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1. 为何要研究汇入行为

大家都知道近几年自动驾驶技术比较火热。L2级车辆的商业化量产,以及L4/L5级高级技术的即将实施,自动驾驶技术在现实世界道路上的应用正面临着前所未有的挑战。这些挑战大多来自于与附近的车辆、脆弱的道路使用者、静态物理障碍物和动态物理障碍物进行的交互。

大家可以去DMA(Department of Motor Vehicles)官网上,去下载每年AV在加州路测报告的,2021年共有117起车祸,其中相当一部分是由于AV从当前车道向其他车道移动的交互行为造成的。

其中,最为关键的一个驾驶场景就是汇入场景,这是因为AV需要在汇入过程中需要与周边车辆进行不断的交互。因而,如何使得AV在汇入过程中,至少不发生碰撞,同时也要兼顾效率,舒适,能耗,安全等等,是目前比较热门的一个研究方向。以上说了这么多,我们可以举几点来说明挖掘汇入行为后的应用:

基于数据驱动的各种算法:做过这一数据驱动这一类研究的小伙伴应该清楚,在训练网络前,需要尽可能把数据集吃透吃细,才可能使得模型有更好的效果,涉及到的有针对汇入行为的轨迹预测模型,针对汇入轨迹的聚类算法,当然还有很对面向汇入的规控算法等等等等。自动驾驶仿真测试:通过对于实际的汇入轨迹集挖掘,可以指导仿真测试中用例集的构建,比如更合理地泛化各汇入场景的参数,使得我们可以加速仿真测试,提高仿真测试的效率;通过真实轨迹也可以帮助我们去识别一些corner case,更有助于提高AV覆盖corner case的能力;ADAS软件:分析研究car、truck、van间的汇入行为差异;不同驾驶员(男女,岁数,激进,保守等等);不同天气;工作日非工作日;早高峰晚高峰平峰等等,分析出来的结果有助于指导ADAS软件,比如ACC,LKA中一些参数的设置等等。交通仿真软件:可以指导交通微观仿真软件,比如SUMO, VISSIM软件中,对于底层参数的调整,比如标定跟驰模型参数后,再修改原本的默认参数等等等。

以上只是罗列了几点,还有很多可以应用的地方。

2. 针对汇入行为的车辆轨迹集介绍

现有快速路公开的车辆轨迹主要有如下几个,最常被分析的是NGSIM和HighD轨迹集。当然也有学者自己去采集汇入区域的轨迹,但出于项目或是个人原因,这些私人的数据集并没有公开出来。exiD数据集采集于2021年,也是HighD和InD那个团队所贡献的,其提供了7个汇入区域的轨迹,该数据集还首次提供了Opendrive与lanelet2两种格式的高精度地图。 相比于现有的几个轨迹,exiD数据集主要的优点可以归纳为如下几点,因而其可能更适用于汇入行为挖掘(Merging behavior analysis):

数据集更新,其采集2021年,文章于2022年发表在IEEE-IV会议上;专门针对汇入行为而采集的轨迹,其提供单次汇入、多次汇入(location0)、汇出、以及交织(location1)等行为;HighD, NGSIM数据集更多的是针对快速路主线的跟驰与换道行为;首次提供了汇入区域的Opendrive与lanelet2高精地图,这是现有所有轨迹集所未曾提供过的;这可能能帮助我们更深入地理解汇入行为;对于汇入区域的采集时长要远远高于NGSIM,HighD(更多是主线),INTERACTION数据集,共计有69172辆;Automatum虽然提供了30小时,但其采集的场景是主线和汇出;其采集的position error要小于10cm;其同时提供了car, truck, van三种不类型的车辆。

感兴趣的小伙伴,可以去阅读这篇文章“The exiD Dataset: A Real-World Trajectory Dataset of Highly Interactive Highway Scenarios in Germany”

3. exiD数据集介绍

以下为该数据集官网与数据集字段说明的链接: https://www.exid-dataset.com/ https://www.exid-dataset.com/format 下图为七个汇入地点的无人机俯拍图:

location 0: 辅道车辆会有连续两次的汇入行为;location 1: 同时存在汇入汇出(交织)的情形;location 2: 正常单次汇入;location 3: 正常单次汇入;location 4: 未拍摄到加速车道末尾;location 5: 正常单次汇入;location 6: 正常单次汇入;

4. 使用申请

和highD/ inD数据集一样,需要在exiD数据集官网填写如下信息,才能使用该数据集,需要注意如下几点:

需要挂梯子;yourself, position, research plan, what exactly you would like to use the exiD dataset for,这几点需要详细说明;审核需要一段时间;

5. 字段说明

每个recording下包含如下四个文件:

背景图片recordingMeta.csvtracksMeta.csvtracks.csv

七个地点对用的recording如下所示:

location 0: recording 0 ~ recording 18;location 1: recording 19 ~recording 38;location 2: recording 39 ~ recording 52;location 3: recording 53 ~ recording 60;location 4: recording 61 ~ recording72;location 5: recording 73 ~ recording 77;location 6: recording 78 ~ recording 92;

XX_background.png

在Maps文件夹下有: Lanelet2 maps (.osm) 和OpenDrive maps(.xodr)Lanelet2高精地图可以通过josm软件打开;OpenDrive 高精地图可以通过 "https://odrviewer.io/"打开

XX_recordingMeta.csv

recordingMeta.csv字段信息如下所示:

speedLimit:限速;duration:当前这个recording记录的时长;numTracks: 记录了多少个物体;numVehicles: 记录了多少车;xUtmOrigin, yUtmOrigin:加上xCenter ,yCenter 可以获得全局的位置;orthoPxToMeter: 可视化过程中的一个参数

XX_tracksMeta.csv

tracksMeta.csv字段信息如下所示:

recordingId:当前的record;trackId:车辆的idwidth, length:车辆的长度与宽度;class:车辆的类型;

XX_tracks.csv

traveledDistance :行驶的距离;latLaneCenterOffset 、laneWidth 、laneletId 、laneChange 、lonLaneletPos 、laneletLength:lanelet2高精地图的字段;leadId 、rearId 、leftLeadId 、leftAlongsideId、leftRearId 、rightLeadId 、rightAlongsideId、rightRearId :周围车辆的ID;odrRoadId、odrSectionNo 、odrLaneId :opendrive高精地图的字段;xVelocity、yVelocity、lonVelocity、latVelocity:车辆的速度;

6. 周边车辆匹配

在tracks文件中,每一辆车的每一帧都会匹配周边车辆(前车、后车、并行车),每一帧最多存在八辆周边车辆。 B站搜索“轨迹说”,有系统的汇入行为挖掘教学视频 个人网址:www.vehicletrajectorymining.com

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