要約
ポテンシャル フィールド (PF) ベースの経路計画手法は、リアルタイムの効率性とシンプルさにより、自動運転車 (AV) に広く採用されています。
PF は多くの場合、厳格な道路境界を作成します。これにより、自車両が道路の範囲内で一貫して動作することが保証されますが、緊急事態においては潜む危険ももたらします。
近くの車両が突然車線を変更した場合、AV は衝突を回避するために方向転換し、ブレーキをかける必要があり、「袋小路」効果が発生します。
このような状況では、車両は障害車両 PF と道路境界 PF からの相反する力によって閉じ込められたり混乱したりする可能性があり、多くの場合、優柔不断や不安定な挙動、さらには衝突を引き起こす可能性があります。
上記の課題に対処するために、本研究では、緊急回避のための適応 PF (APF) とクロソイド曲線を組み込んだ緊急停止経路計画 (ESPP) を導入します。
まず、PF 分布を分析することで「袋小路」問題を検出するための緊急トリガー推定を設計します。
次に、運転シーンを領域化し、障害物の可能な動作範囲を考慮して、道路 PF 上の最適な突破点と車両の最終停止点を検索します。
最後に、最適化されたクロソイド曲線を使用して、これらの計算された点を車両ダイナミクス制約の下に適合させ、滑らかな緊急回避経路を生成します。
提案された ESPP ベースの APF 手法は、高速道路シーンで MATLAB/Simulink と CarSim Simulator の間の協調シミュレーションを実行することによって評価されました。
シミュレーションの結果、提案された方法は緊急衝突回避のパフォーマンスが向上し、車両の安全性が向上し、他の潜在的なフィールドベースの方法よりも車輪スリップの継続時間が61.9%短く、最大操舵角振幅が76.9%低いことが明らかになりました。
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要約(オリジナル)
The Potential Field (PF)-based path planning method is widely adopted for autonomous vehicles (AVs) due to its real-time efficiency and simplicity. PF often creates a rigid road boundary, and while this ensures that the ego vehicle consistently operates within the confines of the road, it also brings a lurking peril in emergency scenarios. If nearby vehicles suddenly switch lanes, the AV has to veer off and brake to evade a collision, leading to the ‘blind alley’ effect. In such a situation, the vehicle can become trapped or confused by the conflicting forces from the obstacle vehicle PF and road boundary PF, often resulting in indecision or erratic behavior, even crashes. To address the above-mentioned challenges, this research introduces an Emergency-Stopping Path Planning (ESPP) that incorporates an adaptive PF (APF) and a clothoid curve for urgent evasion. First, we design an emergency triggering estimation to detect the ‘blind alley’ problem by analyzing the PF distribution. Second, we regionalize the driving scene to search the optimal breach point on the road PF and the final stopping point for the vehicle by considering the possible motion range of the obstacle. Finally, we use the optimized clothoid curve to fit these calculated points under vehicle dynamics constraints to generate a smooth emergency avoidance path. The proposed ESPP-based APF method was evaluated by conducting the co-simulation between MATLAB/Simulink and CarSim Simulator in a freeway scene. The simulation results reveal that the proposed method shows increased performance in emergency collision avoidance and renders the vehicle safer, in which the duration of wheel slip is 61.9% shorter, and the maximum steering angle amplitude is 76.9% lower than other potential field-based methods.
arxiv情報
| 著者 | Pengfei Lin,Ehsan Javanmardi,Manabu Tsukada |
| 発行日 | 2023-08-19 15:14:41+00:00 |
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