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2025-05-20 更新
REACT: Runtime-Enabled Active Collision-avoidance Technique for Autonomous Driving
Authors:Heye Huang, Hao Cheng, Zhiyuan Zhou, Zijin Wang, Qichao Liu, Xiaopeng Li
Achieving rapid and effective active collision avoidance in dynamic interactive traffic remains a core challenge for autonomous driving. This paper proposes REACT (Runtime-Enabled Active Collision-avoidance Technique), a closed-loop framework that integrates risk assessment with active avoidance control. By leveraging energy transfer principles and human-vehicle-road interaction modeling, REACT dynamically quantifies runtime risk and constructs a continuous spatial risk field. The system incorporates physically grounded safety constraints such as directional risk and traffic rules to identify high-risk zones and generate feasible, interpretable avoidance behaviors. A hierarchical warning trigger strategy and lightweight system design enhance runtime efficiency while ensuring real-time responsiveness. Evaluations across four representative high-risk scenarios including car-following braking, cut-in, rear-approaching, and intersection conflict demonstrate REACT’s capability to accurately identify critical risks and execute proactive avoidance. Its risk estimation aligns closely with human driver cognition (i.e., warning lead time < 0.4 s), achieving 100% safe avoidance with zero false alarms or missed detections. Furthermore, it exhibits superior real-time performance (< 50 ms latency), strong foresight, and generalization. The lightweight architecture achieves state-of-the-art accuracy, highlighting its potential for real-time deployment in safety-critical autonomous systems.
在动态交互的交通环境中实现快速有效的主动防撞，仍然是自动驾驶的核心挑战。本文提出了REACT（运行时启用主动防撞技术），这是一个闭环框架，将风险评估与主动避免控制相结合。通过利用能量转移原理和人机路交互建模，REACT动态量化运行风险并构建连续的空间风险场。该系统结合了方向风险和交通规则等物理基础的安全约束，以识别高风险区域并产生可行、可解释的避免行为。分层警告触发策略和轻量级系统设计提高了运行效率，同时确保了实时响应能力。在四种具有代表性的高风险场景下的评估，包括跟车制动、切入、后接近和交叉冲突，证明了REACT在准确识别关键风险和执行主动避免方面的能力。其风险估计与人类驾驶员的认知紧密一致（即警告提前时间<0.4秒），实现100%的安全避免，没有误报或漏检。此外，它表现出卓越实时性能（<50毫秒延迟）、强大的预见性和泛化能力。轻量级架构实现了最先进的准确性，突显其在安全关键的自主系统中实时部署的潜力。
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PDF 22 pages, 11 figures
Summary
本文提出一种名为REACT的实时启用主动避撞技术，该技术是一种闭环框架，将风险评估与主动避障控制相结合，解决了自主驾驶在动态交互交通中实现快速有效主动避障的核心挑战。REACT利用能量转移原理和人机路交互建模，动态量化运行风险并建立连续空间风险场。它通过集成物理安全约束，如方向风险和交通规则，来识别高风险区域并生成可行、可解释的避障行为。评估结果表明，REACT能准确识别关键风险并执行主动避障，其风险估计与人类驾驶员认知一致，具有实时响应能力和优越的性能表现。
Key Takeaways
- REACT是一个实时启用主动避障的闭环框架，结合了风险评估和主动避障控制。
- 该技术利用能量转移原理和人机路交互建模来动态量化运行风险。
- REACT通过识别高风险区域并考虑物理安全约束，如方向风险和交通规则，生成可行的避障行为。
- 采用了分层警告触发策略和轻量化系统设计来提高运行效率和实时响应能力。
- 在四种典型高风险场景下的评估证明了REACT的有效性和准确性。
- REACT的风险估计与人类驾驶员的认知相符，具有极短的预警时间（< 0.4秒）。
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