2024-01-16 牵引挂车通过环形交叉路口的自主导航

论文链接:https://arxiv.org/pdf/2401.04980.pdf

摘要

本文介绍了牵引挂车通过环形交叉路口的自主导航。近年来,为了提高交通安全性和效率,自动驾驶领域取得了重大进展。然而,着重于牵引挂车的研究相对较少。由于牵引挂车的物理特性和铰接接头,此类汽车需要定制的模型。当车辆转弯时,拖车的后轮以更窄的半径转弯,卡车通常必须偏离车道中心才能适应这种情况。由于缺少公开可用的模型,本项工作使用高保真的仿真软件Carla来开发卡车和拖车模型以及若干个环岛场景,以建立用于基准测试的基线数据集。我们通过一个twin-q soft actor-critic算法来训练一个准端到端的自动驾驶模型,该模型能够在不同的环形交叉路口实现73%的成功率。

主要贡献

本文的主要贡献总结如下:

1)卡车和拖车的视觉和物理模型与高保真的自动驾驶仿真软件Carla兼容;

2)本文建立了若干个环岛场景的数据集,这可以用作基准测试的基线;

3)本文搭建了一个强化学习环境,其利用了车辆和路线信息以及转向控制行为;

4)本文通过一个twin-q soft actor-critic算法来训练一个准端到端的自动驾驶模型,初步的结果实现了73%的成功率。

论文图片和表格

总结

在本项工作中,我们开发了一个准端到端系统,用于牵引挂车通过环形交叉路口的自主导航。作为铰接式车辆,拖车后轮的转弯半径比卡车前轮的转弯半径更小,因此卡车必须偏离车道中心,以避免拖车与环岛路缘发生碰撞。通过转向行为,PID控制器维持恒定的速度,并且使用twin-q soft actor-critic算法实现了73%的成功率。在物理特性与训练所用不同的环岛场景下进行测试,本文开发的模型实现了类似人类的行为,其中开车尽可能靠近车道中心。此外,当任务为解决转弯半径更小的路线时,智能体能够正确地感知到这一点,并且充分偏离车道中心。

由于此类研究工作相对较少,这限制了我们与其它最先进的解决方案进行比较。因此,未来的研究可以采取不同的途径,例如更尖锐的转弯(90°和U形弯),以进一步研究该领域。引入交通将测试与其它车辆的正确协作,这些车辆可能具有不同的物理特性,因此表现不同。此外,由于这种铰接式车辆可能占用一条以上的车道,因此需要对周围车辆进行额外关注。

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