Vehicle Trajectory Prediction Considering Driver Uncertainty and Vehicle Dynamics Based on Dynamic Bayesian Network

弹道 动态贝叶斯网络 计算机科学 车辆动力学 动力学(音乐) 贝叶斯网络 贝叶斯概率 人工智能 工程类 天文 声学 物理 汽车工程
作者
Yuande Jiang,Bing Zhu,Shun Yang,Jian Zhao,Weiwen Deng
出处
期刊:IEEE transactions on systems, man, and cybernetics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:53 (2): 689-703 被引量:25
标识
DOI:10.1109/tsmc.2022.3186639
摘要

Vehicle trajectory prediction is a crucial but intricate problem for lateral driving assistance systems because of driver uncertainty. This article presents a probabilistic vehicle-trajectory prediction method based on a dynamic Bayesian network (DBN) model integrating the driver's intention, maneuvering behavior, and vehicle dynamics. By selecting a most-relevant-feature vector using joint mutual information, we design a Gaussian mixture model- hidden Markov model and employ the model as a node in the DBN to identify the driver's intention. Then, a reference path is generated using the road information. The uncertainties of drivers are captured in steering- and longitudinal-control using a stochastic driver model and a Markov chain, respectively. A vehicle dynamic model ensures that the predicted vehicle trajectory adheres to the vehicle dynamics, which improves the prediction accuracy. A particle filter is used to recursively estimate the vehicle trajectory, including position coordinates and the lateral distance from the vehicle center of gravity to the road edge. We evaluate the proposed DBN trajectory prediction method in both lane-keeping and lane-changing scenarios based on a dataset collected from a real-time dynamic driving simulator. Results show that the proposed method can achieve accurate long-term trajectory prediction.
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