Введение

Логика принятия решений для согласования светофоров является фундаментальным компонентом автоматизированного приложения вождения. Логика принятия решения должна реагировать на входные данные, такие как состояние светофора и окружающих транспортных средств. Затем логика принятия решения обеспечивает контроллер желаемой скоростью и траекторией. Поскольку перекрестки светофоров опасны для тестирования, моделирование таких сценариев вождения может дать представление о взаимодействии логики принятия решения и контроллера.

В этом примере показано, как проектировать и тестировать логику принятия решений для согласования светофора. Логика принятия решения в этом примере реагирует на состояние светофора, расстояние до светофора и расстояние до ближайшего впереди транспортного средства. В этом примере будут выполнены следующие действия:

Шаблоны моделирования, используемые в этом примере, можно применить для проверки собственной логики принятия решений и элементов управления для согласования светофоров.

Изучение модели испытательного стенда

Для изучения поведения системы согласования светофоров откройте модель испытательного стенда для моделирования системы.

open_system("TrafficLightNegotiationTestBench");

При открытии этой модели запускается helperSLTrafficLightNegotiationSetup сценарий, который инициализирует сценарий дороги с помощью drivingScenario в базовой рабочей области. Выполняется сценарий тестирования по умолчанию, scenario_TLN_left_turn_with_cross_over_vehicle, который содержит эго-транспортное средство и два других транспортных средства. Этот сценарий настройки также конфигурирует конструктивные параметры контроллера, параметры модели транспортного средства и сигналы шины Simulink ®, необходимые для определения входов и выходов для TrafficLightNegotiationTestBench модель.

Модель испытательного стенда содержит следующие подсистемы:

Ссылочная модель контроллера по следам движения и подсистема Vehicle Dynamics используются повторно из примера «Дорожка по следам движения» (Automated Driving Toolbox). В этом примере основное внимание уделяется подсистемам принятия решений по датчикам и окружающей среде и светофорам.

Подсистема «Датчики и окружающая среда» конфигурирует дорожную сеть, определяет целевые траектории транспортного средства и синтезирует датчики. Откройте подсистему датчиков и окружающей среды.

open_system("TrafficLightNegotiationTestBench/Sensors and Environment");

Сценарий и датчики на эго-транспортном средстве определяются следующими частями подсистемы:

Постройте график дорожной сети, предусмотренной сценарием.

hFigScenario = figure('Position', [1 1 800 600]);
plot(scenario, 'Parent', axes(hFigScenario));

Этот сценарий по умолчанию имеет одно пересечение с эго-транспортным средством, одно ведущее транспортное средство и одно перекрестное транспортное средство.

Закройте фигуру.

close(hFigScenario);

Подсистема Tracking and Sensor Fusion предохраняет блоки обнаружения транспортных средств от генератора данных движущегося радара (Automated Driving Toolbox) и генератора обнаружения зрения (Automated Driving Toolbox) с помощью блока Multi-Object Tracker (Automated Driving Toolbox) для обеспечения следов объектов, окружающих эго-транспортное средство.

Блок генератора визуального обнаружения также обеспечивает обнаружение полосы движения по отношению к эго-транспортному средству, что помогает идентифицировать транспортные средства, присутствующие в эго-дорожке.

Подсистема датчика светофора моделирует светофоры. Он сконфигурирован для поддержки четырех датчиков светофора на перекрестке, TL Sensor 1, TL Sensor 2, TL Sensor 3 и TL Sensor 4.

Постройте сценарий с датчиками светофора.

hFigScenario = helperPlotScenarioWithTrafficLights();

Обратите внимание, что это тот же сценарий, что и раньше, только с добавленными датчиками светофора. Эти датчики представлены красными кружками на перекрестке, обозначающими красные светофоры. Метки для светофоров 1, 2, 3, 4 соответствуют TL-датчику 1, TL-датчику 2, TL-датчику 3 и TL-датчику 4 соответственно.

Закройте фигуру.

close(hFigScenario);

Сценарии тестирования в TrafficLightNegotiationTestBench сконфигурированы таким образом, что эго-транспортное средство договаривается с TL-датчиком 1. Существует три режима, в которых можно настроить эту подсистему датчика светофора:

Эту подсистему можно настроить в одном из следующих режимов с помощью Traffic Light Sensor Mode параметр маски.

Откройте подсистему датчика светофора.

open_system('TrafficLightNegotiationTestBench/Sensors and Environment/Traffic Light Sensor', 'force');

Диаграмма «Состояние логики переключения светофоров» ® реализует логику изменения состояния светофора для четырех датчиков светофора. Начальное состояние для всех светофоров устанавливается красным. Переход в другой режим основан на условии срабатывания, определяемом расстоянием эго-транспортного средства до светофора TL Sensor 1. Это расстояние определяется переменнойdistanceToTrafficLight. Переход светофора запускается, если это расстояние меньше trafficLightStateTriggerThreshold. Этот порог в настоящее время установлен в 60 метров и может быть изменен в helperSLTrafficLightNegotiationSetup сценарий.

Вычисляется блок «Вычислить расстояние до светофора» distanceToTrafficLight используя положение светофора TL Sensor 1, определяемое переменной trafficLightPosition. Это получено из Traffic Light Position параметр маски подсистемы датчика светофора. Значение параметра маски равно intersectionInfo.tlSensor1Position, переменная, заданная в базовой рабочей области helperSLTrafficLightNegotiationSetup сценарий. intersectionInfo структура является выводом из helperGetTrafficLightScene функция. Эта функция используется для создания сценариев тестирования, совместимых с TrafficLightNegotiationTestBench модель.

Для реализации своих функций логикой принятия решений по светофору и контроллером необходимы следующие входные данные:

Логика принятия решения о модельном светофоре

Эталонная модель логики принятия решения о светофоре используется для арбитража между ведущим автомобилем и светофором. Он также вычисляет информацию о центре полосы движения в соответствии с требованиями контроллера, используя либо обнаруженные полосы движения, либо заранее определенный путь. Откройте ссылочную модель логики принятия решения о светофоре.

open_system("TrafficLightDecisionLogic");

Подсистема Find Lead Car находит ведущий автомобиль в текущей полосе по дорожкам входных объектов. Он обеспечивает относительное расстояние, relativeDistToLeadCar и относительную скорость, relativeVelocityOfLeadCar, по отношению к ведущему транспортному средству. Если нет ведущего транспортного средства, то этот блок считает, что ведущее транспортное средство присутствует на бесконечном расстоянии.

Диаграмма состояния логики арбитража использует информацию о ведущем автомобиле и реализует логику, необходимую для арбитража между светофором и ведущим транспортным средством на перекрестке. Откройте диаграмму состояния логики арбитража.

open_system("TrafficLightDecisionLogic/Arbitration Logic");

Диаграмма состояния логики арбитража состоит из двух состояний, OnEntry и OnRedAndYellowLightDetection. Если светофор горит зеленым цветом или при отсутствии сигналов светофора, то светофор остается в OnEntry состояние. Если состояние светофора красный или желтый, то состояние переходит в OnRedAndYellowLightDetection состояние. Поток управления переключается между этими состояниями на основе trafficLightDetection и distanceToTrafficLight переменные. В каждом состоянии вычисляют относительное расстояние и относительную скорость относительно наиболее важного объекта (MIO). Ведущее транспортное средство и красный сигнал светофора считаются MIO.

OnEntry:

relativeDistance = relativeDistToLeadCar;

relativeVelocity = relativeVelocityOfLeadCar;

OnRedAndReadLightDetection:

relativeDistance = min(relativeDistToLeadCar,distanceToTrafficLight);

relativeVelocity = min(relativeVelocityOfLeadCar,longitudinalVelocity);

longitudinalVelocity представляет продольную скорость транспортного средства эго.

Блок «Вычислить расстояние до пересечения» вычисляет расстояние до центра пересечения из текущего положения эго. Поскольку перекресток не имеет полос движения, эго-транспортное средство использует это расстояние для возврата к предопределенной опорной траектории на перекрестке.

Подсистема «Логика принятия решений по центру полосы движения» вычисляет информацию о центре полосы движения в соответствии с требованиями системы управления путем следования. Откройте подсистему логики принятия решений по центру полосы движения.

open_system("TrafficLightDecisionLogic/Lane Center Decision Logic");

Подсистема Lane Center Decision Logic (Логика принятия решений по центру полосы движения) в основном опирается на сигналы обнаружения полосы движения, полученные из блока Vision Detection Generator (Automated Driving Toolbox), для оценки информации о центре полосы движения, такой как кривизна, производная кривизны, боковое смещение и угол курса. Однако разметки полос для обнаружения на перекрестке нет. В таких случаях информация о центре полосы может быть оценена по заранее определенному опорному пути.

Подсистема «Опорный путь - центр полосы движения» вычисляет информацию о центре полосы движения на основе текущей эго-позы и предопределенного опорного пути. Выключатель настроен, чтобы использовать LaneCenterFromReferencePath, когда DistanceToIntersection - меньше, чем referencePathSwitchThreshold. Этот порог в настоящее время установлен в 20 метров и может быть изменен в helperSLTrafficLightNegotiationSetup сценарий.

Имитация поворота влево с помощью светофора и ведущего транспортного средства

В этом тестовом сценарии ведущее транспортное средство перемещается по полосе эго и пересекает перекресток. Состояние светофора остается зеленым для ведущего транспортного средства и становится красным для эго-транспортного средства. Предполагается, что эго-транспортное средство будет следовать за ведущим транспортным средством, вести переговоры о светофоре и совершать левый поворот.

Сконфигурируйте TrafficLightNegotiationTestBench для использования scenario_TLN_left_turn_with_lead_vehicle сценарий.

helperSLTrafficLightNegotiationSetup("scenario_TLN_left_turn_with_lead_vehicle");
% To reduce command-window output, first turn off the MPC update messages.
mpcverbosity('off');
% Simulate the model.
sim("TrafficLightNegotiationTestBench");

Постройте график результатов моделирования.

hFigResults = helperPlotTrafficLightNegotiationResults(logsout);

Изучите результаты.

Закройте фигуру.

close(hFigResults);

Моделирование поворота влево с помощью светофора и перекрестного движения

Этот тестовый сценарий является расширением предыдущего сценария. В дополнение к прежним условиям, в этом сценарии тихоходное перекрестное транспортное средство находится на перекрестке, когда сигнал светофора зеленый для эго-транспортного средства. Ожидается, что эго-транспортное средство будет ждать прохождения перекрестка до левого поворота.

Сконфигурируйте TrafficLightNegotiationTestBench для использования scenario_TLN_left_turn_with_cross_over_vehicle сценарий.

helperSLTrafficLightNegotiationSetup("scenario_TLN_left_turn_with_cross_over_vehicle");

% Simulate the model.
sim("TrafficLightNegotiationTestBench");

Постройте график результатов моделирования.

hFigResults = helperPlotTrafficLightNegotiationResults(logsout);

Изучите результаты.

Закройте фигуру.

close(hFigResults);

Изучение других сценариев

В предыдущих разделах изучалось поведение системы для scenario_TLN_left_turn_with_lead_vehicle и scenario_TLN_left_turn_with_cross_over_vehicle сценарии. Ниже приведен список сценариев, совместимых с TrafficLightNegotiationTestBench.

  scenario_TLN_straight
  scenario_TLN_straight_with_lead_vehicle
  scenario_TLN_left_turn
  scenario_TLN_left_turn_with_lead_vehicle
  scenario_TLN_left_turn_with_cross_over_vehicle [Default]

Используйте эти дополнительные сценарии для анализа TrafficLightNegotiationTestBench в различных условиях. Например, при изучении взаимодействия между логикой принятия решения о светофоре и органами управления может быть полезно начать со сценария, который имеет пересечение со светофором, но не с транспортными средствами. Чтобы настроить модель и рабочую область для такого сценария, используйте следующий код:

helperSLTrafficLightNegotiationSetup("scenario_TLN_straight");

Включите сообщения обновления MPC.

mpcverbosity('on');

Заключение

В этом примере была внедрена логика принятия решений для согласования светофора и протестирована с полосой после контроллера в модели Simulink с замкнутым контуром.