I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o be r   20 20 ,   pp .   158 ~ 166   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 1 . pp 158 - 166             158       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   Hy b r i d   o r d e r   c h a r a c t e r i st i c s i n   c a r - f o l l o w i n g   b e h a v i o r       C h u n l i n Tu 1 S h e n gz h i   D u 2   1 D e pa r t m e n t   o f   C o m put e r   S y s t e m s   E ng i n e e r i ng ,   T s hw a ne   U n i v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy ,   S o ut A f r i c a   2 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   T s hw a ne   U n i v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy ,   S o ut A f r i c a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J a n   10 ,   2 020   R e v i s e Ma r   1 2 ,   20 20   A c c e pt e M ar   26 ,   202 0       T hi s   pa pe r   a d dr e s s e s   t h e   hy br i o r de r   be ha v i o r   i c a r - f o l l o w i ng   pr o c e s s e s ,   w hi c w a s   no t   r e po r t e d   i t he   e x i s t i ng   l i t e r a t u r e s .   T he   be h a v i o r   i s   s uppo r t e d   by   bo t e xpe r i m e nt a l   d a t a   a nd  t h e o r e t i c a l   s i m u l a t i o ns .   T o   de m o n s t r a t e   t h i s   be ha v i o r ,   t h e   f i r s t   o r de r   a n t h e   s e c o nd  o r de r   c a r - f o l l o w i ng   be h a v i o r s   a r e   de f i ne d.   B y   c o m pa r i ng   c a r - f o l l o w i ng   be ha v i o r s   i t he   e x i s t i ng   a na l y s t i c   m o de l s   a nd  t he   r e a l   t r a f f i c   c o nt e xt ,   t h i s   p a pe r   f i nd s   t h a t   a   s i g ni f i c a nt   a m o unt   o f   t he   s e c o nd  o r de r   c a r - f o l l o w i ng   pr o c e s s e s   i r e a l   t r a f f i c   c o nt e xt   do   no t   m a t c t h e   m o de l s .   T he   s t r uc t ur a l   m i s m a t c he s   s ug g e s t   t h e   e x i s t e nc e   o f   unm o de l l e dy na m i c s   i t he   e xi s t i ng   m e t ho ds .   I f a c t ,   t he   c a r   f o l l o w i ng  be ha v i o r   i s   de t e r m i ne by   m o r e   f a c t o r s   t ha t he   i m m e d i a t e   p r o c e e di ng   v e hi c l e .   T he r e f o r e ,   t he   e xi s t i ng   c a r - f o l l o w i ng   m o de l s   m us t   b e   i m pr o v e t o   a c c o m m o da t e   t h e s e   f a c t o r s .   T h i s   f o r m s   o ne   of   t he   m a i v a l u e s   o f   t hi s   p a pe r .   T hi s   pa p e r   t h e d e f i ne s   t he   hy br i o r de r   c a r - f o l l o w i ng   be ha v i o r   a n pr o m pt s   t o   a s s o c i a t e   t hi s   be ha v i o r   w i t t he   c o nc e r ne unm o de l l e d y na m i c s .   A   ne ur a l   ne t w o r i s   e m p l oy e t o   m o de l   s uc dy na m i c s .   T he   pr o po s e hy br i o r de r   be ha v i o r   m a t c he s   t he   f a c t   t h a t   t he   c a r - f o l l o w i ng   be ha v i o r   i s   de t e r m i ne by   m ul t i p l e   v e h i c l e s   i n s t e a d   o f   t he   i m m e di a t e   p r o c e e di ng   o ne   o nl y .   T hi s   i s   v a l ua b l e   i n   p r o v i di ng   g ui d a nc e   o t h e   i m pr o v e m e nt   o f   e xi s t i ng   m o d e l s .   Ke y w or d s :   Ca r   f o l l o w i n g   Int e l l i ge nt   t r a n s po r t   s y s t e m s   V e h i c l e   b e h a v i o m o de l l i n g   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S h e n gz hi   D u ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,     T s h w a n e   U ni v e r s i t y   of   T e c hn o l o g y ,   P r e t o ri a ,   S o ut A f r i c a .   E m a i l :   dus h e ngz hi @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   r o a a c c i de nt s   b e c o m e   s e r i o us   c h a l l e nge s   w i t h   t h e   r a p i i n c r e a s i n o f   v e h i c l e s ,   w h i c r e s ul t e i n   a   l a r ge   n um b e r   d a m a ge s .   T h e   gl o b a l   s t a t us   r e po r t e i n   2 018,   t h e r e   w e r e   a bo ut   3700  pe o pl e   l o s t   l i fe   f r o m   t h e   r o a a c c i de n t   e v e r y   da y ,   a nd  a r o un d   t e n s   m i l l i o n s   o f   i n j ur y   e ve r y   y e a r .   T h e   m a i n   c o nt r i b ut i o n   f o r   t h e s e   pr o b l e m s   c o m e s   f r o m   h um a n   f a ul t s ,   s uc h   a s   hi g h   s pe e d,   da n ge r o us   ov e r t a ki ng,   b l i nd  s po t   m i s t a ke ,   a n a l c o h o l   o r   dr ugs   i nt a ke .   T o   r e duc e   t h e   r o a a c c i de n t s ,   a   v a r i e t y   of  t e c h n o l o gi e s   a n a l go r i t hm s   w e r e   d e v e l o p e d   t o   u n d e rs t a n d   t he   t r a f f i c   f l o w   b e ha v i o [ 1 ]   a n d   a s s i s t   d ri v e rs ,   f o i ns t a nc e ,   i n t e l l i g e n t   d r i v e s y s t e m   [2],   c o l l i s i o n   a v o i da n c e   s y s t e m   [3],   a n d   b l i n d   s po t   de t e c t i o s y s t e m   [4 ],   c a r - f o l l ow i n g   m o de l   [5 ,   6],   a n s o   o n.   T h e   c a r - f o l l ow i n m o de l   i s   o n e   o f   t h e   pa rt i c ul a r   r e s e a r c h   a re a   fo r   t h e   pu r po s e   t o   c o n t r o l   t h e   de s i r e s pe e d,   pr e di c t   t h e   m o v e m e n t   o f   ve h i c l e ,   a nd  m o n i t o r   t h e   d r i v i n b e h a v i o r.   T h e   car - f o l l ow i n m o de l   c a n   a l s o   b e   us e d   i n   s e l f   dr i v i n v e h i c l e s   [7]  t a s s i t   i n   u n de r s t a ndi n t h e   b e h a v i o r   of   o t h e r   d ri v e r s   [8]  a nd  t h e   p e de s t r i a n s   [9] .   T h e r e   a r e   n um b e r s   o f   c a r - f o l l ow i n m o de l s   w e r e   pe r f o r m e d,   w h i c h   de s c ri b e   h o w   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   c h a n ge s   t h e   r e l a t i v e   s pe e a n po s i t i o n   w i t h   t h e   pr o c e e di n v e h i c l e .   T h e   e a rl i e s t   n o nl i n e a r   c a r - fo l l ow i n m o de l s   [5 ,   10 w e r e   pr o po s e ove r   s i xt y   y e a r s .   A f t e r   t h e n ,   a   v a r i e t y   of   c a r - f o l l ow i n m o de l s   [11]   w e r e   de v e l o pe t h a t   a r e   h e l pf ul   t o   de t e r m i n e   t h e   a c c e l e ra t i o n   w i t h   t h e   c o n s i de r a t i o n   o f   t h e   r e l a t i v e   s i t ua t i o n   (l a n e ,   s pe e a n di s t a n c e   w i t h   t h e   l e a d i n v e h i c l e ) .   A   l a n e   c ha n gi ng  m o de l   w a s   pr o po s e [12]  t o   h e l d r i v e r s   m a ke   c o rr e c t   l a n e   de c i s i o b a s e o n   p r e di c t e d r i v i n b e ha v i r o   o f   o t h e r   v e h i c l e s ,   s uc h   a s   t h e   di s t a n c e ,   a c c e l e r a t i o n   o r   de c e l e ra t i o n ,   o ri e nt a t i o n,   a n d   t h e   l a n e   t h e y   a re   us i n g.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H y br i d   or de r   c har a c t e r i s t i c s   i n   c ar - f ol l ow i ng  be h av i or   ( Chu nl i ng   T u )   159   T h e   c a r - f o l l ow i n m o de l   c a n   b e   c a t e go r i z e i n t o   ph y s i c a l - ba s e m o de l s   a n l e a rn i ng - b a s e m o de l s   [13].   T h e   p h y s i c a l - b a s e m o de l s   a r e   us e t o   p r e s e n t   t h e   b e ha v i o r   o f   dr i v e r s   w i t u n k n o w n   p a r a m e t e v a l ue s     T h e s e   pa ra m e t e r s   ha v e   s pe c i a l   p h y s i c a l   m e a n i n a n c a b e   e s t i m a t e b a s e o n   t h e   ob s e r t a t i o n   d a t a ,   s uc h   a s   K a l m a n   f i l t e r   [14] ,   P a rt i c l e   f i l t e r i ng   [1 5],   v a ri a b l e   s t r uc t ur e p i e c e   w i s e   l i n e a (V S - P W L m o de l   [16]   a n B a y e s i a m e t h o ds   [ 17] .   I t hi s   w a y ,   i t   i s   e a s i e r   t o   m o de l   c e r t a i a n d   l i n e a r   b e h a v i o r.   T h e   l e a ni n g - b a s e m o de l s   c a n   l e a rn  a   d ri v e r ’s   b e h a v i o r   b a s e o n   t r a i n i ng  f r o m   t h e   c a r - f o l l ow i n d a t a .   T h e s e   m o de l s   a r e   po pul a r l y   de ve l o pe b a s e o n   m a c h i n e   l e a rni n g   a n d   de e l e a rni n g   [18 ,   1 9].   In  t hi s   pa pe r,   t h e   f i r s t   o r de r ,   s e c o n o r de r   a nd  h y b r i o r d e r   c a r - f o l l ow i n g   p r o c e s s e s   a r e   de f i n e d.     By   c o m pa ri s o n,   s o m e   i n t e r e s t i ng  f i n d i n gs   a r e   a c hi e v e w h i c h   de m o n s t ra t e   s i g n i f i c a nt   m i s m a t c h   b e t w e e n   t h e   e xi s t i n c a r - f o l l ow i n m o de l s   [ 20 2 1 a n r e a l   t r a f f i c   da t a   [2 2 ],   w h e n   t h e   s e c o n o r de r   c a r - f o l l ow i n g   p r o c e s s   i s   c o n c e r n e d .   T hi s   pa pe r   p r o v i de s   a n   i n s i g h t   v e i w   o n   t h e   c h a l l e n ge s   of   e xi t i n m o de l s   w h e n   t h e   h i g h e r   o rde c a r - f o l l o w i n b e h a v i o r   i s   c o n c e rn e d.   F u r t h e rm o r e ,   t h e   c o n c e pt   of   h y b r i o r de r   c a r - f o l l o w i n b e h a v i o r   de f i n e i n   t hi s   pa pe r   pr o v i de s   a   gui da n c e   o n   t h e   i m p r o v e m e n t   o f   t h e   e xi s t i n g   car - f o l l ow i n m o de l s ,   w h e r e   t h e   e ffe c t s   of   m ul t i pl e   v e h i c l e s   o n   t h e   s ub j e c t   c a r   m us t   b e   c o n s i de r e i n s t e a o f   o n l y   t h e   i m m e di a t e   l e a d i n g   o n e   a s   pr e v i o us   m o de l s   a r e   us i n g .   A   B P   n e ur a l   n e t w o r i s   t r a i n e t o   m o de l   t h e   h y b r i o r de r   c a r   f o l l ow i n b e h a v i o r ,   w h i c h   v a l i da t e s   t h e   h y b r i o r de i de a .       2.   R ELEV A N R ES EA R C H   2. 1 .     D atab as e   fo r   v e h i c l e   d r i v i n p r o fl e s   i n   p u b l i c   tr af fi c   c o n te x t   It   i s   i m po r t a n t   t o   v a l i da t e   t h e   m a t h e m a t i c a l   a nd  p h y s i c a l   c a r - f o l l o w i n m o de l s   us i n r e a l   t ra f f i c   da t a .   T h e   da t a   s e t   [2 3 i s   us e i n   t h i s   p a pe r   f o r   t h i s   pu r po s e ,   w h i c h   w a s   c a pt u r e o n   t h e   r e a l w o r l h i g h w a y   t r a f f i c   by   t h e   n e xt   ge n e ra t i o n   s i m ul a t i o n   (N G S IM pr o g r a m   i n   t h e   D e pa r t m e nt   o T ra n s po rt a t i o n   F e de ra l   H i g hw a y   A d m i ni s t r a t i o n ,   U S A .   T he   d a t a s e t   c o nt a i ns   c o m p re he ns i v e   v a ri a b l e s   o f   v e hi c l e s   d ri v i ng   o t he   s pe c i f i c   hi g h w a y ,   i n c l u di n g   t h e   c a r s   s pe e d,   s p a c i n g ,   a c c e l e r a t i o n,   po s i t i o n ,   l a n e s ,   e t c .     2. 2 .   I n d i v i d u al   c ar - fo l l o w i n m o d e l s   T h e   e a rl i e s t   g a z i s - h e rm a n - r o t h e r y   (G H R m o d e l   [24]  o n   i n di v i du a l   c a r - f o l l o w i n b e h a v i o r   w a s   r e po rt e o ve r   60  y e a r s ,   b a s e o n   t ra f f i c   f l ow   a n d r i v i n b e ha v i o r .   T h e   G H R   [24]  m o de l   m i g h t   b e   t h e   m o s t   po pul a r l y   c o n s i de r e t o o l   t o   de s c r i b e   t h e   n o n l i n e a r   c a r - f o l l ow i n b e h a v i o r   b e t w e e n   i n di v i du a l   c a r s ,   t ha t   i s ,   t h e   f o l l ow i n c a r   a nd  t h e   p r o c e e di n c a r.   T h e n   v a r i o us   m o de l s   ha v e   be e n   de v e l o pe i n s pi r e b y   t h i s   i de a .   T h e   G H R   m o de l   a s s o c i a t e s   t h e   a c c e l e r a t i o n   o r   de c e l e r a t i o n   w i t h   t h e   r e l a t i v e   s pe e a n s p a c e   be t w e e n     t h e   s ub j e c t   c a a nd   t he   l e a d i ng   c a r.   A s   s ho w i ( 1 )   s ho w s   ho w   t he   a c c e l e ra t i o o f   t he   f o l l o w i ng   c a r   i s   d e t e rm i ne d   b y   i t s   o w v e l o c i t y   a nd   t he   s t a t u s   ( t he   d i s t a nc e   a nd   t he   re l e v a nt   s p e e d   w i t t he   l e a d i ng   c a r)   i n   t he   G H R   m o de l .             (       )     (         (       ) )   (     (   )           (   ) ) (     (   )           (   ) )     (1)     w h e r e   n+ 1   i s   t h e   s ub j e c t   c a r ,   n   i s   t h e   p r o c e e di n c a r,   C m   a n L   a r e   c o n s t a n t   p a ra m e t e r s .   S i n c e   p r o po s e d,     t h e   G H R   m o de l   h a s   go t   v a r i o us   i m p r o v e m e n t s ,   w h i c f o r m   t h e   f a m i l y   of   G H R   m o de l s .     T h e   i nt e l l i ge nt   d r i v e m o de l   (ID M )   [25]   de s c ri b e s   t h e   dy n a m i c s   o f   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   i (2) .                 (     (         )     (     (           )     )   )   (2)         (           )                             (3)     T h e   ID M   m o de l   i s   a   s upe r po s i t i o n   o f   a c c e l e r a t i o n   a n de c e l e ra t i o n   a c c o r di n t o   t h e   de s i r e di s t a n c e   s *,   w h i c h   i s   m o r e   c l o s e   t o   t h e   r e a l   d ri v i n b e h a v i o r.   T h e r e f or e ,   t h e   ID M   i s   c o m m o n l y   us e fo r   gr o up  v e h i c l e   i n t e r a c t i o n   s i m u l a t i o n .     2. 3 .   Th e   m o ti v ati o n   o th i s   r e s e ar c h   It   w a s   c o m m o n l y   c o n s i de r e i t h e   e xi s t i n g   c a r - f o l l ow i n g   m o de l s ,   t ha t   t h e   d r i v e r ' s   b e h a v o i r   o   t h e   s ubj e c t   v e h i c l e   r e l i e s   o n l y   o n   t h e   s t a t us   o t h e   pr o c e e d i n v e h i c l e ,   w h i c h   m a i nl y   i n c l ude   t h e   r e l e v a n t   v e l o c i t y   a n di s t a n c e   be t w e e n   t h e   t w o   ve h i c l e s .   H ow e v e r ,   dr i v e r s   do   n o t   o n l y   r e l y   o n   t h e   s i n gl e   v e h i c l e   i m m e di a t l y   pr o c e e di n t h e   s ub j e c t   ve h i c l e .   T h e r e   a r e   s i gni f i c a nt   i m pa c t s   o n   t h e   d r i v i n b e h a v i o r   f r o m     t h e   s t a t us   o f   v e h i c l e s   b e fo r e   t h e   p r o c e e di n g   o n e   a n d   e v e n   t h e   o n e s   b e h i n d   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e .   In   t hi s   pa pe r ,   t hi s   c h a ra c t e r i s t i c s   of  dr i v i n b e h a v i o r   i s   re fe r r e a s   h y b r i o r de r   c a r - f o l l ow i n g   pr o c e s s ,   w h i c h   m e a n s   i t   m i g ht   n o t   b e   pr e s e nt e by   a   s i ngl e   f i r s t   o r de r   m o de l   o r   a   h i g h e r   o r de r   m o de l   f o r m e by   c a s c a di n m ut i pl e   f i r s t   o rde m o de l s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     158   -   166   160   3.   TH E   P R O P O S ED   M ET H O D     T h i s   s e c t i o n   a i m s   t o   de m o n s t r a t e   t h e   f i r s t   o r de r   a n s e c o n o r de r   m o de l   of   c a r - f o l l ow i n b e h a v i o r .   T h e n   t h e   a g r e e m e n t s   a nd  di s a g r e e m e nt   a r e   de pi c t e b e t w e e n   t h e   e xi s t i n m o de l s   a n r e a l   w o r l c a s e s ,   w h e n   t h e   f i r s t   o r de r   a n d   t h e   s e c o n o rde c a r - f o l l ow i n b e ha v i o r   a re   c o n c e r n e d.   T h e   s t r uc t u ra l   m i s m a t c h e s   b e t w e e n   r e a l   t ra f f i c   da t a   a n e xi s t i n m o de l s   w i l l   b e   ob s e r v e w h e t h e   f i r s t   o r de r   a nd  t h e   s e c o n o r de r   m o de l s   a r e   c o n c e r n e d.   T h i s   d r a w s   fo r t h   t h e   e xi s t e n c e   of   h y b r i o r d e r   u n m o de l l e dy n a m i c s   i n   t h e   c a r - f o l l o w i n b e h a v i o r ,   w h i c h   s ugge s t s   t h e   h y b r i o rde c a r - f o l l ow i n g   b e h a v i o r   s h o ul b e   c o n s i de r e i t h e   m o de l s .     3. 1 .   Th e   f i r s t   an d   th e   s e c o n d   o r d e r   c a r - fo l l o w i n b e h av i o r   F o r   t h e   s a ke   o f   c l a r i t y ,   a s s um e   t hr e e   v e h i c l e s   dri v i n i n   t h e   s a m e   l a n e   a s   s h o w n   i F i g u r e   1,   w h e r e   V   r e p r e s e nt s   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e .   V a n d   V a r e   t h e   p r o c e e di n g   v e h i c l e s   o f   V .   F r o m   t h e   v i e w   po i n t   o f   e x i s t i ng   car - f o l l o w i ng   m o de l s ,   V   f o l l o w s   V 1 ,   a nd   V 1   f o l l o w s   V 2 ,   w hi c f o rm s   a   f o l l o w e r - l e a de c ha i V - V1 - V 2 .             F i g u r e   1 .   P r o c e e di n v e hi c l e s   a n d   f o l l ow i n v e hi c l e s   i t h e   s a m e   l a n e       fi r s t   o r de r   c a r - f o l l o w i n p r o c e s s   c a n   b e   de f i n e a s   t h e   b e ha v i o r   o f   t h e   s ub j e c t   ve h i c l e   f o l l ow i n t h e   i m m e di a t e   p r o c e e di n v e h i c l e ,   fo r   i n s t a n c e   t h e   pr o c e s s e s   of  V   fo l l ow i n V 1,   a nd  V f o l l ow i n V a r e   fi r s t   o rde r   c a r - f o l l ow i n b e h a v i o r.   F r o m   t h e   f o l l ow e r - le a d e r   c ha i n,   o n e   f i n ds   t h a t   t h e   s t a t us ( di s t a n c e   a n r e l a t i v e   v e l oc i t y of   V de t e r m i n e s   t h e   d r i v i n g   b e h a v i o r   o f   V 1,   a n V 1   a f f e c t s   V .   F i na l l y ,   t h e   s t a t us   o f   V a r e   t r a n s f e rr e t o   t h e   dri v i n b e h a v i o r   o f   V .   T h e r e f o r e ,   t h e   s e c o n o r de r   c a r - f o l l ow i n b e h a v i o r   de s c r i b e s   h ow   t h e   s ubj e c t   v e h i c l e   V   dr i v i ng  b e h a v i o r   i s   de t e r m i n e by   t h e   s t a t us   of   V 2   (t h e   v e h i c l e   r u nni n b e fo r e   i t s   i m m e di a t e   p r o c e e di n v e h i c l e ).   F o i n s t a n c e ,   i n   F i gu r e   1 ,   t he   pr o c e s s   t ha t   t h e   s t a t us   o f   V e ffe c t s   t h e   d ri v i n b e h a v i o r   of   V   i s   a   s e c o n d   o r de r   c a r - f o l l o w i n p r o c e s s .   In   t h e   s i m i l a r   w a y ,   e v e n   h i g h e r   o rde r   c a r - f o l l ow i n g   pr o c e s s e s   c a b e   de fi n e d.       3. 2 .   I d e al   s e c o n d   o r d e r   c a r - fo l l o w i n u s i n e x i s ti n g   m o d e l s   b c as c ad i n g   tw o   fi r s t   o r d e r   p r o c e s s e s   T h i s   s e c t i o n   a i m s   t o   de m o n s t ra t e   t h e   f e a s i b i l i t y   of   us i n e xi s t i n m o de l s   t o   de s c r i b e   t h e   h i g h e r   o r de c a r - f o l l o w i n pr o c e s s e s ,   by   c a s c a di ng  f i r s t   o rde r   c a r - f o l l o w i n p r o c e s s e s .   T h e   r e a l   t ra f f i c   da t a   i s   us e t v a l i da t e   t h e   f e a s i b i l i t y .   T h e   f i r s t   e xpe r i m e nt   i s   t o   de m o n s t ra t e   a   s e c o n o r de r   c a r - f o l l ow i n b e h a v i o r   us i ng  t h e   G H R   m o de l ,   by   c a s c a di n t w o   o f   s u c h   p r o c e s s e s .   T he   dri v i ng  p r o f i l e   (s pe e a nd  m e di a l   po s i t i o n   i   t h e   l a n e o f   V i s   ob t a i n e f r o m   a   v e h i c l e   i n   r e a l   t ra f f i c .   T h e n   t h e   G H R   m o de l   i s   a ppl i e t o   de t e r m i n e   t   h e   d r i v i n b e ha v i o r   o f   V 1,   a n t h e   V d r i v i n p r o f i l e   ge n e r e a t e s   t h e   o n e   of   V   us i n t h e   s a m e   m o de l .     A s   s h ow n   i n   F i gu r e   2 (a ) ,   w h e r e   t h e   f i r s t   o r de r   f o l l ow i n g   pr o c e s s   s h ow s   t h e   di s t a n c e   (∆ P )   a n r e l a t i v e   v e l o c i t y   ( V b e t w e e n   V 1   a n V 2 ,   a n t h e   s e c o n o r de r   f o l l ow i n p r o c e s s   i s   a bo ut   t h e   V   a n V 2.     F r o m   F i gu r e   2 ( a ) ,   o n e   f i n ds   t h e   s t a t us   t ra n s f o r m a t i o f r o m   V t o   V   a n t h e   o n e   f r o m   V t o   V   a r e   c l o s e l y   r e l e v a nt (t h e   s i m i l a r   s h a pe   o f   P - V   c ur v e s ).   In   f a c t ,   i n   t h e   s e c o n o r de r   f o l l ow i n p r o c e s s ,   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   V   j us t   e n l a r ge s   t h e   r a nge   o f   s t a t us   de v i a t i o n,   w h i l e   k e e pi n g   t h e   b a s i c   d ri v i n p r o f i l e s   of   V 2.     T h e   s e c o n e xpe r i m e n t   c o n s i de r s   t h e   c o m m o n l y   r e c o gn i z e ID M   m o de l .   F i gur e   2(b )   s h o w s   t h e   f i r s t   o r de r   a n t h e   s e c o n o r de r   f o l l ow i n p r o c e s s e s   (V 1 - V a nd  V - V r e s pe c t i v e l y )   i n   ID M   m o de l .   S i m i l a r   t   t h e   G H R   m o d e l ,   t h e   t ra n s f o r m a t i o n   o f   ve h i c l e   s t a t us   i n   t h e   s e c o n o r de r   f o l l o w i n p r o c e s s   (V - V 2)  e n l a r ge s   t h e   f i r s t   o rde f o l l ow i n b e ha v i o r   (V 1 - V 2)  b ut   ke e pi n t h e   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   d r i v i n g   p r o f i l e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H y br i d   or de r   c har a c t e r i s t i c s   i n   c ar - f ol l ow i ng  be h av i or   ( Chu nl i ng   T u )   161     (a )     (b )     F i gu r e   2 .   Ide a l   f i r s t   o r de a n d   c a s c a de   s e c o n o rde f o l l ow i ng  p r o c e s s e s es (a )   G H R   m o de l ,   (b )   ID M   m o de l       3. 3 .   S om e   r e al   w o r l d   c as e s   s u p p o r th e   i d e al   c as c ad i n g   f i r s t   o r d e r   fo l l o w i n p r o c e s s e s   A f t e r   de m o n s t ra t e   t h e   v e h i c l e   s t a t us   t r a n s f o r m a t i o n   i n   s e c o n o r de r   c a r - f o l l o w i n b e h a v i o r   b a s e o n   m o de l s ,   t hi s   s e c t i o n   a i m s   t o   v a l i da t e   i f   t h e   s i m i l a p h e n o m e na   i s   s uppo rt e by   r e a l   w o r l d   da t a   a s   w e l l .   I n   t h i s   w a y ,   w e   c a n   v a l i da t e   t h e   f e a s i b i l i t y   of   t h e   m o de l s .   T o w a rds   t o   t h i s   pu r po s e ,   t h e   d a t a   s e t   [2 2 i s   u t i l i z e d .     T he   i d e n t i t y   nu m b e o f   a   v e hi c l e   i t he   d a t a   s e t   i s   u s e d   t o   i d e n t i f y   t he   v e hi c l e ,   f o e x a m p l e ,   # 1   m e a n s   t h e   v e h i c l e   i t h e   da t a   s e t   ha v i n t h e   ID   n u m b e r   1.   T h e   f o l l ow e r - l e a de r   r e l a t i o n s hi b e t w e e n   t h e   s ub j e c t   ve h i c l e   a n d     t h e   pr o c e e di n v e h i c l e   i s   e xt r a c t e f r o m   t h e   da t a   s e t .   T h e n   t h e   r e l e v a n t   v e l o c i t y   (∆ V a n d i s t a n c e   (∆ P a r e   c a l c ul a t e b e t w e e n   a   v e h i c l e   a n i t s   i m m e di a t e   p r o c e e di n g   v e h i c l e   (fo r   t h e   f i r s t   o r de r   f o l l o w i n p r o c e s s ),     a n t h e   v e h i c l e   i m m e di a t e l y   pr o c e e di n t h e   p r o c e e di n o n e   ( fo r   t h e   s e c o n o r de r   f o l l o w i n p r o c e s s ).   F i r s t l y ,   s o m e   c a s e s   a r e   de m o n s t ra t e t ha t   s t r o n gl y   s uppo r t   t h e   i de a l   s e c o n o r de r   f o l l ow i n by   c a s c a di n f i r s t   o r de r   f o l l ow i n pr o c e s s e s .   In   t h e   da t a   s e t ,   t h e   v e h i c l e   w i t h   ID   36(de n o t e a s   ve h i c l e   #36,     t h e   s a m e   f o r   t h e   r e s t   o f   t h e   p a pe r a r e   f o l l ow i n v e h i c l e   # 24,   a n d   #24   f o l l ow i n #21 ,   t h e y   fo r m   t h e   f o l l ow e r - l e a de r   c ha i n   #36 - #2 4 - #21 .   F o r   de t a i l s   a b o ut   t h e   da t a   pl e a s e   r e f e r   t o   t h e   da t a   s e t .   V e r y   s i m i l a r   r e l a t i o n s h i i s   di s c ov e r e a s   w e   di us i n t h e   i de a l   m o de l s ,   w h e r e   v e h i c l e   #36  i s   c l o s e l y   d e t e r m i n e by   #24  a n #24  c l o s e l y   r e l i e s   o #21 ,   s o   a l l   o f   t h e m   a r e   ke e pi ng  s i m pl e   d ri v i n p r o fi l e   a s   s h o w n   i F i g u r e   3(a ) .   F i gu r e   3(b )   s h o w s   m o r e   c o m pl e fo l l ow i n b e h a v i o r   i n   t h e   f o l l ow e r - l e a de r   c ha i n   #95 - #170 - #166 .   T h e   v e h i c l e   r e l e v a nt   s t a t us   a l s o   ke e ps   h i g h   s i m i l a ri t y .   In   F i gu r e   5 ,   t h e   s e c o n o r de r   f o l l ow i n s h o w s   t h e   t y pi c a l   e n l a r g i n c ha ra c t e ri s t i c s   a s   t h e   f i n d i n gs   o b t a i n e d   i t h e   i de a l   m o de l s .   T o   m a ke   t h e   s t a t us   t ra n s f e r m a t i o n   m o r e   c l e a r ,   t he   f o l l ow e r - l e a de r   c ha i n   #63 - #5 0 - #39  i s   s e l e c t e d   w h e r e   t h e   f i r s t   o r de r   a nd  t h e   s e c o n o r de r   f o l l ow i n p r o c e s s e s   a r e   r e l a t i v e l y   f a r .   A s   s h o w n   i n   F i gu r e   4( a ) ,     o n e   f i n ds   t h e   di s t ri b ut i o n   o f   t h e   P - V   o b s e r v a t i o n s   a r e   f a i rl y   e n l a rge w i t h   s i m i l a s c a l e .   A l l   o f   t h e s e   e xpe r i m e nt s   s h o w   t h e   s t r o n l i n b e t w e e n   t h e   f i r s t   o r de r   f o l l ow i n a nd  t h e   s e c o n o r de r   f o l l ow i n p r o c e s s e s .   In  t h e s e   c a s e s ,   t h e   e xi s t i n m o de l s   do   w e l l   m a t c h   w i t t h e   r e a l   t ra f f i c   da t a .         (a )     (b )     F i gu r e   3 F ri s t   o r de a n s e c o n o r de f o l l ow i n g   b e h a v i o ur s (a a   s i m p l e   e xa m pl e ,   (b )   a   c o m pl e x   e xa m p l e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     158   -   166   162     (a )     (b )     F i gu r e   4 .   T h e   s t a t us   t ra n s f e r m a t i o n   b e t w e e n   t h e 1s t   o rde a nd  t h e   2 n d   o r de r   f o l l o w i n p r o c e s s e s   (a m a t c h e t ra n s f e r m a t i o n ,   (b d i s m a t c h e t ra n s f e r m a t i o n       3. 4 .   S tr u c tu r al   m i s m atc h i n o m o d e l s   i n   r e a l   w o r l d   d ata   W h i l e   s o m e   r e a l   w o r l c a s e s   s uppo r t   t h e   c a s c a di ng  f i r s t   o r de r   c a r - f o l l o w i n p r o c e s s e s ,   t h e r e   a r e   m o r e   c a s e s   a ga i n s t   t h i s   c o n c e pt   by   s i gn i f i c a n t   m i s m a t c h e s   be t w e e n   t h e   f i r s t   o r de r   a n t h e   s e c o n o r de fo l l ow i n p r o c e s s e s .   T h i s   s e c t i o n   a i m s   t o   de pi c t   s o m e   of   t h e s e   c a s e s ,   a nd  p r o v i de   s o m e   c l ue s   of   po s s i b l e   r e a s o n s   o f   t h e   m i s m a t c h e s .   F i gu r e   4(b )   de pi c t s   t h e   r e l e v a n t   dri v i ng  p r o f i l e s   ( P - ∆V o f   t h e   fo l l ow e r - l e a de c h a i n   #5 9 - #39 - #17,   w h e r e   t h e   l e f t   h a l f   o f   t h e   f i r s t   o r de r   a nd  t h e   s e c o n o rde f o l l ow i n p r o f i l e s   (t h e   s e c t i o n s   e nc i rc u l a t e d )   s ho w   s i g ni f i c a nt   s t ru c t u ra l   m i s m a t c h,   a l t ho u g t he   ri g ht   p a r t s   ha v e   s o m e   s i m i l a ri t y .   T hi s   o b s e r v a t i o m e a n s   t h e r e   m us t   e xi s t   o t h e r   f a c t o r s   s i g ni f i c a nt l y   a ff e c t   t he   dr i v i n b e ha v i o r   o f   t h e   s ub j e c t   ve h i c l e   (#59) ,     fo r   i n s t a n c e ,   t h e   i m p a c t s   f r o m   o t h e r   v e h i c l e s   i n s t e a o f   t h e   i m m e di a t e   p r o c e e di n o n e   o nl y .   F i gur e   5( a )   a nd  F i gu r e   5(b )   s h o w   e v e n   m o r e   a n d   s t r o n ge s t ruc t u r a l   m i s m a t c h e s .   S uc h   o b s e r v a t i o n s   a r e   c o m m o n l y   s upp o r t e by   t h e   c o n c e r n e da t a   s e t .   I t   i s   v e r y   i n t e r e s t i n g ,   b e c a us e   i t   i m pl i e s   t h a t   by   c a s c a di ng  m u l t i pl e   f i r s t   o r de r   f o l l o w i n pr o c e s s e s   c a nn o t   de s c r i b e   r e a l   w o r l s e c o n o r   hi g h e r   o r de r   c a r - f o l l o w i n b e h a v i o r   i n   m o s t   c a s e s .   T h e r e f o r e ,   t h e   hi g h e r   o r de r   c a r - f o l l ow i n m o de l   s h o ul b e   re c o n s i de r e t o   a dd r e s s   t h e s e   s t r uc t u ra l   m i s m a t c h .         (a )     (b )     F i gu r e   5 C a f o l l ow i n b e ha v i o r   w i t u n m o de l l e dy n a m i c s (a )   a   c o m pl e c a s e ,   (b a   s i m pl e   c a s e       3. 5 .   H yb r i d   o r d e r   u n c e r t ai n ti e s   E xc e pt   fo r   t h e   c a s e s   s upp o r t i ng  t h e   c a s c a di n f i r s t   o rde r   c a r - f o l l o w i n pr o c e s s e s ,   m o r e   po pul a c a s e s   c o n t a i n i ng  s i g ni f i c a n t   s t r uc t u ra l   m i s m a t c h e s   b e t w e e t h e   f i r s t   o r de a nd  t h e   s e c o n o r de f o l l ow i n m o de s .   T h e s e   m i s m a t c h e s   hi n t   t h e   e xi s t e n c e   o f   o t h e r   f a c t o rs   t h a t   a f fe c t   t h e   d r i v i n b e ha v i o r   o f   t h e   s ub j e c t   v e hi c l e ,   w h i c c a n no t   b e   m o d e l l e d   b y   c a s c a d i n g   m u l t i p l e   f i r s t   o rd e f o l l o w i n g   p ro c e s s e s .   F u r t h e r m o re ,   t he   e f fe c t   f r o m   e a c h   f a c t o r   a r e   n o t   s uppo s e t o   be   l i n e a rl y   i n de pe nd e n t .   T h e r e fo r e ,   h y b r i o r de r   dy n a m i c s   e xi s t   i n     t h e   c a r - f o l l o w i n b e h a v i o r ,   w hi c h   n e e de e pe r   i n s i g h t   a na l y t i c   m o de l .   A   pr o duc t i o n   f r o m   n o n l i n e a rl y   de pe n de nt   i m p a c t s   f r o m   m o r e   v e h i c l e s   a n o t h e r   f a c t o r s ,   s uc h   a s   t h e   r o a c o n d i t i o n   a nd  c o m pr e h e n s i v e   a m b i e nt   i n f l ue n c e s ,   a r e   n e e de f o r   r e a s o na b l y   m o de l l i n g   t h e   c o m pl e c a r - f o l l o w i n na t u r e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H y br i d   or de r   c har a c t e r i s t i c s   i n   c ar - f ol l ow i ng  be h av i or   ( Chu nl i ng   T u )   163   A   s i m pl i f i c a i t o n   c a n   b e   c o n s i de r e f o r   t h e   pu r po s e   of   r e a s o n a b l y   m o d e l l i n t h e   e xi s t e n c e   of  m ul t i pl e   f a c t o r s   a f fe c t   t h e   d r i v i n g   p r o f i l e ,   by   c o n t a i ni n o n l y   ve h i c l e s   dr i v i n c l o s e   t o   t h e   s ub j e c t   ve h i c l e ,   w i t h o ut   o t h e r   a m b i e n t   i n f l ue n c e s .   F o r   i n s t a n c e ,   t h e   c o n t ri b ut i o n s   f r o m   m u l t i pl e   o r de r   f o l l ow i n b e h a v i o r   ( t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   de t e r m i n e s   t h e   d r i v i n g   p r o f i l e   by   c o n s i de ri n m u l t i p l e   v e h i c l e s   a r o un d)   s h o ul b e   c o n s i de r e i n   s uc h   m o de l ,   w h e r e by   t h e   h y b r i o r de r   c o n c e pt   e m b e d s .   In   s uc h   m o de l ,   t h e   s ubj e c t   ve h i c l e   dri v i n p r o f i l e   s h o ul b e   a   m i xt u r e   o f   di f f e r e n t   o r de r   m o de l s .     3. 6 .   A   n e u r al   n e tw o r k   m o d e l   fo r   h yb r i d   o r d e r   c a r   fo l l o w i n b e h av i o r   F r o m   t h e   s t r uc t ua l   m i s m a t c h   o e xi s t i n c a r   f o l l ow i n m o de l s ,   t h e   h y b r i o r de r   b e h a v i o r   i s   ob s e r ve d.   M ul t i p l e   pa ra m e t e r s   s h o ul d   b e   c o n s i de r e d   t o   de t e m i n e   t h e   d r i v i n g   b e h a v i o r   o f   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e ,   i n s t e a o o n l y   t h e   dr i v i n p r o f i l e   of  t h e   i m m e di a t e   pr o c e e di n v e h i c l e .   T hi s   by b r i o r de r   b e h a v i o r   c a n   b e   r e p r e s e n t e d   by   a   m u l t i pl e   v a ri a b l e   f un c t i o s h o w n   i t h e   (4 ).           (                                   )   (4)     w h e r e         a n d       a r e   i s   t h e   a c c e l e r a t i o n ,   po s i t i o n   a n d   v e l oc i t y   of   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e ,   r e s pe c t i v e l y .     T h e   s ub s c r i pt   a nd  i n d i c a t e   t h e   i m m e di a t e   pr o c e e di n g   ve h i c l e   a n t h e   o n e   e ve n   pr o c e e di n g,   r e s pe c t i v e l y .   In   f a c t ,   t h e r e   c a n   b e   m a n y   m o r e   v a r i a l b e s   c o n s i de r e i n   t h i s   f u n c t i o n,   t ha t   i s ,   a n y   f a c t o r s   a c t ua l y   a f fe c t   t h e   d r i v i n g   b e h a v i o o f   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   s h o ul d   b e   i n c l u de d.   T h e                   c a a l s o   b e   r e pl a c e by     t h e   di s t a n c e s   b e t w e e n   v e h i c l e s .     A s   t h e   l i s t   o f   pa r a m e t e r s   i n   t h e   f un c t i o n   o f   (4),   i t   i s   di f f i c ul t   t o   e xpl i c i t l y   d e r i v e   t h e   dri v i n b e h a v i o r   a n a l i s t i c l y .   T hi s   p a pe r   e m p l oy s   a   3 - l a y e r   b a c kpr o pa g r a t i o n ue rua l   n e t w o r t o   m o de l   t h e   p r o po s e h y b r i o r de r   b e h a v i o r,   w i t h   t h e   pu r po s e   o s i m pl y   de m o n s t ra t e   t h e   po t e n t i a l   i m p r o v e m e n t   i f   t h e   i de a   o h y b r i o r de c a n   b e   i n t r o duc e t o   t h e   c a r   f o l l o w i n b e h a v i o r   m o de l l i n g .   F i gu r e   6   de pi c t s   t h e   3 - l a y e r   n e u ra l   n e t w o r w i t h   i np ut ,   1 hi dde ne u r o ns ,   t he   hi dde n e u r o ns   ha v e   s i g m o i f u n c t i o n s .   T h e   a l go ri t hm   i nd i c a t e d .     T h e   L e v e n b e rg - M a rq u a rd t   t ra i ni ng   a l go ri t hm   i s   us e t o   t ra i t h e   n e t w o r k .   O b v i o us l y ,   t hi s   ne u ra l   n e t w o r k   o nl y   a i m s   t o   v a l i d a t e   t he   h y b ri o r de r   i de a .   M o r e   v a ri a b l e s   s h o u l b e   c o n s i de r e f o r   m o r e   r e l i a b l e   pe r f o rm a n c e .     T hi s   p a pe r   o nl y   us e s   t h e   d ri v i ng  p ro f i l e s   o f   t h e   i m m e d i a t e   p r o c e e di ng  v e h i c l e   a nd  i t s   p r o c e e d i ng  o n e .   I n   f a c t ,   o t h e v e hi c l e s ,   r o a d   c o nd i t i o n,   e v e t he   d ri v e r’ s   d ri v i ng   ha b i t   a nd   m e nt a l   s t a t us   s h o u l d   b e   c o n s i de r e d .       S i g m d S i g m d m i n m a x S i g m d p p 1 p 2 v v 1 v 2 a     F i gu r e   6 Th e   B P   n e t w o r m o de l l i ng  h y b r i o rde b e h a v i o r       4.   R ES U LTS   A N D   D ISCUSSIO N   T h e   r e a l   t r a f f i c   da t a   f r o m   t h e   da t a   s e t   [2 2 i s   us e t o   v a l i d a t e   t h e   m o de l l i n c a pc i t y   of   t h e   s e c o n d   o r de r   G H R   m o de l   a n t h e   p r o po s e h y b r i o r de r   m o de l .   T h e   a c c ura c y   of   pr e di c t i o n   o n   t h e   s ub j e c t   ve h i c l e   v e l o c i t y   a n po s i t i o n   i s   us e a s   t h e   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i ng  t h e   di f f e r e n t   m o de l s .   T h e   a c c e l e r a t i o o f   t h e   s ub j e c t   ve h i c l e   i s   p r e di c t e b y   t h e s e   m o de l s   a n d   t h e n   i nt e g r a t e t o   o b t a i t h e   v e l oc i t y   a n po s i t i o n.   E xpe r i m e nt s   a r e   de s i g n e by   c o n s i de ri n g   t h e   d i f f e r e n t   dri v i ng  s t y l e s   c o m m o n l y   e xpe r i e n c e d,   i nc l u d i n g   s p e e d i n g   u p ,   m a i n i ng   s p e e d ,   b r a k i n g   a n d   u r g e n t   b r a k i n g .   T h e   re a l   v e l o c i t y   o f   t he   l e a d i n g   v e hi c l e   i s   u s e d   a t he   g ro u n d   t r u t h ,   w h i c i s   u s e d   t o   v a l i d a t e   t he   p re d i c t i o c a p a c i t y   o f   t he   c o m p a r e d   m o d e l s .   F i g u re s   7 ( a a n 7 (b de m o n s t r a t e   t h e   pr e di c t i o n   o dr i v i n v e l oc i t y   a n po s i t i o n   of   t h e   s ubj e c t   v e h i c l e .   F r o m   F i gu r e   7 ,   o n e   f i n ds   t h a t   t he   hy b ri d   o r d e r   m o d e l   c a p t u re d   t he   p a t t e r n   o f   v e l o c i t y   a n d   p o s i t i o n ,   w i t h   s m a l l e r   e r ro r   t o   t h e   g ro u n d   t r u t h .   T h e   e xpe r i m e nt   fo r   a   s pe e m a i n t a i ni n p r o c e s s   i s   d e pi c t e i n   F i gu r e s   8 (a )   a n 8 (b ) .   I n   a   s pe e m a i n t a i ni n p r o c e s s ,   t h e   dri v e r   us ua l l y   t r i e s   t o   ke e t h e   ve l oc i t y   v a r y i n i n   a   r e l e v a nt l y   s m a l l   r a nge .     A s   s h o w n   i F i gu r e   8 ,   t h e   v e l o c i t y   o f   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   v a r i e s   i t h e   ra n ge   b e t w e e n   25  t o   35  f e e t   pe r   s e c o n d.   T h e   ve l o c i t y   v a l ue s   s h ow   v i be r a t i n pa t t e rn.   T h e   h y b r i m o de l   c a pt u r e t hi s   pa t t e rn,   h o w e ve r   s e c o n o r de r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     158   -   166   164   m o d e l   o f   t he   G H R   m e t ho d   j u s t   f o l l o w s   a   s m o o t he d   e nv e l o p e   o f   t he   v e l o c i t y   v i b e ra t i o n .   F u r t he r m o re ,   t he   h y b r i o r de r   m o de l   a c c u r a t e l y   pr e di c t e t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   po s i t i o n,   a l t h o ug h   t h e   G H R   m o de l   a l s o   p r e di c t     t he   p o s i t i o w i t h   a   g o o d   p e rf o r m a nc e .   F ro m   t he   c o m p a r i s o i n   F i g u re s   8 ( a )   a n d   8 ( b ) ,   i t   i s   r e a s o n a b l e   t o   c o n s i de r   t ha t   t h e   dri v i n p r o f i l e   w i l l   b e   a ff e c t e by   m o r e   v a r i a b l e s ,   b e c a us e   t h e   d r i v e r   ha s   h i g h e r   po s s i b i l i t y   t o   c o n c e r w i t o t h e v e h i c l e s .   T h e r e fo r e ,   t h e   d ri v i n g   p r o f i l e   c a n   b e   a f f e c t e d.   T h e   t hi r e xpe ri e m n t   i s   f o r   t h e   p r o c e s s   o b r a k i n g.   A s   s h o w n   i n   F i gu r e   9 ( a ) ,   t h e   s ub j e c t   v e h i c l e   r e duc e t h e   v e l oc i t y   f r o m   27  t o   22  f e e t   pe r   s e c o n i 0 . 9 s e c o n ds .   T h e   h y b r i o r de r   m o de l   go t   t h e   t r e n d   a n d   v a l ue s   of  t h e   v e l oc i t y ,   b ut   t h e   G H R   m o d e l   di n o t .   A ga i n,   i t   m e a n s   t h e   t w o   pr o c e e di n v e h i c l e s   a f fe c t     t h e   s ub j e c t   ve h i c l e   d r i v i n p r o f i l e   i n   a   h y b r i o rde r   s t y l e .   T h e   po s i t i o n   s h o w n   i n   F i gu r e   9 (b )   w a s   pr e d i c t e a c c ur a t e l y   a s   w e l l .         (a )     (b )     F i gu r e   7 .   T h e   c a f o l l ow i n s t a t us   p r e di c t i o n   du ri n g   s pe e di n g   up   p r o c e s s (a )   v e l o c i t y ,   (b )   po s i t i o n         (a )     (b )     F i gu r e   8 .   T h e   c o m pa r i s o n   o f   s ub j e c t   ve h i c l e   s t a t us   p r e di c t i o n   du r i ng   s pe e m a i n t a i ni n g   p r o c e s s   (a )   v e l o c i t y ,   (b )   po s i t i o n         (a )     (b )     F i gu r e   9 .   T h e   c o m pa r i s o n   o f   s ub j e c t   ve h i c l e   s t a t us   p r e di c t i o n   du r i ng   b r a k i n g   p r o c e s s   (a )   v e l o c i t y ,   (b )   po s i t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       H y br i d   or de r   c har a c t e r i s t i c s   i n   c ar - f ol l ow i ng  be h av i or   ( Chu nl i ng   T u )   165   W h e n   u r ge n t   b ra ki n g   i s   c o n c e rn e d ,   t h e   l a s t   e xpe ri m e nt   w a s   de s i g n e d.   B e c a us e   a   u r ge n t   b r a ki n g   pr o c e s s   i s   c l o s e l y   r e l a t e d   t o   t h e   d ri v i n ha b i t   a n de c i s i o m a ki n g   s t y l e   of   t h e   d r i v e r.   T h e   d ri v i ng  p r o f i l e   unde r   t hi s   s i t u a t i o n,   m i g h t   ha v e   m o r e   e f fe c t s   f r o m   t h e   m e n t a l   b e h a v i o r,   s o   f r o m   t h e   pr o c e e di n v e h i c l e s   i t   i s   m o r e   di f f i c ul t   t o   a c c ura t e l y   pr e di c t   w h e n   c o m pa r e t o   o t he r   d ri v i n g   s c e n a ri o s .   F o r   i n s t a n c e ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   10 (a ) ,   t h e   d r i v i n s pe e dr o ppe m o r e   t h a n   23  f e e t   pe r   s e c o n w i t hi n   s e c o n d   (f r o m   0. 5t h   s e c o n t 1. 5t h   s e c o n d).   F i gu r e s   10 (a a nd  10 (b ),   t h e   pr e di c t i o n   o t h e   s ub j e c t   ve h i c l e   v e l o c i t y   a n po s i t i o n,   i n d i c a t e   t h e   s i g n i f i c a n t   e rr o r   i b o t h   m o de l s ,   b ut   t h e   p r o po s e h y b r i d   o r d e r   m o de l   pe r f o rm s   b e t t e r.         (a )     (b )     F i gu r e   10 .   T h e   v e h i c l e   v e l o c i t y   pr e di c t i o n   du r i ng   u r ge nt   b r a k i n p r o c e s s (a )   v e l o c i t y ,   (b )   po s i t i o n       4. 1 .   D i s c u s s i on   o n   th e   e x p e r i m e n ts   an d   r e s u l ts   F r o m   t h e   r e a l   t r a f f i c   da t a ,   c o m m o nl y   e xpe r i e n c e s c e n a ri o s   w e r e   s e l e c t e a n de m o n s t ra t e i e x p e ri m e n t s .   S i g n i f i c a n t   i m p ro v m e n t s   w e re   o b s e rv e d   a f t e t h e   hy b ri d   o rd e i d e a   i s   a p p l i e d .   T h e s e   i m p r o v e m e n t s   s ugge s t   t h e   e xi s t e n c e   of   h y b r i o r de r   b e h a v i o r .   I n   a n o t h e r   w a y ,   t h e   v a r i a b l e s   a ffe c t i n t h e   d r i v i n p r o f i l e s   c a b e   di f fe r e n t   w i t h   t h e   s c e n a ri o s ,   w h i c m e a n s   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   us e   da t a   d ri v e n   m e t h o t o   c a p t u r e   t he   a c t u a l   b e ha v i o r   o f   t h e   d r i v e r ( f o r   e x a m p l e   t he   ne u r a l   ne t w o rk s   o r   o t he r   m a c h i ne   l e a r n i n g   m e h t o d s ) .       5.   C O N C LU S I O N   T h i s   p a pe r   p r o po s e t h e   c o n c e pt s   of   t h e   o r de r   o f   c a r - f o l l ow i n g   b e h a v i o r .   T h e   f i r s t   o rde r,   t h e   s e c o n o r de r,   a n t h e   h y b r i o r de r   f o l l ow i n pr o c e s s e s   w e r e   de f i n e d.   T h e s e   c o n c e pt s   w e r e   a ppl i e t o   bo t h   t h e   i de a l   m o de l s   a n r e a l   w o r l t r a f f i c   d a t a .   T h e   h y b r i o r de r   f o l l ow i n g   b e h a v i o r s   w e r e   o b s e r v e i t h e   r e a l   t r a f f i c ,   w h e r e   t h e   e xi s t i ng  m o de l s   ge n e r a t e s i g ni f i c a n t   m i s m a t c h e s   w i t h   t h e   r e a l   t r a f f i c   da t a .   T h e   h y b r i o r de r   m o de l   pr o v i de s   a   s pa c e   f o r   m o de l l i ng  t h e   c a r - f o l l ow i n g   b e h a v i o i t h e   v i e w   po i n t   o f   w i de r   s c o pe   t o   c h oo s e   v e h i c l e s   h a v i n i m pa c t s   o n   t h e   s ub j e c t   ve h i c l e ,   w h i c h   h a s   b ot h   t h e o r e t i c a l   a n p ra c t i c a l   v a l ue s   fo r   m a c r o   a n d   m i c r o   ve h i c l e   b e h a v i o r   a na l y s i s .   A   BP   n e t w o r w a s   e m pl o y e t o   s i m pl y   d e m o n s t r a t e   t h e   i m p r o v e m e n t   o n     t h e   dri v i ng  p r o f i l e   pr e di c t i o n,   w h e n   t h e   h y b r i o r de r   i de a   i s   a ppl i e d .   T h e   f ut u r e   w o r w o ul be   t h e   a n a l y t i c   m a t he m a t i c a l   m o d e l l i n g   o f   s u c h   hy b ri d   o rd e r   c a r - f o l l o w i ng   m o d e l   a n d   t he   u t i l i z a t i o n   i n   t he   i n t e l l i g e n t   t r a f f i c   s y s t e m       R EF ER EN C ES   [ 1]   B a ndo ,   M . ,   e t   a l . ,   P he no m e no l o g i c a l   s t udy   of   d y na m i c a l   m o de l   o f   t r a f f i c   f l o w ,   J o ur na l   de   P hy s i que   I ,   v o l .   5,   no .   11,   pp . 13 89 - 1399 ,   199 5.   [ 2]   J i m ne z ,   F . ,   e t   a l . ,   A dv a nc e dr i v e r   a s s i s t a nc e   s y s t e m   f o r   r o a e nv i r o nm e nt s   t o   i m pr o v e   s a f e t y   a nd  e f f i c i e nc y ,   T r a ns por t a t i on   r e s e ar c h   p r oc e di a v o l .   14,   p p.   22 45 - 2254 ,   201 6.   [ 3]   B e r nh a r d t ,   K .   L . ,   R o e de r ,   W .   H .   a nd  C ha m be r l i n,   J . ,   H a nd  H e l d   P r o duc t s   I nc . :   C o l l i s i o a v o i da nc e   s y s t e m   a nd   m e t ho d,   U . S .   P at e nt   A p pl i c a t i on ,   v o l .   14 ,   no .   8 80 ,   2 016 .   [ 4]   S he ha n,   M .   A . ,   S na r s k i ,   K . ,   M a c ke y ,   J . ,   M c   C o nne l l ,   D .   a nd  K a nz l e r ,   S .   G . ,   F o r G l o ba l   T e c hno l o g i e s   L L C :   V e hi c l e   b l i nd   s po t   s y s t e m   o pe r a t i o w i t t r a i l e r   t o w ,   U . S .   P at e nt , v o l .   9,   no .   493 ,   201 6.   [ 5 ]   P i p e s ,   L .   A . ,   A n   o p e r a t i o n a l   a n a l y s i s   o f   t r a f f i c   d y n a m i c s ,   J o u r n a l   o f   a p p l i e d   p h y s i c s ,   v o l .   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   2 7 4 - 2 8 1 ,   1 9 5 3 .   [ 6 ]   N e w e l l ,   G .   F. ,   N o n l i n e a r   e f f e c t s   i n   t h e   d y n a m i c s   o f   c a r   f o l l o w i n g ,   O p e r a t i o n s   r e s e a r c h ,   v o l .   9 ,   n o .   2 ,   p p .   2 0 9 - 2 2 9 ,   1 9 6 1 .     [ 7]   R ov i r a   E . ,   e t   a l . ,   L oo ki ng   f o r   A g e   D i f f e r e nc e s   i S e l f - D r i v i ng   V e hi c l e s :   E xa m i ni ng   t h e   E f f e c t s   o f   A ut om a t i o R e l i a b i l i t y ,   D r i v i ng   R i s k ,   a nd   P hy s i c a l   I m pa i r m e n t   o T r u s t ,   F r ont   i n   P s y c hol ogy ,   v o l .   10 ,   no .   800 ,   2019 .   [ 8]   S c hw a r t i ng ,   J . ,   e t   a l . ,   S o c i a l   b e ha v i o r   f o r   a u t o no m o us   v e hi c l e s ,   P N A ( P r oc e e di ngs   o f   t he   N a t i o nal   A c a de m y   of   Sc i e nc e s   of   t he   U n i t e St at e s   of   A m e r i c a) ,   v o l .   1 16 ,   no .   50 ,   pp .   249 72 - 24978 ,   201 9.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     158   -   166   166   [ 9]   G upt a ,   S . ,   e t   a l . ,   P e d e s t r i a n' s   r i s k - ba s e d   n e g o t i a t i o m o de l   f o r   s e l f - dr i v i ng   v e hi c l e s   t o   g e t   t he   r i g ht   o f   w a y ,   A c c i de nt   A na l y s i s   &   P r e v e nt i on ,   v o l .   124 ,   pp .   163 - 173 ,   201 9.   [ 10]   G i pps ,   P .   G . ,   A   be ha v i o ur a l   c a r - f o l l o w i ng   m o de l   f o r   c o m put e r   s i m u l a t i o n,   T r an s po r t at i on  R e s e ar c P ar t   B :   M e t hod ol ogi c a l ,   v o l .   1 5,   no .   2 ,   p p.   10 5 - 111 ,   1981 .   [ 11]   Z ha o ,   D . ,   e t   a l . ,   A c c e l e r a t e E v a l u a t i o o f   A ut o m a t e V e h i c l e s   i C a r - F o l l o w i ng   M a ne uv e r s ,   a r x i v I d   1607 . 026 87 ,   2 016 .   [ 12]   K e s t i ng ,   A . ,   T r e i be r ,   M .   a nd  H e l b i ng ,   D . ,   G e ne r a l   l a ne - c ha ng i ng   m o de l   M O B I L   f o r   c a r - f o l l o w i ng   m o de l s ,   T r ans por t a t i on   R e s e ar c h   R e c or d :   J ou r na l   of   t he   T r ans por t a t i o R e s e ar c h   B oa r d ,   v o l .   199 9,   no .   1,   p p. 8 6 - 94,   20 07 .   [ 13]   W a ng ,   W . ,   e t   a l . ,   D e v e l o pm e nt   a nd  e v a l ua t i o o f   t w l e a r n i ng - ba s e pe r s o na l i z e dr i v e r   m o de l s   f o r   c a r - f o l l o w i ng  be ha v i o r s ,   20 17  A m e r i c a C ont r o l   C onf e r e nc e   ( A C C ) S e a t t l e ,   W A ,   pp.   1 1 33 - 1138 ,   201 7.   [ 1 4 ]   L i ,   Y . ,   e t   a l . ,   F u s i o n   M o d e l i n g   M e t h o d   o f   C a r - F o l l o w i n g   C h a r a c t e r i s t i c s ,   I E E E   a c c e s s v o l . 7 ,   p p .   1 6 2 7 7 8 - 1 6 2 7 8 5 ,   2 0 1 9 .   [ 15]   K a s a i ,   M . ,   X i ng ,   J . ,   U s e   o f   P a r t i c l e   F i l t e r i ng   t o   E s t a bl i s a   T i m e - V a r y i ng   C a r - F o l l o w i ng   M o de l ,   I n t e r nat i o nal   J our nal   o f   I n t e l l i ge nt   T r ans por t a t i on   Sy s t e m s   R e s e ar c h ,   v o l .   17 ,   pp.   49 - 60 ,   201 8 .   [ 16]   N w a di u t o   J . ,   e t   a l . ,   A na l y s i s   a n M o de l i ng   o f   R e a l   W o r l C a r - F o l l o w i ng   D r i v i ng   i D o w nt o w A r e a   B a s e o n   V a r i a b l e   S t r uc t u r e P i e c e w i s e   L i ne a r   M o de l ,   2019  I E E E   I nt e l l i g e nt   T r an s por t a t i on  Sy s t e m s   C on f e r e nc e   ( I T SC ) A uc kl a nd,   N e w   Z e a l a n d,   pp .   121 1 - 1216 ,   2019 .   [ 17]   Z ha o ,   M . ,   e t   a l . ,   A   C a r - F o l l o w i ng   M o de l   C o ns i de r i ng   P r e c e d i ng   V e hi c l e s   L a ne - C ha ng i ng   P r o c e s s ,   I E E E   A c c e s s v o l .   7,   pp .   899 13 - 8992 3,   20 19 .   [ 18]   C he n,   C . ,   e t   a l . ,   D e e pdr i v i ng :   L e a r ni ng   a f f o r da nc e   f o r   di r e c t   p e r c e pt i o i n   a u t o no m o us   dr i v i ng ,   2 015  I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   C om pu t e r   V i s i o n   ( I C C V ) S a nt i a g o ,   p p .   2722 - 27 30,   2 015 .   [ 19]   W a ng ,   X . ,   e t   a l . ,   C a pt u r i ng   c a r - f o l l o w i ng   be ha v i o r s   by   de e p   l e a r n i ng ,   I E E E   T r ans ac t i o ns   on  I n t e l l i ge nt   T r ans por t a t i on   Sy s t e m s ,   v o l .   19 ,   no .   3 ,   pp .   9 10 - 920 ,   2018 .   [ 20]   G a z i s ,   D .   C . ,   H e r m a n ,   R .   a nd  R o t he r y ,   R .   W . ,   N o nl i ne a r   F o l l o w - T he - L e a de r   M o de l s   o f   T r a f f i c   F l o w ,   O pe r at i on s   R e s e ar c h,   v o l .   9 ,   no .   4,   pp .   545 - 56 7,   19 61 .   [ 21]   T r e i be r ,   M . ,   H e nne c ke ,   A . ,   H e l b i n g ,   D . ,   C o ng e s t e t r a f f i c   s t a t e s   i e m pi r i c a l   o bs e r v a t i o ns   a nd  m i c r o s c o pi c   s i m u l a t i o ns ,   P hy s i c a l   R e v i e w   E ,   v o l .   62,   p p.   18 05 - 1824 ,   200 0.   [ 22]   U S   H i g h w a y   1 0 1   D a t a s e t ,   2 0 1 9 .   [ O n l i n e ] ,   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . f h w a . d o t . g o v / p u b l i c a t i o n s / r e s e a r c h / o p e r a t i o n s / 0 7 0 3 0 / .   [ 23]   N a ka y a m a ,   A . ,   e t   a l . ,   Q u a nt i t a t i v e   e xp l a n a t i o o f   c i r c ui t   e xpe r i m e nt s   a nd  r e a l   t r a f f i c   us i ng   t he   o pt i m a l   v e l o c i t y   m o de l ,   N e w   J our n al   o f   P hy s i c s ,   v o l .   18 ,   2 016 .   [ 24]   J i a ng ,   R . ,   W u,   Q .   a nd  Z hu ,   Z . ,   F u l l   v e l o c i t y   di f f e r e nc e   m o de l   f o r   a   c a r - f o l l o w i ng   t he o r y ,   P hy s i c a l   R e v i e w   E St a t i s t i c a l ,   non l i ne ar ,   and   s of t   m at t e r   phy s i c s ,   v o l .   64 ,   no .   1 ,   p.   0 17 101,   2 001 .   [ 25]   Al - J a m e e l ,   E x a m i n i ng   a nd  i m pr o v i ng   t he   l i m i t a t i o ns   o f   G a z i s - H e r m a n - R o t he r y   c a r - f o l l o w i ng   m o de l ,   C o nf e r e nc e   Sal f or P os t gr a dua t e   A nn ual   R e s e ar c C o nf e r e nc e ,   T he   U n i v e r s i t y   o f   S a l f o r d,   S a l f o r d,   U n i t e K i ng do m ,   20 09 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       D r   C h u n l i n T u   r e c e i v e t h e   B a c he l o r   d e g r e e   o f   c o m put e r   s c i e n c e   f r o m   T i a nj i U n i v e r s i t y   of   T e c hno l o gy   a nd  E duc a t i o n,   C h i na   i 20 02;   M T e c a nd  M S c   de g r e e s   i E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   T s hw a ne   U n i v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy   ( S o ut A f r i c a )   a nd  E S I E E   P a r i s   U ni v e r s i t y   ( F r a nc e )   i 2010;   D T e c a nd  P hD   de g r e e s   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   T s hw a ne   uni v e r s i t y   of   T e c hno l o gy   a nd  U ni v e r s i t y   P a r i s   E a s t ,   F r a nc e   i 2015 .   S he   i s   c ur r e n t l y   a   s e n i o r   l e c t ur e r   a t   T s hw a n e   U ni v e r s i t y   of   T e c hno l o gy .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude   i m a g e   p r o c e s s i ng ,   A I ,   i ndu s t r i a l   c o nt r o l ,   m a c hi ne   l e a r ni ng ,   d e e p   l e a r n i ng   a n p a t t e r n   r e c og ni t i o n.         S h e n gz h i   D u   r e c e i v e t he   M . S .   de g r e e   i c o nt r o l   t he o r y   a nd  c o nt r o l   e ng i ne e r i ng   f r o m   T i a nj i n   P o l y   T e c hno l ogy   U ni v e r s i t y ,   T i a nj i n ,   C h i na ,   i 2 001  a nd  t he   P h. D .   de g r e e   i n   c o nt r o l   t he o r y   a nd  c o nt r o l   e ng i ne e r i ng   f r o m   N a nka i   U n i v e r s i t y ,   T i a n j i n,   C h i na ,   i 200 5.   H e   i s   c ur r e nt l y   a   pr o f e s s o r   i F r e nc S o ut A f r i c a   I ns t i t ut e   o f   T e c hno l ogy   ( F S A T I ) ,   T s hw a ne   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy ,   S o ut A f r i c a .   H i s   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l ude   c o m put e r   v i s i o n,   A I ,   pa t t e r n   r e c og ni t i o n ,   a nd  H um a n   i t h e   l o o s y s t e m s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.