Motion planning for autonomous highway driving : a unified architecture for decision-maker and trajectory generator

par Laurene Claussmann

Thèse de doctorat en Automatique

Sous la direction de Sébastien Glaser, Marc Revilloud et de Olivier Orfila.

  • Titre traduit

    Architecture unifiée de prise de décision et génération de trajectoires pour un véhicule autonome sur autoroute


  • Résumé

    Ce travail de thèse s'inscrit dans le développement d'un véhicule autonome en milieu autoroutier. Plus précisément, il s'agit de proposer une architecture unifiée de génération de trajectoires avec une prise de décision prenant en compte les limitations de l'environnement et des informations disponibles actuellement sur un véhicule automatisé.La méthode propose d'une part de générer des trajectoires sous forme de sigmoı̈de dans une représentation spatiotemporelle continue de l'espace de navigation, préalablement réduit par la modélisation d'intervalles sans collision en conditionnominale de conduite. Les paramètres de la sigmoı̈de sont ensuite optimisés par une stratégie de recuit simulé utilisant l'algorithme de prise de décision comme fonction d'évaluation de la trajectoire générée. De cette manière, les problèmes de discrétisation et de découplage position/vitesse sont évités. D'autre part, l'agrégation des théories de logique floue etdes croyances permet une prise de décision sur des critères hétérogènes et des données incertaines. Le formalisme présenté offre la possibilité d'adapter le comportement du véhicule aux passagers, notamment selon leur perception du risque et leur souhait d'une conduite souple ou sportive.L'approche développée a finalement été évaluée et validée en environnement de simulation puis sur un véhicule de test. La brique de planification a alors été intégrée à l'architecture existante du véhicule, en aval des briques de localisation et de perception des obstacles et en amont de la brique de contrôle.


  • Résumé

    This thesis work is part of the development of a self-driving car in highway environments. More precisely, it aims to propose a unified architecture of trajectory planner and decision-maker taking into account the limitations of the environment and the available data within the current development of sensors technologies (distance limitations, uncertainties).On the one hand, the method generates sigmoid trajectories in a continuous spatiotemporal representation of the evolution space, which is reduced beforehand by modeling collision-free intervals in nominal conditions of driving. The sigmoid parameters are subsequently optimized with a simulated annealing approach that uses the decision-maker algorithm as the evaluation function for the generated trajectory. It thus makes it possible to elude both the discretization and position/speed decoupling problems. On the other hand, the aggregation of fuzzy logic and belief theory allows decision making on heterogeneous criteria and uncertain data. The proposed framework also handles personalization of the vehicle's behavior, depending on the passengers' risk perception and an aggressive or conservative driving style.The presented approach was finally evaluated and validated in a simulation environment, and then in a test vehicle. The planning block was integrated into the existing vehicle's architecture, interfaced with the localization, obstacles' perception and control blocks.


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Informations

  • Sous le titre : Motion planning for autonomous highway driving : a unified architecture for decision-maker and trajectory generator
  • Détails : 1 vol. (xx-190 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [173-190].
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