Integrated Behavior Planning and Motion Control for Autonomous Vehicles with Traffic Rules Compliance

要約

この記事では、運転の安全性を確保しながら複雑な交通ルールに準拠する、解釈可能で適応可能な都市自動運転ソリューションである、最適化ベースの統合された行動計画と運動制御スキームを提案します。
本質的に、交通規則の遵守を確実にするために、信号機、通行可能および通行不可能な車線標識などに関連するさまざまな交通規則を特徴付ける潜在機能 (PF) の革新的な設計が提示されています。これらの PF はさらに、交通規則の一部として組み込まれています。
モデル予測制御 (MPC) の定式化。
この意味で、統合アーキテクチャとしてのモーション制御とともに高レベルの行動計画が暗黙的に達成され、安全性が保証された柔軟な操縦が容易になります。
MPC スキームの適切に設計された目的関数により、当社の統合された行動計画と運動制御スキームはさまざまな都市部の運転シナリオに対応し、アダプティブ クルーズ コントロールによる追い越し、交差点での右折、合流などの多彩な行動を生成できます。
ロータリーの中と外。
CARLA での困難なシナリオを伴う一連のシミュレーションから実証されたように、提案されたフレームワークがリアルタイムのパフォーマンスと高い汎用性を実現していることは注目に値します。

要約(オリジナル)

In this article, we propose an optimization-based integrated behavior planning and motion control scheme, which is an interpretable and adaptable urban autonomous driving solution that complies with complex traffic rules while ensuring driving safety. Inherently, to ensure compliance with traffic rules, an innovative design of potential functions (PFs) is presented to characterize various traffic rules related to traffic lights, traversable and non-traversable traffic line markings, etc. These PFs are further incorporated as part of the model predictive control (MPC) formulation. In this sense, high-level behavior planning is attained implicitly along with motion control as an integrated architecture, facilitating flexible maneuvers with safety guarantees. Due to the well-designed objective function of the MPC scheme, our integrated behavior planning and motion control scheme is competent for various urban driving scenarios and able to generate versatile behaviors, such as overtaking with adaptive cruise control, turning in the intersection, and merging in and out of the roundabout. As demonstrated from a series of simulations with challenging scenarios in CARLA, it is noteworthy that the proposed framework admits real-time performance and high generalizability.

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