發布日期：2022-05-05 點擊率：62
本文來源：智車科技
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摘要：2018年6月，自動化所王飛躍研究員團隊等人與英特爾公司合作聯合成立英特爾智能網聯汽車大學合作研究中心，開展平行駕駛關鍵技術相關研究。近期，該團隊聯合提出了提出了確定自動駕駛場景路權歸屬的三個原則，并設計了一種基于路權分配規則的廣義協商駕駛決策框架以實現這些原則。該項研究發表于智能交通領域頂級國際期刊IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems（簡寫IEEE TITS），引起了自動駕駛和智能交通領域研究人員的廣泛關注，為提升自動駕駛決策的安全性、助推自動駕駛汽車上路運營提供了有力的理論和技術支持。
圖1． 出現潛在沖突時路權歸屬決策示例
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自動駕駛場景下路權歸屬研究
當前，自動駕駛技術研究領域尚未形成一個公認的理論指導駕駛主體在特定場景下應該選擇或者禁止哪種駕駛行為。這主要可以歸結為兩個難以解決的困難：首先，現有的策略沒有很好地考慮自動駕駛汽車和傳統汽車之間的交互。傳統的刺激應答模型或博弈模型并不能完整精準的描述人類駕駛員的風險規避行為。而若自動駕駛決策系統在設計時沒有充分考慮人類駕駛習慣，其行為和意圖可能反而會被人類駕駛員誤解，這種缺陷有時會導致嚴重的安全風險。其次，現有的自動駕駛策略研究普遍不夠抽象與普適，無法覆蓋各類存在路權沖突的結構化道路場景，這導致不同策略研究者針對不同場景提出的解決方案往往存在差異。這種共識的缺乏將會導致不同品牌、不同技術路線與不同目標設定下的自動駕駛車輛間缺乏兼容性，對路權歸屬產生爭議，進而影響到道路安全與行駛效率。
該研究填補了相關領域的研究空白，所提方法可使自動駕駛汽車和人類駕駛員充分理解彼此的行為和意圖，并且路權歸屬決策過程無歧義、易于計算、溝通最少。相關研究成果此前曾以長文形式發表在智能交通領域頂級國際期刊IEEE TITS。
文章以“Three Principles to Determine the Right－of－Way for AVs： Safe Interaction With Humans”為題，提出了自動駕駛策略的三項原則和三點技術挑戰：
圖2． 路權分配過程應遵守的三個核心原則
挑戰1：如何考慮自動駕駛汽車與人類駕駛員之間的通信交互過程，以確定合作模式下的路權歸屬？
原則1：應考慮到車輛間的溝通交互過程——在大多數情況下，路權關系通常無法迅速確定，駕駛主體往往需要花費一段時間相互溝通，通過溝通中的隱性或顯性通信獲取線索信息，以確定誰的路權優先級更高。溝通交互過程應該盡可能簡單，以確保建立簡單而無歧義的互動規則。并且，需要考慮到可能的協商失敗。為了降低安全風險，有必要對可能出現的協商失敗或非理性駕駛行為進行針對性應對策略設計。
挑戰2：如何在各種行駛條件下，保證駕駛安全和駕駛效率之間的平衡？
原則2：應該在安全和通行效率之間保持適當的平衡——一個合理的自動駕駛策略應該在安全和通行效率之間保持適當的平衡。如果自動駕駛車輛追求避免一切可能發現碰撞事故，那么就可能陷入過度保守的困境，時刻提防其他車輛可能的非理性行為從而導致自身的合理行駛權利受到影響。因此，本文所設計提出的協商駕駛策略主要采用理性駕駛員假設，即在協商前，自動駕駛汽車對其他車輛持有理性預期，相信他們會大概率遵守人類的駕駛規則與交互習慣，但同時也不會將其視為具有100％確定性的個體。對他們的判斷應該根據感知信息實時更新，制定非預期情況下的應急預案同樣必要。挑戰3：在自動駕駛汽車的感知過程被簡化的情況下，如何考慮自動駕駛汽車和人類駕駛員的能見度限制？
原則3：應保守處理感知的局限性——受限于天氣、遮擋、故障等各種原因，自動駕駛車輛的感知距離與感知精度可能下降，因此駕駛主體應該始終為尚未觀測到的潛在路權沖突做好準備。具體來說，當潛在沖突區域（如匝道匯合、交叉路口等場景）周圍交通狀態感知準確度欠佳時，駕駛主體應檢查當前速度下是否能避免潛在的碰撞風險。必要時，自動駕駛車輛應該提前減速，以確保留有足夠的空間進行緊急避險。
基于上述原則，本文提出了一種基于路權分配規則的廣義協商駕駛決策框架，并通過流程化的條件判決規則確定各種場景下的路權歸屬。這種形式化的方法可以直觀、具體、可驗證地遵循人類駕駛邏輯分配路權。與傳統規則決策模型相比，該框架具有以下優點：第一，該框架普遍適用于存在潛在沖突風險的各類道路交通場景，可在應用時根據實際路權沖突情況進行針對性的適配與設計；第二，該框架仿照人類駕駛邏輯，基于先到先得原則將多車路權分配問題轉化為多組一對一的決策問題，從而大大降低了所需的計算與通信資源，在每個時間間隔內，駕駛主體只需與最近的一輛車進行交互，并根據協商結果判斷是否有必要繼續與其他車輛互動；第三，出于實用性的考慮，該決策過程簡潔易懂且邏輯性強，滿足可驗證性的同時盡量避免了決策過程中可能存在的語義模糊與分歧。
基于路權分配規則的廣義協商駕駛決策框架
本項研究為自動駕駛場景下的路權歸屬決策提供了一種定量、可操作的理論范式。該理論不僅能夠提升自動駕駛的決策水平和安全性，而且具有較高的普適性，能夠應用到其他人類和機器人同時共享關鍵資源的場景中。
該研究成果為中科院自動化研究所、清華大學、英特爾智能網聯汽車大學合作研究完成，是清華大學和自動化研究所聯合研究課題“的智能車輛行為控制”研究的延續，并得到慧拓智機器有限公司大力支持和應用測試，實現了研究、測試與示范的一體化執行，是校企合作和產學研結合的良好示范。
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原文標題 : 平行駕駛聯合研發團隊提出基于路權分配原則的自動駕駛廣義決策框架
