Understanding the probabilistic traffic environment is a vital challenge for the motion planning of autonomous vehicles. To make feasible control decisions, forecasting future trajectories of adjacent cars is essential for intelligent vehicles to assess potential conflicts and react to reduce the risk. This paper first introduces a Bayesian Long Short-term Memory (BLSTM) model to learn human drivers' behaviors and habits from their historical trajectory data. The model predicts the probability distribution of surrounding vehicles' positions, which are used to estimate dynamic conflict risks. Next, a hybrid automaton is built to model the basic motions of a car, and the conflict risks are assessed for real-time state-space transitions based on environmental information. Finally, a BLSTM-based Model Predictive Control (MPC) is built to navigate vehicles through safe paths with the least predicted conflict risk. By merging BLSTM with MPC, the designed neural-based MPC overcomes the defect that traditional MPC is hard to model uncertain conflict risks. The simulation results show that our proposed BLSTM-based MPC performs better than human drivers because it can foresee potential conflicts and take action to avoid them.


翻译:了解机动车辆运动规划的概率性交通环境是自主车辆运动规划的一项关键挑战。为了做出可行的控制决定,预测相邻汽车的未来轨迹对于智能车辆评估潜在冲突和减少风险反应至关重要。本文件首先引入了巴伊西亚长期短期内存(BLSTM)模型,以便从历史轨迹数据中了解人类驾驶者的行为和习惯。模型预测了周围车辆位置的概率分布,这些位置被用来估计动态冲突风险。接下来,建造了一个混合自动图,以模拟汽车的基本动作,并根据环境信息对冲突风险进行实时状态-空间过渡评估。最后,基于BLSTM(BLSTM)的模型预测控制(MPC)模型(MPC)的建立是为了通过安全途径引导车辆与最不可预见的冲突风险。通过将BLSTM(BLSTM)与MPC(MPC)合并,设计以神经基的MPC(MPC)克服了传统MPC难以模拟不确定冲突风险的缺陷。模拟结果表明,我们提议的基于BLSTM(BLSTM)的MPC(MPC)的MPC(MPC)比人类驾驶员的司机表现得更好,因为它可以预见潜在的冲突并采取行动避免冲突。

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