15、汽车在十字路口的分布式协调与集中调度

汽车在十字路口的分布式协调与集中调度

在交通场景中，汽车在十字路口的协调通行是一个关键问题，涉及到如何高效、安全地解决车辆之间的冲突。本文将介绍一种分布式冲突解决机制，包括其原理、理论保障以及通过模拟实验验证其性能。

1. 分布式冲突解决原理

• 冲突编码图 ：$Y := \cup_j \cup_{i\in Y_j} (i, j)$ 是一个有向图，它编码了车辆通过十字路口的顺序。车辆 $i$ 不需要构建整个图 $U$ 和 $V$ 来确定 $Y_i$，例如图 3 中的车辆 4 只需局部计算 $U_4$ 和 $V_4$ 就能确定 $Y_4 = \varnothing$。这些局部决策形成了全局的通行顺序。在极端情况下，通行顺序遵循优先级分数指定的顺序。如果所有车辆都同意上述的平局打破机制，即使车辆的运动规划和控制方式不同，也能解决冲突。
• 让行规则 ：根据算法 1，如果 $S_j = IL$，车辆 $j$ 会让行其前方车辆，即 $Y_j = {F_j}$。如果车辆 $j$ 决定让行车辆 $i$，对于所有 $l \in A_i \cap A_j$，有：
  $T_{j,l}^{in,n} \geq T_{i,l}^{out,n - 1} + \Delta_{S_j}$
  其中，$\Delta_{S_j}$ 是为了增加算法鲁棒性的余量，且 $\Delta_{IL} > \Delta_{FIL} > \Delta_{I}$。$\Delta_{IL}$ 较大是为了确保领先车辆相对于其他车道中间的车辆具有时间优势。

2. 时间约束下的运动规划 </