Cooperative driver assistance system for the lane change

Abstract

The increase in the number of deaths due to ground traffic accidents is a global problem. In such context, the development of new vehicular technologies is considered an alternative to improve road safety. Within the field of new vehicle technologies, it is possible to find driver assistance systems. These systems interact in an active or passive way with the driver, reducing their workload by presenting information about their surroundings, which may imply the safer direction of a land vehicle. Taking into account that one of the main reasons for road traffic fatalities in the world is the lane change in a road, hereby we created a cooperative driver assistance system for the lane change, arising from the combination of a kinematic model and a probabilistic graphical one. By combining these two models, we try to improve the response in the assistance of the system, given the direct dependence of the system with a human. Due to the latter, the response of such systems cannot be deterministic in nature. One of the motivations to use probabilistic graphical models is the flexibility of this machines learning technique in modeling the problem addressed in this thesis. In addition to this contribution of applying a specific probabilistic graphical model in our assistance system, other contributions can be found in this thesis, including the development of a Driving simulation platform with a reconfigurable structure. The ability to reconfigure the structure of the driving simulator platform was of great importance for the development and evaluation of the assistance system hereby proposed in each of its stages. In addition, the decision to model a cooperative approach in our assistance system is due to the great potential of the vehicular communications with respect to improving transport safety and efficiency. The moderate cost that is being projected in vehicular communications is another relevant fact. Finally, the description and application of our assistance system model can be considered as a possibility in the area for the development of an application that needs a close response to the reality, based on the uncertainties present in the problem under consideration. O aumento no número de mortes por causa de acidentes de tráfego terrestre é um problema global. No âmbito dessa problemática, o desenvolvimento de novas tecnologias veiculares é considerado uma alternativa para melhorar a segurança viária. Dentro do domínio das novas tecnologias veiculares, é possível encontrar sistemas de assistência ao motorista. Esses sistemas interagem de maneira ativa ou passiva com o motorista, conseguindo reduzir sua carga de trabalho, apresentando informações de seu entorno, o que pode implicar uma direção mais segura de um veículo terrestre. Levando em consideração que um dos principais motivos de mortes por acidentes de tráfego terrestre no mundo é a mudança de faixa em uma pista, neste trabalho, realizamos a tarefa de criar um sistema cooperativo de assistência ao motorista para a mudança de faixa, a partir da combinação de um modelo cinemático e de um modelo gráfico probabilístico. Mediante a combinação destes dois modelos, procuramos melhorar a resposta na assistência por parte do sistema, dada a dependência direta que o sistema tem dos humanos. Por essa última razão, a resposta deste tipo de sistemas não pode ser determinística por natureza. Uma das motivações para utilizar os modelos gráficos probabilísticos é a flexibilidade da técnica de machine learning em modelar o problema abordado nesta tese. Além dessa contribuição de aplicar um modelo gráfico probabilístico específico em nosso sistema de assistência, outras contribuições podem ser encontradas nesta tese, incluindo o desenvolvimento de uma plataforma de simulação para a condução, com uma estrutura reconfigurável. A capacidade de poder reconfigurar a estrutura da plataforma de simulação foi de grande importância para o desenvolvimento e avaliação do sistema de assistência proposto nesta tese, em cada uma de suas etapas. Além disso, a decisão de modelar um enfoque cooperativo, em nosso sistema de assistência, se deve ao grande potencial que tem as comunicações veiculares com respeito à melhora da segurança e da eficiência do transporte. O custo moderado que está sendo projetado nas comunicações veiculares é outro fato relevante. A descrição e aplicação de nosso modelo final podem ser considerados mais uma possibilidade na área para o desenvolvimento de uma aplicação, que precise de uma resposta próxima da realidade, a partir das incertezas presentes no problema considerado.