ゲーム理論と分岐モデル予測制御による自動車線合流
Automated Lane Merging via Game Theory and Branch Model Predictive Control
車線合流問題を対象に、ギャップ選択をゲーム理論でモデル化し、周囲車両の不確実な均衡戦略を考慮する分岐モデル予測制御を組み合わせた行動・運動計画フレームワークを提案し、実交通データで有効性を検証した。
著者: Luyao Zhang, Shaohang Han, Sergio Grammatico
分類: eess.SY, cs.RO, cs.SY
原文アブストラクト
We propose an integrated behavior and motion planning framework for the lane-merging problem. The behavior planner combines search-based planning with game theory to model vehicle interactions and plan multi-vehicle trajectories. Inspired by human drivers, we model the lane-merging problem as a gap selection process and determine the appropriate gap by solving a matrix game. Moreover, we introduce a branch model predictive control (BMPC) framework to account for the uncertain equilibrium strategies adopted by the surrounding vehicles, including Nash and Stackelberg strategies. A tailored numerical solver is developed to enhance computational efficiency by exploiting the tree structure inherent in BMPC. Finally, we validate our proposed integrated planner using real traffic data and demonstrate its effectiveness in handling interactions in dense traffic scenarios. The code is publicly available at: https://github.com/SailorBrandon/GT-BMPC.
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