Page 236 - 《软件学报》2026年第4期

田浩翔 等: 基于路网建模的自动驾驶关键场景生成与自适应演化方法 1677

表 2 路网区域划分

路网区域 划分规则
A(S, f) 与主车起点车道相同且位于主车前方的区域
A(S, lf) 位于主车起点前方的左侧、通向路口且与主车起点所在车道方向相同的区域
A(S, rf) 位于主车起点前方的右侧、通向路口且与主车起点所在车道方向相同的区域
A(S, b) 与主车起点车道相同且位于主车后方的区域
A(S, lb) 位于主车起点后方的左侧、通向路口且与主车起点所在车道方向相同的区域
A(S, rb) 位于主车起点后方的右侧、通向路口且与主车起点所在车道方向相同的区域
A(S, lo) 位于主车起点左侧、与主车起点所在车道方向相反的路口前的区域
A(S, lv) 位于主车起点所在车道通向路口的左侧垂直车道
A(S, rv) 位于主车起点所在车道通向路口的右侧垂直车道
A(S, o) 位于主车起点所在车道通向路口的对侧车道

表 3 主车起终点定义规则

主车行驶任务 起终点规则
S ∈ L i , LT S < LE i
沿车道行驶
D ∈ L i , LT S < LT D ⩽ LE i
S ∈ L i , LT S < LE i
向左变道
D ∈ A(S,l f), LT D > LT S
S ∈ L i , LT S < LE i
向右变道
D ∈ A(S,r f), LT D > LT S
S ∈ L i , LT S < LE i
横穿
D ∈ L j , L j ∈ A(S,o), LD j = LD i
S ∈ L i , LT S < LE i
右转 ( )
D ∈ L j , L j ∈ A(S,rv), sin LD i ,LD j = 1
S ∈ L i , LT S < LE i
左转 ( )
D ∈ L j , L j ∈ A(S,lv), sin LD i ,LD j = −1

2.2.2 基于路网建模的参与者 (从车和行人) 行为轨迹生成
根据构建的路网模型, LEADE 对参与者行为的轨迹进行建模. 我们从当前最通用的交通数据库 NHTSA (美
国国家公路交通管理局 [6] , 被广泛使用于交通仿真场景构建) 与行人行为基准数据集 [43] 中, 总结了 7 种从车的行为
类型和 3 种行人的行为类型, 如表 1 所示. 这些类型的行为, 能够覆盖各种各样的交通场景的定义需求. 对于每种
行为, 我们从其轨迹起终点和中间路点的如下方面: 相对于主车的方位、距离、车道、运动方向、速度, 制定其轨
迹生成规则. 这里以表 4 所示的“转向”这一从车行为 (包括左转和右转) 为例, 进行说明, 其余运动类型可在
https://github.com/ADStesting-test/Leade 进行查阅. 在参与者行为轨迹模型中, W 0 表示从车或行人的初始位置, W f
表示其结束位置, i 是主车起始位置所在车道的 ID. POS 为位置, DIR 为方向. 以表 4 第 1 行为例, 位于主车左侧垂
直车道的从车, 进行右转时, 其起点选在主车左侧垂直车道且车道通向路口, 终点选在主车左前方道路且入口与该
路口的车道连接, 从车起点和终点如图 3 的 NS 和 ND 所示.

在生成参与者行为轨迹 (W 0 ,W 1 ,...,W f ) 时, 有以下几条通用约束条件.
(1) 禁止从车逆向行驶: 对于从车的两个路径点 W p ,W p+1 , 若 W p ∈ L m 同时 W p+1 ∈ L n , 如果 L m == L n , 则 LT W p+1 ⩾
.
LT W p
(2) 车辆行驶方向约束: 车辆的行驶方向应与车道方向一致.
(3) 车辆速度约束: 车辆的行驶速度不得超过道路的最大速度限制.
(4) 行人速度约束: 行人的行走速度不得超过 3 m/s.
2.2.3 时间和天气的参数定义
时间类别是离散的, 而天气类别是一个字典变量, 其键值对分别表示天气类型和天气类型的量化值 (该值将