[論文レビュー] Priority-based coordination of autonomous and legacy vehicles at intersection

Xiangjun Qian, Jean Grégoire+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2014

Traffic control and management参考文献 9被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、衝突回避およびデッドロック回避の保証を損なわずに、レガシーレディの車両を自律交差管理に安全に統合するプライオリティベースの協調システムを提案する。レガシーレディ車両が安全な追従距離を維持すると仮定することで、特別な設定を用いてその安全通過を保証し、SUMOシミュレーションを用いて安全性の証明可能な性質を検証した。

ABSTRACT

Recently, researchers have proposed various autonomous intersection management techniques that enable autonomous vehicles to cross the intersection without traffic lights or stop signs. In particular, a priority-based coordination system with provable collision-free and deadlock-free features has been presented. In this paper, we extend the priority-based approach to support legacy vehicles without compromising above-mentioned features. We make the hypothesis that legacy vehicles are able to keep a safe distance from their leading vehicles. Then we explore some special configurations of system that ensures the safe crossing of legacy vehicles. We implement the extended system in a realistic traffic simulator SUMO. Simulations are performed to demonstrate the safety of the system.

研究の動機と目的

• 非自律的（レガシーレディ）車両をプライオリティベースの自律交差管理システムに統合する課題に対処すること。
• レガシーレディ車両が存在する状況でも、証明可能な安全性の保証（具体的には衝突回避およびデッドロック回避の動作）を維持すること。
• 安全な追従距離を維持すると仮定したもとで、レガシーレディ車両の安全な通過を保証するためのシステム設定を開発すること。
• 現実的な交通シミュレーションを用いて、拡張されたシステムの安全性と実現可能性を検証すること。

提案手法

• 自律車両向けに既存のプライオリティベースの協調フレームワークを拡張し、レガシーレディ車両の統合を可能にする。
• レガシーレディ車両が先行車両との間に安全な距離を保つものと仮定し、予測可能な動作を可能にする。
• プライオリティベースのスケジューリング論理を維持しつつ、レガシーレディ車両に対応する特別なシステム設定を設計する。
• 現実的な交通シミュレータ（SUMO）を用いて、拡張されたシステムを実装および評価する。
• 形式的推論を用いて、与えられた仮定のもとで、拡張されたシステムが衝突回避およびデッドロック回避の両方を保つことを証明する。
• プライオリティと安全性制約に基づいて、時間延長スケジューリングを用いて車両の動きを調整する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レガシーレディ車両が安全にプライオリティベースの自律交差管理システムに統合可能か、安全性の保証が損なわれないか。
• RQ2 安全な追従距離を維持すると仮定したもとで、レガシーレディ車両の安全な通過を保証するためのシステム設定は何か。
• RQ3 レガシーレディ車両の存在が、交差管理システム全体の安全性および効率性に与える影響は何か。
• RQ4 レガシーレディ車両が存在する状況でも、拡張されたシステムが証明可能な衝突回避およびデッドロック回避性を有するか。

主な発見

• 拡張されたシステムは、レガシーレディ車両が含まれても、証明可能な衝突回避およびデッドロック回避の性質を維持する。
• モデルで仮定したように、レガシーレディ車両が先行車両との間に安全な距離を保つ限り、安全に交差点を通過できる。
• システムの安全性は、SUMO交通シミュレータを用いた広範なシミュレーションによって検証された。
• プライオリティベースのシステムの特別な設定により、レガシーレディ車両と安全に協調可能であり、完全に自律である必要はない。
• シミュレーション結果から、現実の交通状況下でも安全性の保証が成立することが確認された。
• このアプローチにより、インfraストラクチャのアップグレードを要せず、自律車両とレガシーレディ車両が交差点で円滑に共存可能である。