2023 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction method using optimization with barrier functions for autonomous driving
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21K04128
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
向井 正和 工学院大学, 工学部, 教授 (50404059)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 交通システム / モデル予測制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は，自動運転システムのために適した他車両の挙動予測法を構築することを目的とする．ここでは，ドライバーは何らかの有限時間の最適化に基づいて運転をしているのではないかという考えをもとに，他車両のドライバーの運転を特徴付ける関数を明らかにする．つまり，最適化問題を構成する評価関数と拘束条件とを，ドライバーが暗黙に有している条件に近くできれば，最適化の結果として得られる運転挙動が近くなると考え，適切に構成した評価関数とバリア関数を用いた最適化問題を解くことで，他車両の挙動予測を行う．大きく分けてつぎの２つの課題について取り組んだ．
課題１：運転挙動を特徴付ける評価関数とバリア関数の設計：最適化問題におけるドライバーが有する評価関数と拘束条件に用いるバリア関数を求める手法を研究した．ここでは，挙動予測に必要な評価関数と拘束条件（物理拘束とバリア関数）を作成して，実際の道路形状からパラメータを導出して計算機シミュレーションを実施することができた．また，自動車の合流時のドライバーの合流パターンデータをターゲットとして，評価関数の重みと衝突を見積もるバリア関数とを設計して，ドライバーの運転挙動に近い自動運転挙動を作成した．また，追従する際のバリア関数に関しての検討を行ない，安全な車間距離で走行する制御を構成した．
課題２：道路交通情報から挙動予測を行う手法の構築：道路から取得できる自動車の走行情報，道路形状などの道路交通情報から，対象の車両の挙動を予測するアルゴリズムを構成する．課題１で求めた評価関数と拘束条件を用いて定式化された最適化問題を解くことで，MATLAB/Simulink環境で予測軌道を生成することを可能とした．
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