一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法

1.本发明涉及一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，属于无人驾驶领域。


背景技术：

2.由于匝道车辆需要在匝道合流区域汇入主车道，交通量在时间和空间上突然增大，极易导致交通流速度降低甚至出现混乱等问题，匝道不仅是高速公路通行能力的瓶颈，也是交通事故多发的路段。因此，提高高速公路匝道的通行效率是保障路网运行通畅的关键。
3.智能网联化的今天，智能车被认为是解决匝道问题的一个很好的方案，然而也需要结合真实匝道情况下驾驶员的选择。在现实生活中，人们经常观察到，当看到匝道上的并线车辆时，直通车会进行礼让或加速，而匝道上的车辆则会加速或减速，以寻找适当的空隙来应对直通车的移动。显然，并线车辆和直通车辆之间存在着相互影响，也就是说，它们不是独立的，而是以一种"博弈"的方式影响对方的决定，但是单纯的博弈又缺乏类似真实驾驶员之间的换到互动。
4.有鉴于此，确有必要提出一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是在于提供提出一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，能够解决高速公路匝道汇车问题，并且能够实现类似真实驾驶员的互动。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，主要包括以下步骤：
7.步骤1：换道间隙选择和博弈判定；
8.步骤2：收益函数设计以及换道意图提取；
9.步骤3：根据纳什均衡确定主车、客车动向；
10.步骤4：根据重复博弈，在考虑上一次博弈结果后优化本次博弈；
11.步骤5：碰撞安全判定、完成换道。
12.本发明的有益效果是：本发明能够很好的解决高速公路匝道汇车问题同时能够在现有的博弈体系下通过重复博弈方法实现真实驾驶员间的互动。
附图说明
13.图1是本发明一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法流程图。
14.图2是本发明换道间隙选择和博弈判定流程图。
15.图3是本发明收益函数设计以及换道意图提取流程图
16.图4是本发明根据纳什均衡确定主车、客车动向流程图
17.图5是根据重复博弈，在考虑上一次博弈结果后优化本次博弈流程图
18.图6是碰撞安全判定、完成换道流程图
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
20.本发明的一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法主要包括以下步骤：
21.步骤1：换道间隙选择和博弈判定；
22.步骤2：收益函数设计以及换道意图提取；
23.步骤3：根据纳什均衡确定主车、客车动向；
24.步骤4：根据重复博弈，在考虑上一次博弈结果后优化本次博弈；
25.步骤5：碰撞安全判定、完成换道。
26.以下将对步骤1-步骤5做具体说明。
27.如图2所示，步骤1中首先是雷达及传感器收集周车信息，然后计算本车与主流车辆是否存在博弈关系，最终将结果返回给系统。
28.如图3所示，步骤2中主要是收益函数的确定，包括速度收益、安全收益和强制换道收益，最终确定换到意图。
29.如图4所示，步骤3中主要是收集匝道主观车辆传感信息和主流车道车辆传感信息，通过匝道主观车辆收益函数和主流车道车辆收益函数来计算纳什均衡，从而确定两车动向。
30.如图5所示，步骤4中根据上一秒计算的纳什均衡确定两车动向，然后考虑两车上一次动作，根据重复博弈贴现因子优化本次博弈，最终计算出当前纳什均衡点，明确两车行动。
31.如图6所示，步骤5中根据碰撞安全计算公式判定换道是否安全，并确定最终换道结果。
32.综上所述，本发明能够很好的解决高速公路匝道汇合的问题同时能够在现有的博弈体系下通过重复博弈方法实现真实驾驶员间的互动。


技术特征：
1.一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，其特征在于，主要包括以下步骤：步骤1：换道间隙选择和博弈判定；步骤2：收益函数设计以及换道意图提取；步骤3：根据纳什均衡确定主车、客车动向；步骤4：根据重复博弈，在考虑上一次博弈结果后优化本次博弈；步骤5：碰撞安全判定、完成换道。2.根据权利要求1所述的一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，其特征在于：步骤1中换道间隙选择和博弈判定方法，换道间隙选择主要是基于雷达及传感信息收集周车及自车信息并选择合适的间隙，博弈关系判断主要是根据匝道自车及主流车道后车位置、速度信息判断是否存在博弈关系。3.根据权利要求1所述的一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，其特征在于：步骤2中收益函数设计以及换道意图提取方法，收益函数设计主要包括速度收益设计、安全收益设计、强制换道收益设计，同时明确换道总收益及不换道总收益从而决定换道意图。4.根据权利要求1所述的一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，其特征在于：步骤3中根据纳什均衡确定主车、客车动向方法，采用纳什均衡计算两车纳什均衡点从而确定下一步两车动向。5.根据权利要求1所述的一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，其特征在于：步骤4中重复博弈，在考虑上一次博弈结果后优化本次博弈方法，根据两车上一秒的博弈结果以及相关动向，优化当前状态的收益函数从而求解出当前状态下的两车纳什均衡点得到两车状态。6.根据权利要求1所述的一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，其特征在于：步骤5中碰撞安全判定、完成换道方法，通过收集两车的传感信息确定换道过程中的碰撞安全性并且完成换道。

技术总结
本文公开了一种基于重复博弈的高速公路匝道合流方法，属于无人驾驶决策领域。高速公路匝道重复博弈的具体实施方法为：换道间隙选择和博弈判定；收益函数设计以及换道意图提取；根据纳什均衡确定主车、客车动向；根据重复博弈，在考虑上一次博弈结果后优化本次博弈；碰撞安全判定、完成换道。这种方法能够提高高速公路匝道处并道效率，减少匝道处拥挤的情况并且保障车辆的汇入安全性。并且保障车辆的汇入安全性。并且保障车辆的汇入安全性。


技术研发人员：许男 杜杭 杨帆 赵胜轩 孙宁
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/6/26