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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(xiàng)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(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出交叉路口的交通信號燈系統(tǒng)。

AIM中一項(xiàng)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(shí)中總是出現(xiàn)因機(jī)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(jī)械故障的車輛進(jìn)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(shí)，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(diǎn)，對原來的AIM協(xié)議做了改進(jìn)。在改進(jìn)的協(xié)議中，提出了一種提前搶占的避障方法，為即將進(jìn)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(jī)械故障，在車輛進(jìn)入交叉路口之前根據(jù)車輛自身的速度、到達(dá)路口的時(shí)間以及車輛進(jìn)出路口的路徑可以提前計(jì)算得到規(guī)避計(jì)劃，防止即將進(jìn)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(jī)器小車實(shí)施了提出的避障規(guī)劃，取得了很好的試驗(yàn)效果。

圖1中，右側(cè)的機(jī)器小車進(jìn)入交叉路口之后，由于機(jī)械故障而癱瘓不能移動。從左側(cè)進(jìn)入交叉路口的機(jī)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