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基于时空图注意力网络的车辆多模态轨迹预测模型
1
作者
陈文强
王东丹
+2 位作者
朱文英
汪勇杰
王涛
《浙江大学学报(工学版)》
北大核心
2025年第3期443-450,共8页
针对人工驾驶车辆轨迹的预测难题及对自动驾驶决策的影响,建立基于时空图注意力网络的车辆多模态轨迹预测模型(STGAMT).模型基于车辆的历史信息,对车辆时间和空间维度的特征进行建模.利用二维卷积神经网络识别车辆的横纵向的变道状态信...
针对人工驾驶车辆轨迹的预测难题及对自动驾驶决策的影响,建立基于时空图注意力网络的车辆多模态轨迹预测模型(STGAMT).模型基于车辆的历史信息,对车辆时间和空间维度的特征进行建模.利用二维卷积神经网络识别车辆的横纵向的变道状态信息,将横纵向变道状态信息分别与时空动态交互模块输出信息桥连为横纵向运动特征,采用Softmax函数识别车辆的驾驶意图.利用基于高斯条件分布的GRU网络对轨迹进行多模态轨迹输出.实验结果表明,在短期预测范围内,STGAMT模型在HighD和NGSIM数据集上的RMSE较其他5个经典模型的平均RMSE降低了63.8%和41.0%;在长期预测范围内,STGAMT模型在HighD和NGSIM数据集上的RMSE较其他5个经典模型的平均RMSE降低了62.5%和19.1%.STGAMT模型可以有效提高人工驾驶车辆轨迹预测精度.
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关键词
自动驾驶
车辆
轨迹
预测
驾驶意图识别
多
模态轨迹
图注意力网络
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职称材料
基于多模态轨迹预测的智能车轨迹规划研究
被引量:
2
2
作者
黄晶
刘祥臻
+1 位作者
邓潇阳
陈然
《汽车工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期965-974,1024,共11页
混合交通流下由于驾驶员意图的不确定性行驶轨迹将呈现多模态属性,为了提高安全性并实现个性化驾驶,本文提出一种基于环境车辆多模态轨迹预测的智能车轨迹规划算法。首先,结合图卷积神经网络(GCN)和长短期记忆网络(LSTM)并加入注意力机...
混合交通流下由于驾驶员意图的不确定性行驶轨迹将呈现多模态属性,为了提高安全性并实现个性化驾驶,本文提出一种基于环境车辆多模态轨迹预测的智能车轨迹规划算法。首先,结合图卷积神经网络(GCN)和长短期记忆网络(LSTM)并加入注意力机制建立轨迹预测模型,预测不同行驶意图下的未来轨迹概率分布。然后,针对环境车辆的多意图概率下预测轨迹集合,根据自动驾驶风格偏好,设定一定的概率阈值挑选出确信轨迹,将其投影到规划路径上生成S-T图,并通过动态规划和二次规划进行基于碰撞风险规避的速度规划。最后,基于模型预测控制(MPC)对本文模型在典型换道场景和NGSIM真实道路场景下进行仿真测试并与现有模型进行对比验证。结果表明:本文提出的模型在安全性、舒适性和行车效率等方面均优于对比模型,能够在准确预测环境车辆未来轨迹的前提下实现最优轨迹规划,保证自动驾驶汽车安全、高效的行驶。
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关键词
自动驾驶
轨迹
规划
多
模态轨迹
预测
驾驶意图
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职称材料
一种基于状态空间模型的结构振动模态轨迹提取方法
3
作者
周胡
钱忠文
+2 位作者
王滨
高树健
刘福顺
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第18期197-203,共7页
海上风电结构在运行过程中由于受到复杂的海洋环境作用,不可避免地会发生机械故障。而风机结构模态轨迹包含了丰富的结构运行状态信息,是判断海上风电结构是否发生故障的重要技术手段。但是在真实的海洋环境中很难找到固定的参考点测量...
海上风电结构在运行过程中由于受到复杂的海洋环境作用,不可避免地会发生机械故障。而风机结构模态轨迹包含了丰富的结构运行状态信息,是判断海上风电结构是否发生故障的重要技术手段。但是在真实的海洋环境中很难找到固定的参考点测量结构的位移信息,而直接对加速度积分会导致得到的位移信息产生虚假漂移。该研究发展了一种基于低阶状态空间模型的海上风电结构模态轨迹计算方法,首先通过复指数分解方法对实测的加速度信号进行分解,通过引入低阶状态空间模型将计算中的高阶微分方程转化为低阶矩阵微分方程,克服了传统复指数分解方法对噪声敏感的病态问题,极大地提升了分解精度,然后通过求解得到的复指数参数得到位移中的模态信息,实现海上风电结构的运动监测。该研究首先通过五自由度数值模型验证了提出方法的正确性,并通过单桩海上风电结构的实测数据验证了算法在处理实测信号的有效性。结果表明所提出的方法可以为海上风电结构的模态轨迹计算提供理论指导,具有潜在的工程应用价值。
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关键词
模态轨迹
复指数分解
低阶状态空间模型
海上风电结构
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职称材料
基于轨迹预测模型的仿真车辆轨迹生成算法
4
作者
王振宇
余卓平
+2 位作者
田炜
熊璐
李拙人
《汽车安全与节能学报》
北大核心
2025年第2期286-293,共8页
为了提升自动驾驶数字仿真场景生成算法中背景交互车辆行驶轨迹的整体真实性,该研究从微观和宏观2个层面切入,首先基于自然驾驶数据训练车辆轨迹预测模型,利用模型预测轨迹更加贴近真实场景车辆轨迹的特点,将其作为仿真场景中背景车辆...
为了提升自动驾驶数字仿真场景生成算法中背景交互车辆行驶轨迹的整体真实性,该研究从微观和宏观2个层面切入,首先基于自然驾驶数据训练车辆轨迹预测模型,利用模型预测轨迹更加贴近真实场景车辆轨迹的特点,将其作为仿真场景中背景车辆的人工智能(AI)驾驶员模型,提升仿真车辆轨迹交互的微观真实性;在此基础上,设计轨迹特征参数统计分布差异度量方法和针对性的优化算法,从预测模型输出的多条多模态预测轨迹中重新选取单条概率最高的最优轨迹,使其作为仿真车辆的行驶轨迹,进一步提升生成轨迹特征参数统计分布的宏观真实性。结果表明:基于该研究提出的度量指标,优化后算法输出的仿真轨迹与真实轨迹的分布差异降低了56.29%,有效提升了仿真场景中背景车行驶轨迹的宏观真实性。
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关键词
多
模态轨迹
预测
轨迹
快照
轨迹
特征向量聚类
Kullback-Leibler(KL)散度
Bayes优化
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职称材料
重复使用运载器末端能量管理段横侧向参考轨迹规划
5
作者
张军
黄一敏
杨一栋
《应用科学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第1期77-82,共6页
根据重复使用运载器末端能量管理段的初始位置,采用蛇形机动原理规划横侧向参考轨迹,即消除初始位置误差并使轨迹终点进入自动着陆窗口.将初始位置误差分解为横向和纵向误差,分阶段予以消除.在消除横向误差阶段,提出消除横向误差同时兼...
根据重复使用运载器末端能量管理段的初始位置,采用蛇形机动原理规划横侧向参考轨迹,即消除初始位置误差并使轨迹终点进入自动着陆窗口.将初始位置误差分解为横向和纵向误差,分阶段予以消除.在消除横向误差阶段,提出消除横向误差同时兼顾减小纵向误差的轨迹形式.在消除纵向误差阶段,根据误差大小采用相应轨迹模态形式予以消除.仿真结果显示,该算法具有快速、准确、鲁棒性强的特点.作为TAEM段三维制导轨迹生成的核心部分,横侧向参考轨迹算法为应急情况下的在线轨迹生成提供了基础算法.
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关键词
重复使用运载器
末端能量管理
横侧向
轨迹
规划
轨迹
模态
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职称材料
题名
基于时空图注意力网络的车辆多模态轨迹预测模型
1
作者
陈文强
王东丹
朱文英
汪勇杰
王涛
机构
长安大学运输工程学院
出处
《浙江大学学报(工学版)》
北大核心
2025年第3期443-450,共8页
基金
国家重点研发计划资助项目(2021YFE0203600)
陕西省自然科学基金资助项目(2022JM-426)
+1 种基金
陕西省交通运输厅科技项目(23-33K)
长安大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(300102344203).
文摘
针对人工驾驶车辆轨迹的预测难题及对自动驾驶决策的影响,建立基于时空图注意力网络的车辆多模态轨迹预测模型(STGAMT).模型基于车辆的历史信息,对车辆时间和空间维度的特征进行建模.利用二维卷积神经网络识别车辆的横纵向的变道状态信息,将横纵向变道状态信息分别与时空动态交互模块输出信息桥连为横纵向运动特征,采用Softmax函数识别车辆的驾驶意图.利用基于高斯条件分布的GRU网络对轨迹进行多模态轨迹输出.实验结果表明,在短期预测范围内,STGAMT模型在HighD和NGSIM数据集上的RMSE较其他5个经典模型的平均RMSE降低了63.8%和41.0%;在长期预测范围内,STGAMT模型在HighD和NGSIM数据集上的RMSE较其他5个经典模型的平均RMSE降低了62.5%和19.1%.STGAMT模型可以有效提高人工驾驶车辆轨迹预测精度.
关键词
自动驾驶
车辆
轨迹
预测
驾驶意图识别
多
模态轨迹
图注意力网络
Keywords
autonomous driving
vehicle trajectory prediction
driving intention recognition
multimodality trajectory
graph attention network
分类号
U491 [交通运输工程—交通运输规划与管理]
TP393 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
基于多模态轨迹预测的智能车轨迹规划研究
被引量:
2
2
作者
黄晶
刘祥臻
邓潇阳
陈然
机构
湖南大学机械与运载工程学院
出处
《汽车工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期965-974,1024,共11页
基金
国家自然科学基金(52175088,52172399)
国家杰出青年科学基金(52325211)资助。
文摘
混合交通流下由于驾驶员意图的不确定性行驶轨迹将呈现多模态属性,为了提高安全性并实现个性化驾驶,本文提出一种基于环境车辆多模态轨迹预测的智能车轨迹规划算法。首先,结合图卷积神经网络(GCN)和长短期记忆网络(LSTM)并加入注意力机制建立轨迹预测模型,预测不同行驶意图下的未来轨迹概率分布。然后,针对环境车辆的多意图概率下预测轨迹集合,根据自动驾驶风格偏好,设定一定的概率阈值挑选出确信轨迹,将其投影到规划路径上生成S-T图,并通过动态规划和二次规划进行基于碰撞风险规避的速度规划。最后,基于模型预测控制(MPC)对本文模型在典型换道场景和NGSIM真实道路场景下进行仿真测试并与现有模型进行对比验证。结果表明:本文提出的模型在安全性、舒适性和行车效率等方面均优于对比模型,能够在准确预测环境车辆未来轨迹的前提下实现最优轨迹规划,保证自动驾驶汽车安全、高效的行驶。
关键词
自动驾驶
轨迹
规划
多
模态轨迹
预测
驾驶意图
Keywords
autonomous driving
trajectory planning
multimodal trajectory prediction
driving intention
分类号
U463.6 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
一种基于状态空间模型的结构振动模态轨迹提取方法
3
作者
周胡
钱忠文
王滨
高树健
刘福顺
机构
浙江省深远海风电技术研究重点实验室
中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
中国国电集团有限公司浙江分公司
中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第18期197-203,共7页
基金
国家自然科学基金(U1806229)。
文摘
海上风电结构在运行过程中由于受到复杂的海洋环境作用,不可避免地会发生机械故障。而风机结构模态轨迹包含了丰富的结构运行状态信息,是判断海上风电结构是否发生故障的重要技术手段。但是在真实的海洋环境中很难找到固定的参考点测量结构的位移信息,而直接对加速度积分会导致得到的位移信息产生虚假漂移。该研究发展了一种基于低阶状态空间模型的海上风电结构模态轨迹计算方法,首先通过复指数分解方法对实测的加速度信号进行分解,通过引入低阶状态空间模型将计算中的高阶微分方程转化为低阶矩阵微分方程,克服了传统复指数分解方法对噪声敏感的病态问题,极大地提升了分解精度,然后通过求解得到的复指数参数得到位移中的模态信息,实现海上风电结构的运动监测。该研究首先通过五自由度数值模型验证了提出方法的正确性,并通过单桩海上风电结构的实测数据验证了算法在处理实测信号的有效性。结果表明所提出的方法可以为海上风电结构的模态轨迹计算提供理论指导,具有潜在的工程应用价值。
关键词
模态轨迹
复指数分解
低阶状态空间模型
海上风电结构
Keywords
modal trajectory
complex exponential decomposition
low-order state space model
offshore wind turbine
分类号
TH212 [机械工程—机械制造及自动化]
TH213.3 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
基于轨迹预测模型的仿真车辆轨迹生成算法
4
作者
王振宇
余卓平
田炜
熊璐
李拙人
机构
同济大学汽车学院
出处
《汽车安全与节能学报》
北大核心
2025年第2期286-293,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFE0117100)。
文摘
为了提升自动驾驶数字仿真场景生成算法中背景交互车辆行驶轨迹的整体真实性,该研究从微观和宏观2个层面切入,首先基于自然驾驶数据训练车辆轨迹预测模型,利用模型预测轨迹更加贴近真实场景车辆轨迹的特点,将其作为仿真场景中背景车辆的人工智能(AI)驾驶员模型,提升仿真车辆轨迹交互的微观真实性;在此基础上,设计轨迹特征参数统计分布差异度量方法和针对性的优化算法,从预测模型输出的多条多模态预测轨迹中重新选取单条概率最高的最优轨迹,使其作为仿真车辆的行驶轨迹,进一步提升生成轨迹特征参数统计分布的宏观真实性。结果表明:基于该研究提出的度量指标,优化后算法输出的仿真轨迹与真实轨迹的分布差异降低了56.29%,有效提升了仿真场景中背景车行驶轨迹的宏观真实性。
关键词
多
模态轨迹
预测
轨迹
快照
轨迹
特征向量聚类
Kullback-Leibler(KL)散度
Bayes优化
Keywords
multimodal trajectory prediction
trajectory snapshot
trajectory feature vector clustering
Kullback-Leibler(KL)divergence
Bayesian optimization
分类号
U492.84 [交通运输工程—交通运输规划与管理]
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职称材料
题名
重复使用运载器末端能量管理段横侧向参考轨迹规划
5
作者
张军
黄一敏
杨一栋
机构
南京航空航天大学自动化学院
出处
《应用科学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第1期77-82,共6页
文摘
根据重复使用运载器末端能量管理段的初始位置,采用蛇形机动原理规划横侧向参考轨迹,即消除初始位置误差并使轨迹终点进入自动着陆窗口.将初始位置误差分解为横向和纵向误差,分阶段予以消除.在消除横向误差阶段,提出消除横向误差同时兼顾减小纵向误差的轨迹形式.在消除纵向误差阶段,根据误差大小采用相应轨迹模态形式予以消除.仿真结果显示,该算法具有快速、准确、鲁棒性强的特点.作为TAEM段三维制导轨迹生成的核心部分,横侧向参考轨迹算法为应急情况下的在线轨迹生成提供了基础算法.
关键词
重复使用运载器
末端能量管理
横侧向
轨迹
规划
轨迹
模态
Keywords
reusable launch vehicle, terminal area energy management, lateral trajectory planning, trajectory mode
分类号
V249 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于时空图注意力网络的车辆多模态轨迹预测模型
陈文强
王东丹
朱文英
汪勇杰
王涛
《浙江大学学报(工学版)》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
基于多模态轨迹预测的智能车轨迹规划研究
黄晶
刘祥臻
邓潇阳
陈然
《汽车工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
一种基于状态空间模型的结构振动模态轨迹提取方法
周胡
钱忠文
王滨
高树健
刘福顺
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021
0
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职称材料
4
基于轨迹预测模型的仿真车辆轨迹生成算法
王振宇
余卓平
田炜
熊璐
李拙人
《汽车安全与节能学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
5
重复使用运载器末端能量管理段横侧向参考轨迹规划
张军
黄一敏
杨一栋
《应用科学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
0
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职称材料
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