合作式自适应巡航控制丢包失稳机制分析与强化学习控制策略的性能归因研究

《Scientific Reports》：Headway switching, rather than feedforward loss alone, destabilises cooperative platoons under V2X dropout

　　摘要合作式自适应巡航控制（CACC）利用车联网（V2X）通信维持短而纵向稳定的车距，但实际无线链路会丢包，削弱这一保证。我们表明，在一个有代表性的中等丢包率点，丢包时的不连续车距切换，而非前馈丢失本身，是主导的失稳机制：一种典型被控对象反演设计在固定车距下即使失去前馈仍保持纵向稳定，但在丢包时切换车距则不再稳定。连续的非学习型调度可在中等但非严重丢包下恢复稳定性。我们训练了一个具备丢包感知能力的多智能体强化学习（TD3）控制器，并带有一个学习得到的V2X可靠性门控；五组训练种子中有四组收敛到在30%和60%丢包率下纵向稳定的策略，在仅使用V2X信息的情况下优于最强的经典调度器。该对比并非信息对齐的：学习得到的策略还观察到了一个理想化的、始终精确的板载前车加速度信号，而本文中的经典控制器并未使用这一信号；并且，仅给定该信号的非学习型控制器与其竞争力相当，从而限制了将性能归因于学习本身。频率敏感性、严重突发丢包鲁棒性和训练可靠性均取决于种子。这些结果表明，切换而非信息丢失是依赖通信的车队驾驶的首要脆弱性，并坦诚地说明了基于学习的解决方案在多大程度上归功于学习本身。