In order to minimize the impact of lane change (LC) maneuver on surrounding traffic environment, a hierarchical automatic LC algorithm that could realize local optimum has been proposed. This algorithm consists of a tactical layer planner and an operational layer controller. The former generates a local-optimum trajectory. The comfort, efficiency, and safety of the LC vehicle and its surrounding vehicles are simultaneously satisfied in the optimization objective function. The later is designed based on vehicle kinematics model and the Model Predictive Control (MPC), which aims to minimize the tracking error and control increment. Combining macro-level and micro-level analysis, we verify the effectiveness of the proposed algorithm. Our results demonstrate that our proposed algorithm could greatly reduce the impact of LC maneuver on traffic flow. This is reflected in the decrease of total loss for nearby vehicles (such as discomfort and speed reduction), and the increase of traffic speed and throughput within the LC area. In addition, in order to guide the practical application of our algorithm, we employ the HighD dataset to validate the algorithm. This research could also be regarded as a preliminary foundational work to develop locally-optimal automatic LC algorithm. We anticipate that this research could provide valuable insights into autonomous driving technology.


翻译:为了最大限度地减少车道改变(LC)对周围交通环境的影响,已经提出了一个可以实现当地最佳效益的等级自动LC算法,由战术层规划器和操作层控制器组成,前者产生局部最佳轨迹,LC车辆及其周围车辆的舒适性、效率和安全性在优化目标功能中同时得到满足,后者以车辆动力学模型和模型预测控制(MPC)为基础设计,目的是最大限度地减少跟踪错误和控制增量。合并宏观和微观一级的分析,我们核查拟议算法的有效性。我们的结果表明,我们提议的算法可以大大降低LC操纵对交通流动的影响,这反映在附近车辆的总损失减少(如不适和减速),以及LC区域内交通速度和吞吐量的增加。此外,为了指导我们的算法的实际应用,我们使用高D数据集来验证算法。这项研究还可以被视为一种初步的基础工作,以发展当地-优化自动测算法技术。

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