防欺凌自适应巡航控制系统：一种主动式通行权保护方法

《IEEE Open Journal of Intelligent Transportation Systems》：Anti-Bullying Adaptive Cruise Control: A Proactive Right-of-Way Protection Approach

　　

摘要：

近年来，自适应巡航控制（ACC）系统已实现广泛的商业化应用。然而，现有的ACC系统仍然容易受到近距离切入行为的影响，这种行为类似于"路上欺凌"。为解决此问题，本研究在车云协同方案下提出了一种反欺凌自适应巡航控制（AACC）方法。为顺利应对各种"路上欺凌"切入场景，该方法首先在云端利用基于在线逆最优控制（IOC）的算法进行个体驾驶风格识别。随后，基于斯塔克尔伯格竞争博弈，提出了一种基于博弈论的运动规划框架，在该框架中利用识别出的个体驾驶风格来构建切入车辆的反应函数。通过将此类反应函数集成到自车的运动规划中，云端可以考虑切入车辆的所有可能反应，从而为自车找到最优的通行权保护策略。据我们所知，本研究是首个建模车辆交互动力学并开发出适应各种切入车辆驾驶风格的交互式规划器的研究。仿真结果表明，所提方法可以防止"路上欺凌"切入，并能适应不同切入车辆的驾驶风格。与传统ACC相比，所提方法可将安全性和舒适性分别提高最多79.8%和20.8%。在交通流层面，驾驶效率提高了最多17.32%。提高云端连接电动汽车（EV）的渗透率可将车道平均速度提高最多1.36 km/h，展示了交通流层面的效益。此外，所提方法几乎在所有情况下都能确保计算时间少于50毫秒，从而支持实时现场实施。

I. 引言

自适应巡航控制（ACC）系统是最广泛商业化的驾驶辅助功能之一。超过50%的新售车辆已配备ACC [1]。它被广泛认可为能够减少驾驶员工作量并提高舒适性 [2], [3]。然而，如何应对相邻车道的切入仍然是ACC系统面临的挑战。根据文献[4]和[5]，近距离（碰撞时间小于1.5秒）的切入可能导致启动ACC的自车（EV）急刹车，从而引起机动性降低 [6]、不安全的时距小于0.6秒 [7]，以及超过3 m/s2的加速度振荡 [8]，如图1所示。此类切入在上海所有切入行为中占比高达20.6% [9]。本研究将此类切入称为"路上欺凌"切入，这是一种类似于在路上欺凌其他车辆的行为。美国、欧盟、日本等国家的交通法规已隐性地禁止此类不安全的切入行为。当面对此类"路上欺凌"切入时，现有的ACC系统通常不得不让行并失去通行权，ACC脱离率约为40% [7], [8]，显示出使用者使用意愿不高的问题 [10]。因此，有必要增强ACC系统的通行权保护能力，以防止"路上欺凌"切入。图1.

切入类型的定义。(a) "路上欺凌"切入；(b) "非欺凌"切入。