汽车安全与节能学报 ›› 2024, Vol. 15 ›› Issue (6): 952-961.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2024.06.017
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秦雅琴(
), 董帅, 谢济铭, 陈亮, 刘拥华, 郭淼*(
)
收稿日期:2024-05-17
修回日期:2024-07-11
出版日期:2024-12-31
发布日期:2025-01-01
通讯作者:
*郭淼,讲师。E-mail:guomiao@kust.edu.cn。
作者简介:秦雅琴(1972—),女(汉),湖南,教授。E-mail:qinyaqin@kust.edu.cn。
基金资助:
QIN Yaqin(
), DONG Shuai, XIE Jiming, CHEN Liang, LIU Yonghua, GUO Miao*(
)
Received:2024-05-17
Revised:2024-07-11
Online:2024-12-31
Published:2025-01-01
摘要:
为提高交织区车辆轨迹预测精度,该文提出了一种融合行车风险场和车辆换道意图的车辆轨迹预测方法。分析交织区驾驶人驾驶需求变化,利用行车风险场模型统一表示车辆行驶时的交互风险;采用隐Markov模型识别车辆换道意图;通过深度置信网络在线学习机(DBN_OSELM)模型对输入特征进行多维度扩展和融合,提高交织区轨迹预测的准确率;最后,基于CitySim 数据集对所提方法进行评估。结果表明:模型能以较高的准确率预测高速公路交织区的车辆轨迹,交织区驾驶人3类驾驶需求(汇入、保持、驶出)的车辆轨迹预测均方根误差(RMSE)分别为0.6835、0.2574、0.6315,平均位移误差(ADE)分别为0.46、0.21、0.48 m。该研究成果有助于提高复杂场景下的车辆轨迹预测精度,改善交织区的交通安全。
中图分类号:
秦雅琴, 董帅, 谢济铭, 陈亮, 刘拥华, 郭淼. 基于行车风险场的高速公路交织区车辆轨迹预测方法[J]. 汽车安全与节能学报, 2024, 15(6): 952-961.
QIN Yaqin, DONG Shuai, XIE Jiming, CHEN Liang, LIU Yonghua, GUO Miao. Methods for predicting vehicle trajectories in motorway weaving zones based on driving risk fields[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2024, 15(6): 952-961.
| 驾驶需求 | 速度 平均值 (m·s-1) | 速度 标准差 (m·s-1) | 加速度 平均值 (m·s-2) | 加速度 标准差 (m·s-2) | 减速度 平均值 (m·s-2) | 减速度 标准差 (m·s-2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 合流段汇入 | 16.86 | 5.11 | 3.69 | 2.66 | -3.71 | 2.64 |
| 交织段保持 | 16.57 | 5.21 | 3.63 | 2.57 | -3.4 | 2.55 |
| 分流段驶出 | 17.01 | 4.83 | 3.95 | 2.94 | -3.97 | 2.92 |
| 驾驶需求 | 速度 平均值 (m·s-1) | 速度 标准差 (m·s-1) | 加速度 平均值 (m·s-2) | 加速度 标准差 (m·s-2) | 减速度 平均值 (m·s-2) | 减速度 标准差 (m·s-2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 合流段汇入 | 16.86 | 5.11 | 3.69 | 2.66 | -3.71 | 2.64 |
| 交织段保持 | 16.57 | 5.21 | 3.63 | 2.57 | -3.4 | 2.55 |
| 分流段驶出 | 17.01 | 4.83 | 3.95 | 2.94 | -3.97 | 2.92 |
| 模型 | RMSE | ||
|---|---|---|---|
| 合流段汇入需求 | 交织段保持需求 | 分流段驶出需求 | |
| DBN_OSELM | 0.683 5 | 0.257 4 | 0.631 5 |
| CNN | 0.906 7 | 0.431 5 | 0.835 8 |
| Bi-LSTM | 1.568 3 | 0.347 5 | 0.838 6 |
| LSTM | 1.545 0 | 0.943 2 | 1.061 5 |
| GRU | 1.382 1 | 0.405 1 | 1.249 5 |
| 模型 | RMSE | ||
|---|---|---|---|
| 合流段汇入需求 | 交织段保持需求 | 分流段驶出需求 | |
| DBN_OSELM | 0.683 5 | 0.257 4 | 0.631 5 |
| CNN | 0.906 7 | 0.431 5 | 0.835 8 |
| Bi-LSTM | 1.568 3 | 0.347 5 | 0.838 6 |
| LSTM | 1.545 0 | 0.943 2 | 1.061 5 |
| GRU | 1.382 1 | 0.405 1 | 1.249 5 |
| 模型 | ADE / m | ||
|---|---|---|---|
| 合流段汇入需求 | 交织段保持需求 | 分流段驶出需求 | |
| DBN_OSELM | 0.46 | 0.21 | 0.48 |
| CNN | 0.50 | 0.24 | 0.53 |
| Bi-LSTM | 0.85 | 0.27 | 0.54 |
| LSTM | 1.28 | 0.86 | 0.88 |
| GRU | 0.97 | 0.33 | 1.45 |
| 模型 | ADE / m | ||
|---|---|---|---|
| 合流段汇入需求 | 交织段保持需求 | 分流段驶出需求 | |
| DBN_OSELM | 0.46 | 0.21 | 0.48 |
| CNN | 0.50 | 0.24 | 0.53 |
| Bi-LSTM | 0.85 | 0.27 | 0.54 |
| LSTM | 1.28 | 0.86 | 0.88 |
| GRU | 0.97 | 0.33 | 1.45 |
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