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無人駕駛汽車在交叉路口的避障規(guī)劃

交叉路口自動管理（AIM）是一項新的交叉路口控制協(xié)議。AIM協(xié)議利用對無人駕駛汽車的良好控制可以使得更多的車輛同時出入交叉路口，大幅度地提高交叉路口的通行效率，減少交通延遲，改善車輛擁堵狀況。從某種程度上講，該協(xié)議在控制交叉路口交通性能上要遠遠超出交叉路口的交通信號燈系統(tǒng)。

AIM中一項關(guān)鍵的假設(shè)就是車輛總是沿著原有的軌跡線行駛。然而，現(xiàn)實中總是出現(xiàn)因機械故障而導(dǎo)致部分車輛偏離原有行駛軌跡的情況，這有可能導(dǎo)致災(zāi)難性的碰撞事故發(fā)生。以前解決這類問題的方法是阻止發(fā)生機械故障的車輛進入交叉路口，但該方法無法阻止已經(jīng)處于交叉路口之內(nèi)的車輛間發(fā)生碰撞。原因是：①當(dāng)車輛在執(zhí)行規(guī)避動作時，車輛之間因缺少協(xié)調(diào)而容易導(dǎo)致碰撞事故出現(xiàn)；②在交叉路口可能沒有足夠的空間來執(zhí)行規(guī)避動作。

針對上述AIM協(xié)議在交叉路口控制中出現(xiàn)的缺點，對原來的AIM協(xié)議做了改進。在改進的協(xié)議中，提出了一種提前搶占的避障方法，為即將進入交叉路口的車輛保留出足夠的規(guī)避空間。該方法針對常見的機械故障，在車輛進入交叉路口之前根據(jù)車輛自身的速度、到達路口的時間以及車輛進出路口的路徑可以提前計算得到規(guī)避計劃，防止即將進入交叉路口的車輛與故障車輛發(fā)生碰撞。在很多情況下，車輛在交叉路口內(nèi)沒有足夠的避障空間，所以提前搶占的方法很有必要。如圖1所示，在微型交叉路口測試平臺上，利用機器小車實施了提出的避障規(guī)劃，取得了很好的試驗效果。

圖1中，右側(cè)的機器小車進入交叉路口之后，由于機械故障而癱瘓不能移動。從左側(cè)進入交叉路口的機器小車開始執(zhí)行避障規(guī)劃向右轉(zhuǎn)，從而避免了與右側(cè)癱瘓的小車相撞。

Tsz-Chiu Au et al. 2012 IEEE/ RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Portugal, October 7-12, 2012.

編譯：張為榮