车等待，直到后随车辆超越自己，再以大的加速度amax来获得下一个切入时机。优选地，在城市道路口转向时，包括：换道车辆临近道路口，所剩距离仅够进行一次切入，换道车辆在直行或右转道路行驶，需要进行左转弯；或者换道车辆在直行或左转道路上行驶，需要进行右转弯；或者换道车辆在左转或右转道路上行驶，需要直行，且目标车道后有多辆后随车辆，此时策略为强制变道切入，按照权利要求4所述方式进行博弈，博弈终止条件为换道成功；换道车辆临近道路口，所剩距离仅够进行一次切入，换道车辆在直行或右转道路行驶，需要进行左转弯；或者换道车辆在直行或左转道路上行驶，需要进行右转弯；或者换道车辆在左转或右转道路上行驶，需要直行，且目标车道后有仅一辆后随车辆，此时换道车辆选择不强制变道切入，根据后随车辆是否选择避让来决定是否变道切入，按照权利要求4所述方式进行博弈，若后随车辆不避让，则换道车辆选择不切入，等待后随车辆超越自己后再换道；如果后随车辆避让，则选择切入。优选地，在进出匝道时，包括：换道车辆所剩余加速距离足够长，足够进行不止一次切入选择，此时，按照权利要求4所述方式进行博弈，博弈终止条件为切入成功；换道车辆所剩余加速距离仅足以进行一次切入选择，此时，换道车辆选择强制切入，按照权利要求4所述方式进行博弈，博弈终止条件为切入成功。优选地，当前车道存在施工区或障碍物时，包括：换道车辆距当前车道的施工区或障碍物的距离足够长，足够进行不止一次切入选择，此时，按照权利要求4所述方式进行博弈，博弈终止条件为切入成功；换道车辆距当前车道的施工区或障碍物的距离仅够进行一次切入选择，此时，换道车辆选择强制切入，按照权利要求4所述方式进行博弈，博弈终止条件为切入成功。优选地，切入博弈终止条件，包括：换道车辆博弈述目达到设定次数时；或者换道车辆完成切入时。根据本专利技术提供的基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别系统，包括：模块M1：建立单向三车道场景，包括当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法，其特征在于，包括：/n步骤1：建立单向三车道场景，包括当前车道、期望车道以及三车道上行驶的车辆，判定剩余距离为换道车辆和当前车道上前车保持安全距离时供行驶的最长距离；/n步骤2：获取当前车道和期望车道上的车辆的运行状态；/n步骤3：根据最长距离和运行状态对车辆进行建模，并通过细分后的情况，判断车辆以何种概率随机地选择不同的变道切入方案；/n步骤4：若车辆一次性变道切入成功，则博弈终止；若一次性变道切入失败，则博弈继续，等待下一次的切入时机。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法，其特征在于，包括：
步骤1：建立单向三车道场景，包括当前车道、期望车道以及三车道上行驶的车辆，判定剩余距离为换道车辆和当前车道上前车保持安全距离时供行驶的最长距离；
步骤2：获取当前车道和期望车道上的车辆的运行状态；
步骤3：根据最长距离和运行状态对车辆进行建模，并通过细分后的情况，判断车辆以何种概率随机地选择不同的变道切入方案；
步骤4：若车辆一次性变道切入成功，则博弈终止；若一次性变道切入失败，则博弈继续，等待下一次的切入时机。


2.根据权利要求1所述的基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法，其特征在于，车辆变道切入的方式包括强制型和自由型；
所述强制型变道切入包括：进出十字交叉路口进行转向或进出匝道或规避施工区或障碍物；
所述自由型变道切入包括：规避前方车道慢车或变换切入快/慢车道或无明显意图。


3.根据权利要求2所述的基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法，其特征在于，所述自由型变道切入涉及的车辆包括换道车辆、后随车辆和前导车辆，其中，换道车辆是指在当前车道上的车辆试图切入目标车道的车辆；后随车辆是指在目标车道上且在换道车辆正后方的的车辆，前导车辆是指在目标车道上后随车辆正前方的车辆；
在变道切入场景下，换道车辆和后随车辆存在，前导车辆随机存在，则以换道和后随车辆为博弈主体，建立了一个独立的博弈模型，即在看到对方之后，换道车辆和后随车辆立即决定一组动作，以在游戏中最大化各自的回报；
每辆车做出的行动策略假设为：
换道车辆选择立即变道切入到目标车道中，或者选择等到下一个时机；后随车辆的选择保持当前的跟车状态或者减速让行；在切入之前，后随车辆和前导车辆相互作用，当换道车辆出现在加速车道上，且滞后车辆与合并车辆之间的距离小于L时，判定两者之间开始博弈，L为最小车辆发生相互作用的距离；
当没有一个博弈者通过改变选择特定策略的概率来单方面增加其预期收益时，就达到了纳什均衡，表述为：
E1(p＊，q＊)≥E2(p，q＊)；
E2(p＊，q＊)≥E2(p＊，q)；
其中E1和E2是均衡时的预期收益，p＊和q＊分别表示换道车辆和后随车辆的均衡策略集，在多个均衡的情况下，一个最优解判定为是给两个参与者带来最高收益的解，每个参与者对博弈均衡的影响程度相似，换道车辆在安全约束条件下最小化在原车道上花费的时间。


4.根据权利要求1所述的基于混合策略博弈的驾驶人变道切入意图识别方法，其特征在于，当换道车辆驾驶员产生变道切入意图，在识别当前路况后，创建收益矩阵，后随车辆决定让换道车辆切入或者不让车辆切入；
当换道车辆选择强制切入时，若后随车辆选择让行，则换道车辆使用正常的加速度amid进行切入；若后随车辆不选择让行，则换道车辆采用大的加速度amax，比后随车辆更快到达切入点；
当换道车辆不选择强制切入时，若后随车辆选择避让，则换道车辆识别到后随车辆的避让状态后，以正常加速度amid进行切入；若后随车辆不选择避让，则换道车等待，直到后随车辆超越自己，再以大的加速度amax来获得下一个切入时机。
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【专利技术属性】
技术研发人员：高洪波，郝正源，李智军，朱菊萍，何希，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34