基于注意力机制的多模态自动驾驶行为决策模型

针对现有端到端自动驾驶模型未考虑驾驶场景中不同区域的重要性和不同语义类别之间的关系而导致预测准确率低的问题,受驾驶人注意力机制和现有端到端自动驾驶模型的启发,充分考虑驾驶场景的动态变化、驾驶场景的语义信息和深度信息对驾驶行为决策的影响,以连续多帧驾驶场景的RGB图像为输入,构建一种基于注意力机制的多模态自动驾驶行为预测模型,实现对方向盘转角和车速的准确预测。首先,通过语义分割模型和单目深度估计模型分别获取RGB图像的语义图像和深度图像;其次,为剔除与驾驶行为决策无关信息,以神经科学和空间抑制理论为基础,设计一种拟人化注意力机制作为能量函数来计算驾驶场景中不同区域的重要度;为学习语义图像中与驾驶行为决策最为相关类别之间的关系,采用图注意力网络(Graph Attention Network,GAT)对驾驶场景的语义图像进行特征提取;然后,以保留RGB特征为原则对提取的驾驶场景的图像特征、语义特征和深度特征进行融合,采用卷积长短期记忆网络(Convolutional Long Short Term Memory,ConvLSTM)实现融合特征在连续多帧之间的传递,进而实现下一帧驾驶场景对应驾驶行为的预测;最后,与其他模型的对比试验、消融试验、泛化试验和特征可视化试验来充分验证所提出自动驾驶行为预测模型的性能。试验结果表明：与其他驾驶行为预测模型相比,所提出模型的训练误差为0.021 2,预测准确率为86.97%,均方误差为0.031 5,其驾驶行为的预测性能优于其他模型;连续多帧的语义图像和深度图像、拟人化注意力机制和面向语义特征提取的GAT有助于提升驾驶行为预测的性能;该模型具有较好的泛化能力,其做出驾驶行为预测所依赖的特征与经验丰富的驾驶人所关注的特征基本一致。     

基于稀疏卷积神经网络的车载激光雷达点云语义分割方法

对车载激光雷达扫描得到的点云进行语义分割是保证行车安全、加强驾驶员对周边环境理解的重要手段之一。因为内存限制和大规模点云场景更加稀疏的特点,将传统神经网络的方法直接沿用到车载激光雷达扫描得到的点云场景中的效果不佳。本文中针对大规模点云的稀疏性,利用稀疏卷积神经网络对体素化点云进行特征提取。考虑到逐点处理分支抑制点云数据的密度不一致性导致的信息损失,另外设计了3D-CA和3D-SA模块,使稀疏卷积神经网络更好地提取特征。实验结果表明,与传统卷积神经网络的方法和将点云投影到平面的方法相比,使用稀疏卷积神经网络对大规模点云进行语义分割,可将平均交并比提升4.1%和3.4%,证明了该方法的有效性。     

自动驾驶多传感器融合的时间校准方法研究

针对自动驾驶感知域系统的激光雷达、图像传感器、惯性测量单元3种传感器数据融合的时基校准问题,利用机械式激光雷达自身特征设计校准设备、系统及实验方法.基于激光雷达的触发事件和车载图像传感器感知特征,实现两种传感器时基在线标定,并通过示波器测量校验证明该方法的有效性.利用激光雷达扫描频率与触发事件时间差相互关联的特征,将激...     

地铁Ultralight单程票安全解决方案研究

由于价格等因素,国内部分城市地铁自动售票系统选用Mifare Ultralight卡作为单程车票票卡.Ultralight为存储卡,无安全机制,存在容易伪造的隐患.结合实际工作提出了一种单程票安全保障机制,并给出了实现方法.该方法基于PKI(公共密钥基础设施)专用装置实现交易密钥的传输、保存和交易密钥计算,能够有效地防止密钥被破译,且交易密钥能实现安全迅速地更换.     

Collaborative merging strategy for freeway ramp operations in a connected and autonomous vehicles environment

In a connected vehicle environment, vehicles are able to communicate and exchange detailed information such as speed, acceleration, and position in real time. Such information exchange is important for improving traffic safety and mobility. This allows vehicles to collaborate with each other, which can significantly improve traffic operations particularly at intersections and freeway ramps. To assess the potential safety and mobility benefits of collaborative driving enabled by connected vehicle technologies, this study developed an optimization-based ramp control strategy and a simulation evaluation platform using VISSIM, MATLAB, and the Car2X module in VISSIM. The ramp control strategy is formulated as a constrained nonlinear optimization problem and solved by the MATLAB optimization toolbox. The optimization model provides individual vehicles with step-by-step control instructions in the ramp merging area. In addition to the optimization-based ramp control strategy, an empirical gradual speed limit control strategy is also formulated. These strategies are evaluated using the developed simulation platform in terms of average speed, average delay time, and throughput and are compared with a benchmark case with no control. The study results indicate that the proposed optimal control strategy can effectively coordinate merging vehicles at freeway on-ramps and substantially improve safety and mobility, especially when the freeway traffic is not oversaturated. The ramp control strategy can be further extended to improve traffic operations at bottlenecks caused by incidents, which cause approximately 25% of traffic congestion in the United States.     

自动驾驶车辆混行集聚MAS控制模型

随着车路协同技术和自动驾驶技术的不断发展,越来越多的网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle,CAV)涌入道路交通,与传统人工驾驶车辆(Human Pilot Vehicle,HPV)形成混合交通流(Mixed Traffic Stream,MTS).为在提高MTS交通流量的同...     

无人驾驶车辆城市交叉口周边车辆轨迹预测

针对城市交叉口周边车辆长时轨迹预测问题,搭建路基和实车采集平台采集大量轨迹数据,采用高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)识别目标运动模式,采用高斯过程回归(Gaussian Processes Regression,GPR)模型进行城市交叉口周边车辆轨迹长时预测,采用路基数据集对预测模型...     

路段上集群智能网联汽车的车队形成机制

智能网联汽车是解决城市交通问题的关键技术之一,对于未来城市智能交通体系建设有着关键作用.集群的智能网联汽车已经具备了涌现的基本条件,设计科学合理的交互规则,可以实现车辆的自组织,分布式涌现控制.以微观仿真软件VISSIM及C2X模块为研究平台,修改驾驶模型参数,在C2X模块中编程实现3条交互规则:速度一致、尽量靠近、避...     

单车场景下城市交叉口的智能驾驶车辆左转决策研究

在复杂动态的城市道路环境中,不同的交通参与者之间会不可避免地产生时间或空间上的冲突.针对该问题,对智能驾驶车辆在城市交叉口左转时潜在的冲突行为进行分析并建立决策模型.考虑了车辆运动模式并基于高斯过程回归模型(GPR)建立了直行车辆长时轨迹预测模型,结合轨迹预测提出了基于冲突消解的智能驾驶车辆决策流程(模型)和考虑多因素...     

通信中间件技术在新一代CTC系统中的应用

新一代CTC系统综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术,采用智能化分散自律设计原则.整个系统通常存在多种硬件系统平台,如工业控制机、工作站、小型机等,不同的操作系统及不同的网络协议和体系结构,如何把这些系统集成起来并开发新的应用是一个非常现实而困难的问题.为此,从安全性、可靠性、扩充性、易管理性、可用性和可移植性等综合因素考虑,提出了采取中间件的方式完成跨平台通信机制.