[论文解读] A Right-of-Way Based Strategy to Implement Safe and Efficient Driving at Non-Signalized Intersections for Automated Vehicles
本文提出了一种基于路权分配（RWA）的策略，以提升自动驾驶车辆在无信号交叉口的安全性与效率，相较于责任敏感安全（RSS）框架，该策略在保持安全性的前提下降低了通信开销。评估结果表明，RWA策略在交通效率方面优于RSS，但由于通信范围有限且缺乏长期规划，其性能仍不及协同驾驶策略，但通信成本显著降低。
Non-signalized intersection is a typical and common scenario for connected and automated vehicles (CAVs). How to balance safety and efficiency remains difficult for researchers. To improve the original Responsibility Sensitive Safety (RSS) driving strategy on the non-signalized intersection, we propose a new strategy in this paper, based on right-of-way assignment (RWA). The performances of RSS strategy, cooperative driving strategy, and RWA based strategy are tested and compared. Testing results indicate that our strategy yields better traffic efficiency than RSS strategy, but not satisfying as the cooperative driving strategy due to the limited range of communication and the lack of long-term planning. However, our new strategy requires much fewer communication costs among vehicles.
研究动机与目标
- 解决自动驾驶车辆在无信号交叉口运行时安全性与效率之间的平衡挑战。
- 在责任敏感安全（RSS）策略基础上，通过引入路权分配（RWA）机制进行改进。
- 在保持安全性的同时，相比协同驾驶策略显著降低通信开销，提升效率。
- 评估自动驾驶交叉口通行场景中通信成本、效率与安全性的权衡关系。
提出的方法
- 基于预定义规则，RWA策略在无信号交叉口为车辆分配路权，优先保障安全并最小化冲突。
- 通过整合路权逻辑对原始RSS框架进行改进，以在无需实时协调的情况下解决潜在冲突。
- 该策略采用有限的车对车（V2V）通信，仅依赖基本的路权信息，而非完整轨迹共享。
- 采用去中心化决策机制，每辆车根据本地感知与通信信息自主判断自身路权状态。
- 避免长期轨迹规划，从而降低计算与通信负载。
- 在相同条件下，通过仿真对比RWA策略与RSS及协同驾驶策略的表现。
实验结果
研究问题
- RQ1与RSS相比，路权分配如何提升自动驾驶车辆在无信号交叉口的安全性与效率？
- RQ2在自动驾驶交叉口通行策略中，通信成本与交通效率之间的权衡关系如何？
- RQ3RWA策略在性能与可扩展性方面与协同驾驶策略相比如何？
- RQ4有限通信范围在多大程度上影响RWA策略的性能？
- RQ5去中心化、低通信量的策略能否在保持安全性的前提下，实现对RSS策略的效率提升？
主要发现
- RWA策略在无信号交叉口的交通效率高于原始RSS策略，表现出更高的通行能力。
- 与协同驾驶策略相比，该策略显著降低了通信成本，使其在大规模部署中更具可扩展性。
- 尽管通信需求较低，RWA策略通过严格执行路权规则，仍保持了高水平的安全性。
- 由于缺乏长期轨迹规划和通信范围受限，其性能仍不及协同策略。
- 该策略在通信基础设施稀疏或不可靠的环境中，展现出较强的现实部署潜力。
- 仿真结果证实，RWA方法在安全性、效率与通信效率之间实现了良好的平衡。
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