面向不确定驾驶行为的车辆车道变换共享控制
系统与控制
2025-10-30 v1 系统与控制
摘要
车道变换是常见且具挑战性的驾驶动作，要求持续的决策和与周围车辆的动态互动。仅依赖人类驾驶员进行车道变换可能因人类行为的随机性及其在不同任务需求下的可变性而导致交通扰动。此类不确定性可能显著降低交通链式稳定性，而链式稳定性是抑制扰动传播和确保车道变换车辆顺畅合并的关键因素。本文提出了一种人机共享车道变换控制框架，在保留驾驶员授权的同时，允许自动化辅助在驾驶员行为不确定的环境下实现稳定的动作。将驾驶行为建模为由任务难度驱动的马尔可夫跳跃过程，提供了随机状态切换的可行表示。基于该模型，我们首先设计了一种正规稳定控制器，可保证在模式估计不完美的情况下实现随机 链式稳定性。为进一步平衡性能与自动化 effort，我们then开发了最小干预控制器（MIC），在保持可接受稳定性的同时限制自动化。使用NGSIM车道变换数据进行仿真验证，表明正规控制器可减少速度扰动并缩短车道变换时间，而MIC进一步减少自动化 effort并提升舒适性，但会以适度的稳定性和效率损失为代价。在TGSIM数据集上进行的验证显示，MIC相较于二级水平控制实现更早的车道变换，同时以轻微的稳定性妥协保留驾驶员授权。这些发现凸显了共享控制策略在平衡稳定性、效率和驾驶员接受度方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2510.25284,
title = {Shared Control for Vehicle Lane-Changing with Uncertain Driver Behaviors},
author = {Jiamin Wu and Chenguang Zhao and Huan Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.25284},
year = {2025}
}