Intention-convolution and hybrid-attention network for vehicle trajectory prediction

弹道 计算机科学 联营 卷积(计算机科学) 光学(聚焦) 人工智能 运动(物理) 期限(时间) 机器学习 国家(计算机科学) 算法 人工神经网络 物理 量子力学 天文 光学
作者
Chao Li,Zhanwen Liu,Shan Lin,Yang Wang,Xiangmo Zhao
出处
期刊:Expert Systems With Applications [Elsevier BV]
卷期号:236: 121412-121412 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.eswa.2023.121412
摘要

Trajectory prediction aims to estimate the future location of the vehicle based on its historical motion state, which is essential for driving decision-making and local motion planning of smart vehicles. However, affected by the multiple complex interaction in the traffic scene, predicting future trajectory accurately is a challenging task. The majority of existing methods only focus on modeling the inter-vehicle interaction, while ignoring the influence of road alignment and driver's lane-change intention, making the poor performance of models, especially for long-term prediction or when the vehicle maneuvers laterally. To overcome the deficiencies, this paper proposes Intention-convolution and Hybrid-Attention Network (IH-Net) for reliable trajectory prediction. Specifically, we analyze the correlation of lane-change behavior and the motion state of the vehicle, and then the Intention-convolutional Social Pooling module (I-CS) is introduced to extract complete interaction including the driver's lane-change intention and inter-vehicle interaction. In addition, we construct a novel Hybrid Attention Mechanism (H-AM) to explore the trajectory periodicity formed under the restriction of road alignment, as well as the impacts of different features on trajectory prediction, which is used to improve the model's long-term prediction capacity. The model's prediction accuracy with RMSE loss function is tested on two public datasets NGSIM and highD, and the results demonstrate that IH-Net remarkably outperforms the state-of-art methods in long-term prediction.

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