吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (11): 3130-3140.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220029

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    下一篇

面向自动驾驶虚拟测试的变道切入场景库构建方法

郭柏苍1(),雒国凤1,金立生1(),谢宪毅1,孙栋先2   

  1. 1.燕山大学 车辆与能源学院,河北 秦皇岛 066004
    2.吉林大学 交通学院,长春 130022
  • 收稿日期:2022-01-07 出版日期:2023-11-01 发布日期:2023-12-06
  • 通讯作者: 金立生 E-mail:guobaicang@ysu.edu.cn;jinls@ysu.edu.cn
  • 作者简介:郭柏苍(1991-),男,讲师,博士.研究方向:智能网联汽车测试,汽车人因工程.E-mail: guobaicang@ysu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52072333);河北省自然科学基金项目(F2022203054);河北省高等学校科学技术研究项目(BJK2023026);清华大学汽车安全与节能国家重点实验室开放基金项目(KFY2211)

Construction method of cut-in scenario library for automatic driving virtual tests

Bai-cang GUO1(),Guo-feng LUO1,Li-sheng JIN1(),Xian-yi XIE1,Dong-xian SUN2   

  1. 1.School of Vehicle and Energy,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China
    2.College of Transportation,Jilin University,Changchun 130022,China
  • Received:2022-01-07 Online:2023-11-01 Published:2023-12-06
  • Contact: Li-sheng JIN E-mail:guobaicang@ysu.edu.cn;jinls@ysu.edu.cn

摘要:

基于智能汽车虚拟测试技术对驾驶场景的构建需求,采用阈值法和人工验证法获得了59例变道切入行为数据;分析了差异化场景类型元素和连续场景元素对风险感知系数的影响,降维后得到与变道切入场景危险程度显著相关的4类场景要素:主车纵向速度、相对纵向速度、纵向距离和前车切入持续时间;采用层次聚类优化K-means算法聚类得到了4类城市道路变道切入场景,借助PreScan软件构建了基于自然驾驶数据的自动驾驶虚拟测试场景库。

关键词: 汽车工程, 自动驾驶测试, 虚拟场景库, 切入场景, 聚类分析

Abstract:

Aiming at the requirements of intelligent vehicle virtual test technology for the construction of driving scenario, 59 cases of lane change behavior data were obtained by threshold method and manual verification method. The effects of differentiated scenario type elements and continuous scenario elements on risk perception coefficient were analyzed. After dimensionality reduction, 4 types of scenario elements significantly related to the risk degree of lane change scene were obtained: ego-vehicle longitudinal speed, relative longitudinal speed, longitudinal distance and front vehicle cut in duration. The k-means algorithm based on hierarchical clustering optimization was used to cluster and obtain 4 types of urban road cut-in scenarios. With the help of PreScan, the automatic driving virtual test scene database based on natural driving data was constructed.

Key words: automotive engineering, automatic driving test, virtual scenario library, cut-in scenario, cluster analysis

中图分类号: 

  • U461.91

表1

场景要素及来源"

数据来源场景要素
前向毫米波雷达相对纵向速度,相对横向距离,相对纵向距离
OBD接口主车纵向速度,主车纵向加速度
车载摄像机切入车辆类型,切入方向,切入持续时间,转向灯是否开启,主车运动是否受限

图1

主车纵向速度滤波前后对比"

图2

主车纵向加速度滤波前后对比"

图3

危险感知系数分布示意图"

图4

不同切入车辆类型下的RP值分布"

表2

不同切入车辆类型下的RP值统计结果"

车辆类型均值标准差标准误差平均值的95%置信区间最小值最大值
下限上限
-1.381.910.31-2.01-0.76-5.983.04
-0.972.140.467-1.940.00-5.732.05

图5

不同切入方向下的RP值分布"

表3

不同切入方向下的RP值统计结果"

切入方向均值标准差标准误差

平均值的95%

置信区间

最小值最大值
下限上限
左侧切入-1.061.870.42-1.94-0.19-5.731.39
右侧切入-1.332.060.33-2.00-0.66-5.983.04

图6

不同转向灯使用情况下的RP值分布"

表4

不同转向灯使用情况下的RP值统计结果"

转向灯使用均值标准差标准误差平均值的95%置信区间最小 值最大值
下限上限
未开始-1.492.000.32-2.13-0.86-5.982.05
开启-0.711.900.44-1.62-0.21-5.003.04

图7

不同主车运动受限情况下的RP值分布"

表5

不同主车运动受限情况下的RP值统计结果"

主车运动是否受限均值标准差标准误差平均值的95%置信区间最小值最大值
下限上限
未受限-0.731.930.58-2.03-0.56-5.731.39
左侧受限-1.662.180.40-2.47-0.84-5.983.04
右侧受限-0.861.590.37-1.65-0.07-5.001.91

图8

主车纵向速度与RP值散点图"

图9

主车纵向加速度与RP值散点图"

图10

相对纵向速度与RP值散点图"

图11

纵向距离与RP值散点图"

图12

横向距离与RP值散点图"

图13

切入持续时间与RP值散点图"

图14

不同k值对聚类结果的影响"

图15

不同初始聚类中心对聚类结果的影响"

表6

不同层次聚类得到的相关系数"

方法相关系数方法相关系数
类平均法0.8858中间距离法0.7888
重心法0.8805最短距离法0.8159
最长距离法0.7065离差平方和0.6013

表7

不同层次聚类得到的相关系数"

不一致系数不一致系数增量分类个数
1.014-1.9467
2.9051.8916
1.184-1.7215
3.3722.1884
3.4570.0853
3.233-0.2242
5.3322.0991

图16

类平均法聚类树形图"

表8

四类典型变道切入场景"

类别占比/%主车速度/(m·s-1相对速度/(m·s-1纵向距离/m切入持续时间/s
11210.6-4.116.57.2
2559.2-3.33.34.4
3177.3-1.95.49.7
4164.81.19.64.4

图17

变道切入虚拟测试场景"

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