Safety-Aware Human-Lead Vehicle Platooning by Proactively Reacting to Uncertain Human Behaving

要約

Human-Lead Cooperative Adaptive Cruise Control (HL-CACC) は、現実世界での実装において有望な車両の隊列走行技術とみなされています。
HL-CACC は、人間駆動車両 (HV) を小隊リーダーとして利用することでコストを削減し、認識と意思決定の信頼性を高めます。
しかし、最先端の HL-CACC テクノロジーは、主導的な人間のドライバーの不確実な行動を考慮していないため、運転の安全性には依然として大きな制限があります。
この研究では、確率モデル予測制御 (SMPC) に基づいて HL-CACC コントローラーを設計します。
最先端のコネクテッド・ヒューマン・ドリブン・ビークル（CHV）の運転意図を予測することが可能になります。
提案されたコントローラには次の特徴があります。 i) 振動する交通における知覚安全性が強化されます。
ii) 急ブレーキに対する安全性の保証。
iii) リアルタイム実装に向けて計算効率が高い。
提案されたコントローラーは、PreScan&Simulink シミュレーション プラットフォームで評価されます。
実際の車両の軌道データは、シミュレーションのキャリブレーションのために収集されます。
結果は、提案されたコントローラが次のことを明らかにしました。 i) 振動交通における知覚安全性が 19.17% 向上します。
ii) ハードブレーキに対する実際の安全性が 7.76% 向上します。
iii) 弦の安定性が確認されています。
Intel i5-13500H CPU を搭載したラップトップで実行する場合、計算時間は約 3 ミリ秒です。
これは、提案されたコントローラーがリアルタイム実装の準備ができていることを示します。

要約(オリジナル)

Human-Lead Cooperative Adaptive Cruise Control (HL-CACC) is regarded as a promising vehicle platooning technology in real-world implementation. By utilizing a Human-driven Vehicle (HV) as the platoon leader, HL-CACC reduces the cost and enhances the reliability of perception and decision-making. However, state-of-the-art HL-CACC technology still has a great limitation on driving safety for the lack of considering the leading human driver’s uncertain behaving. In this study, a HL-CACC controller is designed based on Stochastic Model Predictive Control (SMPC). It is enabled to predict the driving intention of the leading Connected Human-Driven Vehicle (CHV). The proposed controller has the following features: i) enhanced perceived safety in oscillating traffic; ii) guaranteed safety against hard brakes; iii) computational efficient for real-time implementation. The proposed controller is evaluated on a PreScan&Simulink simulation platform. Real vehicle trajectory data is collected for the calibration of simulation. Results reveal that the proposed controller: i) improves perceived safety by 19.17% in oscillating traffic; ii) enhances actual safety by 7.76% against hard brake; iii) is confirmed with string stability. The computation time is approximately 3 milliseconds when running on a laptop equipped with an Intel i5-13500H CPU. This indicates the proposed controller is ready for real-time implementation.

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