JP7278484B2 - 車両交通のアテンションベースの制御 - Google Patents
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Description
本発明は、一般に交通制御に関し、より特定的には車両交通を制御するための分散化されたデータ駆動型の方法および装置に関する。
国の道路上の交通を管理することは複雑な問題である。いくつかの都市圏においては、道路は、既に収容能力に達しており、収容能力を超えていることさえあって、問題をさらに複雑にしている。従来は、交通信号機タイミングを変更したり新たな道路を建設したりすることによって渋滞を改善してきた。ワイヤレス技術およびコネクテッドコンポーネントの登場により、車両および道路インフラストラクチャと通信して、交通を改善するリアルタイムの決定を行うことが可能になった。
いくつかの実施形態の目的は、さまざまな道路上を走行する車両の交通制御のためのシステムおよび方法を提供することである。加えてまたは代替的に、いくつかの実施形態の別の目的は、さまざまな道路上の交通渋滞を軽減することを目指して、リアルタイムの最適な制御決定を行うことによって、制御効率を最適化することである。
本開示は、車両交通システムに関する。これらの交通システムは、一般に、ジャンクションにおいて合流する道路を含み、道路は、インターチェンジおよび交差点、電動および非電動車両、歩行者、ならびに交通信号機および標識を含む。交通システムの一部は、これらの要素のうちの一部または全てを含む。
式中、Aは、セットの観察対象車両である。制御アクションは、図4に示される選択およびコマンド決定アクションである。
定数Cのうち、diは、遅延関数である。遅延関数は、以下のように表される。
式中、νiは、車両の速度であり、νfは、車両が走行している道路セグメントの自由流速度であって、設計によって決定される。設計によって、遅延は、車両速度が自由流速度以上である場合には0という最小値をとり、車両が停止される場合には1という最大値をとる。報酬の形式は、大きな遅延が小さな遅延よりもペナルティを科されることを確実にするように選択される。したがって、Cは、厳密には1よりも大きな小さな定数である。実験において、Cについての良い選択肢は、2と3との間にあると判断された。
式中、a0は、自律モードにおける自律車両もしくは半自律車両であり得る制御対象マシンを選択するアクション、交通信号機を選択するアクション、または何も選択しないアクションであり、aaは、どのコマンドを自律車両に送信するかを選択するアクションであり、aa,iは、aa=iの場合にのみaa,iが送信される自律車両に対応するアクションであり、asは、どのコマンドを交通信号機に送信するかを選択するアクションであり、as,iは、as=iの場合にのみas,iが送信される交通信号機に対応するアクションである。選択される制御対象マシンのタイプに基づいて、アクションaaまたはasのいずれかがコントローラで利用可能である。さらに、aaまたはasがiに等しい場合にのみi番目のアクションが利用可能である。RLコントローラは、アクションのセットにおける全てのアクションについて値を求めなければならないので、選択アクションを実行した後にアクションがシステムに影響を及ぼすか否かをコントローラが学習することは、RLアルゴリズムの訓練を通して行われる。これは、まず制御対象マシンを選択して、次いで特定のサブコマンドを選択するという必要な挙動をRLコントローラに提供する。
例示的な実施形態
Claims (18)
- 制御領域内の交通を制御するための交通制御システムであって、
前記制御領域内の前記交通を形成するセットの制御対象マシンの状態を示す前記制御領域における交通データを受信するように構成された受信部と、
アテンションベースのコントローラを格納するように構成されたメモリとを備え、前記アテンションベースのコントローラは、前記制御対象マシンのセットから制御対象マシンを選択して前記制御対象マシンにアテンションを向けて、前記制御領域内の交通流の画像に基づいてアテンション下の前記制御対象マシンのための制御コマンドを生成するように訓練され、前記交通制御システムはさらに、
前記交通データを前記制御領域内の前記交通流の前記画像に変換し、前記交通流の前記画像および前記制御対象マシンの前記状態を前記アテンションベースのコントローラに提示して前記セットの中の前記制御対象マシンの少なくともいくつかのための制御コマンドを生成するように構成されたプロセッサと、
前記制御コマンドを前記制御対象マシンに送信するように構成された送信部とを備え、
前記受信部は、前記制御領域よりも大きな観察領域の交通データを受信するように構成され、前記制御領域は、前記観察領域の一部を形成し、前記アテンションベースのコントローラは、前記観察領域内の前記交通流の前記画像に基づいてアテンション下の前記制御対象マシンのための前記制御コマンドを生成するように訓練され、前記プロセッサは、前記アテンションベースのコントローラで使用するために前記交通データを前記観察領域内の前記交通流の前記画像に変換するように構成され、
前記交通データは、前記制御領域内を走行する車両の状態を含み、前記プロセッサは、
前記車両の前記状態および前記観察領域の道路地図から前記交通流を判断して前記交通流の密度を生成するように構成され、前記交通流の密度は、前記道路地図における単位空間当たりの車両の数を示し、前記プロセッサはさらに、
前記交通流を前記交通流の画像に画素化するように構成され、単位空間は、前記交通流の前記画像の画素を形成し、前記単位空間について生成された前記密度の値は、前記画素の値を形成する、交通制御システム。 - 制御ステップでは、前記アテンションベースのコントローラは、終了条件が満たされるまで前記制御コマンドを生成し、前記終了条件は、前記制御コマンドを生成するために前記セットの中の全ての制御対象マシンがアテンション下に置かれたか否かを調べる制御条件、および、前記制御ステップに割り当てられた期間が過ぎたか否かを調べる時間条件のうちの1つ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の交通制御システム。
- 前記制御対象マシンは、少なくとも、前記制御領域内を走行する車両のサブセット、前記制御領域内に位置する少なくとも1つの交通信号機、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の交通制御システム。
- さまざまな制御対象マシンは、さまざまなタイプを有しており、前記制御対象マシンの各タイプは、前記制御コマンドのタイプに関連付けられ、前記アテンションベースのコントローラは、アテンション下の前記制御対象マシンのタイプに対応するタイプの制御コマンドを決定するように訓練され、前記プロセッサは、アテンション下の前記制御対象マシンの前記タイプを決定して、前記アテンションベースのコントローラに提示する、請求項1に記載の交通制御システム。
- 前記アテンションベースのコントローラは、前記アテンションベースのコントローラの前記アテンションを異なる制御対象マシンに向けるアテンションモジュールで強化された深層強化学習部(DRL)である、請求項1に記載の交通制御システム。
- 前記交通流の前記画像内の画素の値は、前記交通流の前記画像内の前記画素の位置に対応する前記制御領域の位置における前記交通流の密度を含む、請求項1に記載の交通制御システム。
- 前記交通流の前記画像内の少なくともいくつかの画素の前記密度の値は、前記画素の前記位置に対応する前記制御領域の前記位置の部分占有率を反映したものである、請求項6に記載の交通制御システム。
- 前記交通流の前記画像内の少なくともいくつかの画素の前記密度の値は、前記画素の前記位置に対応する前記制御領域の前記位置の確率的占有率を反映したものである、請求項6に記載の交通制御システム。
- 前記車両の前記状態は、前記車両の位置および前記車両の速度を含み、前記プロセッサは、前記車両の位置および速度を使用して、前記交通流の変数を推定し、前記変数は、前記交通流の速度、前記交通流の密度、および単位時間当たりの車両の数を示す前記交通流の流れを含む、請求項1に記載の交通制御システム。
- エッジコンピューティングデバイスを形成する、請求項1に記載の交通制御システム。
- エッジコンピューティングデバイスのセットであって、各エッジコンピューティングデバイスは、前記交通の制御領域を制御するために請求項1に記載の交通制御システムを含み、前記制御領域同士は、交差することがないので、各制御領域の各セクションは、前記エッジコンピューティングデバイスのセットからの単一のエッジコンピューティングデバイスによってしか制御されない、エッジコンピューティングデバイスのセット。
- 各エッジコンピューティングデバイスの入力インターフェイスは、隣接するエッジコンピューティングデバイスによって制御される隣接する制御領域の少なくとも隣接するセクションにおける交通データを受信するように構成され、前記制御領域および前記隣接する制御領域の前記セクションは、観察領域を形成し、前記エッジコンピューティングデバイスの前記観察領域は、前記エッジコンピューティングデバイスの前記制御領域よりも大きく、前記アテンションベースのコントローラは、前記観察領域内の前記交通流の前記画像に基づいてアテンション下の前記制御対象マシンのための前記制御コマンドを生成するように訓練され、前記プロセッサは、前記アテンションベースのコントローラにおいて使用するために前記交通データを前記観察領域内の前記交通流の前記画像に変換するように構成される、請求項11に記載のエッジコンピューティングデバイスのセット。
- 前記制御対象マシンのセットは、前記交通データから識別される、請求項1に記載の交通制御システム。
- 前記セットの中の前記制御対象マシンの少なくともいくつかのアイデンティティは、前記制御対象マシンによって送信され、前記受信部によって受信される、請求項1に記載の交通制御システム。
- 前記制御対象マシンのための前記制御コマンドは、前記制御対象マシンのローレベルコントローラをガイドするためのハイレベルコマンドである、請求項1に記載の交通制御システム。
- 前記制御対象マシンは、自律車両であり、前記ハイレベルコマンドは、所望のルートコマンド、所望の速度コマンド、および所望の加速度コマンドのうちの1つ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項15に記載の交通制御システム。
- 前記制御対象マシンは、交通信号機であり、前記ハイレベルコマンドは、青信号タイミングコマンド、赤信号タイミングコマンド、左側の信号機をオンにするコマンド、右側の信号機をオンにするコマンド、および全ての信号機をオフにするコマンドのうちの1つ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項15に記載の交通制御システム。
- 制御領域内の交通を制御するための方法であって、前記方法は、前記方法を実行する格納された命令に結合されたプロセッサを使用し、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記方法のステップを実行し、前記方法のステップは、
前記制御領域における交通データを受信するステップと、
前記制御領域における交通データを前記制御領域内の交通流の画像に変換するステップと、
前記交通流の前記画像および前記制御領域内の各制御対象マシンの状態をアテンションベースのコントローラに提示することによって前記制御対象マシンのための制御コマンドを決定するステップとを備え、前記アテンションベースのコントローラは、制御対象マシンにアテンションを向けて、前記制御領域内の前記交通流の前記画像に基づいてアテンション下の前記制御対象マシンのための制御コマンドを生成するように訓練され、前記方法のステップはさらに、
前記制御コマンドを前記制御対象マシンに送信するステップを備え、
前記受信するステップは、前記制御領域よりも大きな観察領域の交通データを受信するように構成され、前記制御領域は、前記観察領域の一部を形成し、前記アテンションベースのコントローラは、前記観察領域内の前記交通流の前記画像に基づいてアテンション下の前記制御対象マシンのための前記制御コマンドを生成するように訓練され、前記変換するステップは、前記アテンションベースのコントローラで使用するために前記交通データを前記観察領域内の前記交通流の前記画像に変換するように構成され、前記交通データは、前記制御領域内を走行する車両の状態を含み、前記方法のステップはさらに、前記車両の前記状態および前記観察領域の道路地図から前記交通流を判断して前記交通流の密度を生成するステップを備え、前記交通流の密度は、前記道路地図における単位空間当たりの車両の数を示し、前記方法のステップはさらに、前記交通流を前記交通流の画像に画素化するステップを備え、単位空間は、前記交通流の前記画像の画素を形成し、前記単位空間について生成された前記密度の値は、前記画素の値を形成する、方法。
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