Motion Planning for Autonomous Driving in Unsignalized Intersections Using Combined Multi-Modal GNN Predictor and MPC Planner
Notice bibliographique
Résumé
This article presents an interaction-aware motion planning framework that integrates a graph neural network (GNN) based multi-modal trajectory predictor with a model predictive control (MPC) based planner. Unlike past studies that predict a single future trajectory per agent, our algorithm outputs three distinct trajectories for each surrounding road user, capturing different interaction scenarios (e.g., yielding, non-yielding, and aggressive driving behaviors). We design a GNN-based predictor with bi-directional gated recurrent unit (Bi-GRU) encoders for agent histories, VectorNet-based lane encoding for map context, an interaction-aware attention mechanism, and multi-head decoders to predict trajectories for each mode. The MPC-based planner employs a bicycle model and solves a constrained optimal control problem using CasADi and IPOPT (Interior Point OPTimizer). All three predicted trajectories per agent are fed to the planner; the primary prediction is thus enforced as a hard safety constraint, while the alternative trajectories are treated as soft constraints via penalty slack variables. The designed motion planning algorithm is examined in real-world intersection scenarios from the INTERACTION dataset. Results show that the multi-modal trajectory predictor covers possible interaction outcomes, and the planner produces smoother and safer trajectories compared to a single-trajectory baseline. In high-conflict situations, the multi-modal trajectory predictor anticipates potential aggressive behaviors of other drivers, reducing harsh braking and maintaining safe distances. The innovative method by integrating the GNN-based multi-modal trajectory predictor with the MPC-based planner is the backbone of the effective motion planning algorithm for robust, safe, and comfortable autonomous driving in complex intersections.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».