C2TE: Coordinated Constrained Task Execution Design for Ordering-Flexible Multi-Vehicle Platoon Merging

要約

このホワイトペーパーでは、異なる車線からの車両のチームが{\ it順序付けられた柔軟性のない小隊}操縦を協力的に統合できるようにする分散調整された制約済みタスク実行（C2TE）アルゴリズムを提案します。
その中で、小隊は、車両の特定の空間順序付けシーケンスが事前に決定されていないという意味で柔軟です。
このような柔軟な小隊を達成するために、まず、マルチビクル小隊（MVP）を2つの段階に統合します。つまり、マルジング前の規制と{\ It順序の柔軟性のない小隊}の融合を統合し、それらを分散した制約ベースの最適化問題に定式化します。
特に、縦方向の距離調節と同じ車線衝突回避サブタスクを対応する制御バリア関数（CBF）制約にエンコードすることにより、ステージ1で提案されたアルゴリズムは、隣接する車両間の十分な長期距離を安全に拡大できます。
次に、横方向の収束、縦方向の標的引力、および隣接する衝突回避サブタスクをCBF制約にエンコードすることにより、ステージ〜2で提案されたアルゴリズムは{\ it順序付けられた柔軟性のない小隊}を効率的に実現できます。
{\ it順序の柔軟性のない小隊}は、縦方向の標的魅力の相互作用と、同時に隣接する衝突回避制約の時間変化によって実現されることに注意してください。
実現可能性保証と厳密な収束分析は、両方とも柔軟な注文によって誘導される強力な非線形結合の下で提供されます。
最後に、3つの自律型モバイル車両（AMV）を使用した実験が行われ、提案されたアルゴリズムの有効性と柔軟性を検証し、広範なシミュレーションが実行され、車両の突然の故障、新しい表示、異なる数のレーン、混合自治、および大規模なシナリオ、および大規模なシミュレーションがそれぞれ堅牢性、適応性、およびスケーラビリティが実証されます。

要約(オリジナル)

In this paper, we propose a distributed coordinated constrained task execution (C2TE) algorithm that enables a team of vehicles from different lanes to cooperatively merge into an {\it ordering-flexible platoon} maneuvering on the desired lane. Therein, the platoon is flexible in the sense that no specific spatial ordering sequences of vehicles are predetermined. To attain such a flexible platoon, we first separate the multi-vehicle platoon (MVP) merging mission into two stages, namely, pre-merging regulation and {\it ordering-flexible platoon} merging, and then formulate them into distributed constraint-based optimization problems. Particularly, by encoding longitudinal-distance regulation and same-lane collision avoidance subtasks into the corresponding control barrier function (CBF) constraints, the proposed algorithm in Stage 1 can safely enlarge sufficient longitudinal distances among adjacent vehicles. Then, by encoding lateral convergence, longitudinal-target attraction, and neighboring collision avoidance subtasks into CBF constraints, the proposed algorithm in Stage~2 can efficiently achieve the {\it ordering-flexible platoon}. Note that the {\it ordering-flexible platoon} is realized through the interaction of the longitudinal-target attraction and time-varying neighboring collision avoidance constraints simultaneously. Feasibility guarantee and rigorous convergence analysis are both provided under strong nonlinear couplings induced by flexible orderings. Finally, experiments using three autonomous mobile vehicles (AMVs) are conducted to verify the effectiveness and flexibility of the proposed algorithm, and extensive simulations are performed to demonstrate its robustness, adaptability, and scalability when tackling vehicles’ sudden breakdown, new appearing, different number of lanes, mixed autonomy, and large-scale scenarios, respectively.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google