[发明专利]基于动态博弈的自动驾驶车辆出入口匝道行驶决策方法

说明书

本发明属于汽车主动安全领域，涉及一种基于动态博弈的自动驾驶车辆出入口匝道行驶决策方法。包括以下步骤：1、利用DSRC通讯方法识别目标车辆；2、判断两车之间是否存在冲突；应用冲突时间差△T来判断两车之间的冲突。3、建立博弈模型；应用子博弈完美纳什均衡动态博弈理论决策车辆交汇行为；4、计算均衡点；根据确定的各自的期望收益，计算复制动态方程，两车通过对方的复制动态方程不断调整自己的通行概率；5、判断均衡点的稳定性，来选择最佳的决策；6、按稳定均衡点的策略行驶；本发明利用动态博弈思想的概率期望与收益损失的概念，结合博弈均衡点，实时做出最佳的通行决策，为车辆交互决策开辟了高效简易的方法思路。

技术领域

本发明属于汽车主动安全领域，利用子博弈完美纳什均衡动态博弈理论，基于匝道口两车交汇环境，设计一种涉及动态博弈与V2X智能网联汽车技术结合的行驶决策方法，具体涉及一种基于动态博弈的自动驾驶车辆出入口匝道行驶决策方法。

背景技术

根据近年来的交通事故统计分析，车道交汇路口的交通事故对中国的交通事故和死亡事故总数有着重大的影响。此外，与现在可获得雷达和基于摄像机的前向碰撞系统的其他高百分比碰撞(例如道路偏离和后端受碰)不同，目前还没有成熟的技术来解决交汇路口的侧面冲突问题。通常情况下，作为一个相对独立的个体，对于如何安全地通过交汇危险区，司机很难通过主观判断做出准确的决定。缺乏对当前驾驶环境的全面意识是这种情况下最重要的原因之一。因此，需要应用一种有效的车辆防撞系统(CAS)算法来解决此类驾驶安全问题。基于智能网联化的V2V(车-车通信)与V2I(车-路通信)技术是当前研究与应用范围比较广泛的信息交互技术。其中，DSRC(Dedicated Short Range Communications)短程通信技术目前被广泛应用于主动安全性信息交互技术中。博弈论是经济学领域的重要应用理论，其基于完全信息的动态博弈思想也为车辆之间的交互决策开辟了新道路。当前的避免碰撞系统算法多基于复杂冲突区的计算，其时效性与可应用性目前还有待测试。而动态博弈思想引入概率期望与收益损失的概念，可简化车辆间通行决策的复杂计算过程，结合博弈均衡点，实时做出最佳的通行决策。因此，借助V2X网联技术，将动态博弈决策思想引入智能车主动安全的应用领域，是一项非常具有研究价值的应用思想。

发明内容

本发明基于两车匝道交汇场景提出了一种基于动态博弈的自动驾驶车辆出入口匝道行驶决策方法。主要用途为通过博弈系统决策两车于匝道交汇路口的行车次序，以避免两车在冲突点处发生碰撞事故。

本决策基于现有的DSRC(专用短程通讯技术)通讯技术，使得两车之间能够达成完全信息的动态博弈系统。采用子博弈完美纳什均衡，每次决策均采用最优策略。主体博弈策略包括博弈模型的建立、均衡点的计算以及均衡点稳定性的判断。

在博弈系统中，当两辆机动车发生冲突时，每个个体需要判断对方选择通过的概率，来决策自己通过的概率，进而使整个博弈系统具有最大的收益。因此，需要通过对通行概率期望值进行计算以建立博弈模型。建立博弈模型，首先通过设定两车的加速通过以及减速让行的概率模型来建立博弈矩阵；再通过纯策略期望收益建立混合策略期望收益模型；根据收益模型建立复制动态方程；最后根据复制动态方程调整通过概率，使博弈系统达到均衡。

两辆冲突车辆通过博弈模型不断调整自己的通行概率，直到各自概率的调整量都为0，即系统达到均衡。此时两车的通行概率策略集内的点为均衡点。引入演化博弈中的演化稳定策略，联立两车的复制动态方程求出所有的均衡点，确定所有均衡点的策略集。

对于离散博弈系统，需对均衡点的稳定性进行判断。其中，需要参考纳什均衡理论学中的均衡点类型判别表判断均衡点是否为ESS(进化稳定策略)稳定点。即判断各均衡点对应的雅克比矩阵的秩和迹的符号判断。舍弃不稳定点，选取稳定点作为最终决策。

在整个博弈系统中，博弈决策系统的开启通过两车到达冲突点的时间差ΔT判断，并设定时间差阈值ΔT_M作为临界时间差。并通过DSRC通讯进行两车之间的识别以及博弈策略的分享。