自动驾驶车辆的社会合规控制及其在生态驾驶中的应用

自动驾驶车辆（AVs）的控制设计主要集中于实现单个受控 AV 或协同控制的 AV 群体的预设目标。然而，在 AV 控制器综合中，自动驾驶对人类驾驶车辆（HVs）的影响在很大程度上被忽视，这可能导致自私的 AV 行为，危及乘客及周边交通的安全。本研究开发了一个通用的 AV 社会合规控制设计框架，引入社会心理学中一个有用的指标——社会价值取向（SVO），使 AV 能够利用其对后方 HV 行为的影响。这一点至关重要，因为以社会合规方式行为的 AV 能使人类驾驶员理解其动作并做出适当反应。在所提出的框架内，我们定义了受控 AV 及其后方车辆的效用，并根据 AV 的 SVO 以加权方式最大化该效用。效用最大化涵盖了多种设计目标，既包括 AV 自身目标，也包括源于社会合规 AV 控制礼让行为而为后方 HV 带来的益处。随后构建了一个最优控制问题以最大化所定义的效用函数，并利用庞特里亚金极小值原理进行数值求解，保证了最优性。所开发的方法被应用于合成用于 AV 生态驾驶的社会合规控制。我们提供了一组数值结果，利用在明尼苏达州 55 号公路上收集的真实世界实验数据，展示了所提方法的机制与有效性。