Accomplishing safe and efficient driving is one of the predominant challenges in the controller design of connected automated vehicles (CAVs). It is often more convenient to address these goals separately and integrate the resulting controllers. In this study, we propose a controller integration scheme to fuse performance-based controllers and safety-oriented controllers safely for the longitudinal motion of a CAV. The resulting structure is compatible with a large class of controllers, and offers flexibility to design each controller individually without affecting the performance of the others. We implement the proposed safe integration scheme on a connected automated truck using an optimal-in-energy controller and a safety-oriented connected cruise controller. We validate the premise of the safe integration through experiments with a full-scale truck in two scenarios: a controlled experiment on a test track and a real-world experiment on a public highway. In both scenarios, we achieve energy efficient driving without violating safety.

平衡安全性和性能是现代控制系统设计中的主要挑战之一。此外，至关重要的是，在不诱导不必要的保守性降低绩效的情况下，确保安全至关重要。在这项工作中，我们提出了一种通过控制屏障功能（CBF）来进行安全关键控制合成的建设性方法。通过通过CBF过滤手工设计的控制器，我们能够达到性能行为，同时提供严格的安全保证。面对干扰，通过投入到国家安全的概念（ISSF）同时实现了稳健的安全性和性能。我们通过与倒置的示例同时开发CBF设计方法来采用教程方法，从而使设计过程混凝土中的挑战和敏感性。为了确定拟议方法的能力，我们考虑通过CBFS以无需拖车的8级卡车的形式来考虑通过CBF的CBF进行安全至关重要的设计。通过实验，我们看到了卡车驱动系统中未建模的干扰对CBF提供的安全保证的影响。我们表征了这些干扰并使用ISSF，生产出可靠的控制器，该控制器可以在不承认性能的情况下实现安全性。我们在模拟中评估了我们的设计，并且是在实验中首次在汽车系统上评估我们的设计。

具有安全行为的赋予非线性系统在现代控制中越来越重要。对于必须在动态变化的环境中安全运行的现实生活控制系统，此任务尤其具有挑战性。本文通过建立环境控制障碍功能（ECBFS）的概念，在动态环境中开发了一种安全关键控制框架。即使在输入延迟存在下，该框架也能够保证安全性，通过占系统延迟响应期间环境的演变。潜在的控制合成依赖于预测系统的未来状态和延迟间隔通过延迟间隔，具有稳健的安全保证预测误差。通过简单的自适应巡航控制问题和更复杂的机器人应用在SEGWAY平台上证明了所提出的方法的功效。

然而，由于各种交通/道路结构方案以及人类驾驶员行为的长时间分布，自动驾驶的感应，感知和本地化取得了重大进展，因此，对于智能车辆来说，这仍然是一个持开放态度的挑战始终知道如何在有可用的传感 /感知 /本地化信息的道路上做出和执行最佳决定。在本章中，我们讨论了人工智能，更具体地说，强化学习如何利用运营知识和安全反射来做出战略性和战术决策。我们讨论了一些与强化学习解决方案的鲁棒性及其对自动驾驶驾驶策略的实践设计有关的具有挑战性的问题。我们专注于在高速公路上自动驾驶以及增强学习，车辆运动控制和控制屏障功能的整合，从而实现了可靠的AI驾驶策略，可以安全地学习和适应。

延迟在迅速变化的环境中运行的自主系统的危害安全性，例如在自动驾驶和高速赛车方面的交通参与者的非确定性。不幸的是，在传统的控制器设计或在物理世界中部署之前，通常不考虑延迟。在本文中，从非线性优化到运动计划和控制以及执行器引起的其他不可避免的延迟的计算延迟被系统地和统一解决。为了处理所有这些延迟，在我们的框架中：1）我们提出了一种新的过滤方法，而没有事先了解动态和干扰分布的知识，以适应，安全地估算时间变化的计算延迟； 2）我们为转向延迟建模驱动动力学； 3）所有约束优化均在强大的管模型预测控制器中实现。对于应用的优点，我们证明我们的方法适合自动驾驶和自动赛车。我们的方法是独立延迟补偿控制器的新型设计。此外，在假设无延迟作为主要控制器的学习控制器的情况下，我们的方法是主要控制器的安全保护器。

This paper considers mixed traffic consisting of connected automated vehicles equipped with vehicle-to-everything (V2X) connectivity and human-driven vehicles. A control strategy is proposed for communicating pairs of connected automated vehicles, where the two vehicles regulate their longitudinal motion by responding to each other, and, at the same time, stabilize the human-driven traffic between them. Stability analysis is conducted to find stabilizing controllers, and simulations are used to show the efficacy of the proposed approach. The impact of the penetration of connectivity and automation on the string stability of traffic is quantified. It is shown that, even with moderate penetration, connected automated vehicle pairs executing the proposed controllers achieve significant benefits compared to when these vehicles are disconnected and controlled independently.

本文介绍了一种用于自主车辆的耦合，神经网络辅助纵向巡航和横向路径跟踪控制器，具有模型不确定性和经历未知的外部干扰。使用反馈误差学习机制，采用利用自适应径向基函数（RBF）神经网络的反向车辆动态学习方案，称为扩展的最小资源分配网络（EMRAN）。 EMRAN使用扩展的卡尔曼滤波器进行在线学习和体重更新，并采用了一种越来越多的/修剪策略，用于维护紧凑的网络，以便更容易地实现。在线学习算法处理参数化不确定性，并消除了未知干扰在道路上的影响。结合用于提高泛化性能的自我调节学习方案，所提出的EMRAN辅助控制架构辅助基本PID巡航和斯坦利路径跟踪控制器以耦合的形式。与传统的PID和斯坦利控制器相比，其对各种干扰和不确定性的性能和鲁棒性以及与基于模糊的PID控制器和主动扰动抑制控制（ADRC）方案的比较。慢速和高速场景介绍了仿真结果。根均线（RMS）和最大跟踪误差清楚地表明提出的控制方案在未知环境下实现自动车辆中更好的跟踪性能的有效性。

Safety critical systems involve the tight coupling between potentially conflicting control objectives and safety constraints. As a means of creating a formal framework for controlling systems of this form, and with a view toward automotive applications, this paper develops a methodology that allows safety conditions-expressed as control barrier functionsto be unified with performance objectives-expressed as control Lyapunov functions-in the context of real-time optimizationbased controllers. Safety conditions are specified in terms of forward invariance of a set, and are verified via two novel generalizations of barrier functions; in each case, the existence of a barrier function satisfying Lyapunov-like conditions implies forward invariance of the set, and the relationship between these two classes of barrier functions is characterized. In addition, each of these formulations yields a notion of control barrier function (CBF), providing inequality constraints in the control input that, when satisfied, again imply forward invariance of the set. Through these constructions, CBFs can naturally be unified with control Lyapunov functions (CLFs) in the context of a quadratic program (QP); this allows for the achievement of control objectives (represented by CLFs) subject to conditions on the admissible states of the system (represented by CBFs). The mediation of safety and performance through a QP is demonstrated on adaptive cruise control and lane keeping, two automotive control problems that present both safety and performance considerations coupled with actuator bounds.

This paper provides an introduction and overview of recent work on control barrier functions and their use to verify and enforce safety properties in the context of (optimization based) safety-critical controllers. We survey the main technical results and discuss applications to several domains including robotic systems.

在本文中，提出了针对遥控道路车辆的转向动作自适应巡航控制方法（ACC）。为了使车辆保持安全状态，ACC方法可以覆盖人类操作员的速度控制命令。安全状态被定义为可以安全停止车辆的状态，无论操作员采用哪种转向措施。这是通过首先采样各种潜在的未来轨迹来实现的。在第二阶段，假设风险最高的轨迹，则优化了安全舒适的速度轮廓。这为车辆提供了安全的速度控制命令。在模拟中，将方法的特性与能够覆盖指挥转向角度和速度的模型预测控制方法进行比较。此外，在使用1：10尺度的车辆测试的远程运输实验中，即使操作员的控制命令会导致碰撞，提议的ACC方法也可以确保车辆的安全。

预计自动驾驶技术不仅可以提高移动性和道路安全性，还可以提高能源效率的益处。在可预见的未来，自动车辆（AVS）将在与人机车辆共享的道路上运行。为了保持安全性和活力，同时尽量减少能耗，AV规划和决策过程应考虑自动自动驾驶车辆与周围的人机车辆之间的相互作用。在本章中，我们描述了一种通过基于认知层次理论和强化学习开发人的驾驶员行为建模来开发共用道路上的节能自主驾驶政策的框架。

为连接和自动化车辆（CAVS）开发安全性和效率应用需要大量的测试和评估。在关键和危险情况下对这些系统运行的需求使他们的评估负担非常昂贵，可能危险且耗时。作为替代方案，研究人员试图使用仿真平台研究和评估其算法和设计。建模驾驶员或人类操作员在骑士或其他与他们相互作用的车辆中的行为是此类模拟的主要挑战之一。虽然为人类行为开发完美的模型是一项具有挑战性的任务和一个开放的问题，但我们展示了用于驾驶员行为的模拟器中当前模型的显着增强。在本文中，我们为混合运输系统提供了一个模拟平台，其中包括人类驱动和自动化车辆。此外，我们分解了人类驾驶任务，并提供了模拟大规模交通情况的模块化方法，从而可以彻底研究自动化和主动的安全系统。通过互连模块的这种表示形式提供了一个可以调节的人解剖系统，以代表不同类别的驱动程序。此外，我们分析了一个大型驾驶数据集以提取表达参数，以最好地描述不同的驾驶特性。最后，我们在模拟器中重新创建了类似密集的交通情况，并对各种人类特异性和系统特异性因素进行了彻底的分析，研究了它们对交通网络性能和安全性的影响。

在本文中，我们在局部不同的牵引条件下解决了处理限制的运动规划和控制问题。我们提出了一种新的解决方案方法，其中通过源自预测摩擦估计来表示预测地平线上的牵引变化。在后退地平线时装解决了约束的有限时间最佳控制问题，施加了这些时变的约束。此外，我们的方法具有集成的采样增强程序，该过程解决了对突然约束改变而产生的局部最小值的不可行性和敏感性的问题，例如，由于突然的摩擦变化。我们在一系列临界情景中验证了沃尔沃FH16重型车辆的提议算法。实验结果表明，通过确保计划运动的动态可行性，通过确保高牵引利用时，牵引自适应运动规划和控制改善了避免事故的车辆的能力，既通过适应低局部牵引。

通过改善安全性，效率和移动性，自动车辆（AVS）的快速发展持有运输系统的巨大潜力。然而，通过AVS被采用的这些影响的进展尚不清楚。众多技术挑战是出于分析自治的部分采用：部分控制和观察，多车辆互动以及现实世界网络代表的纯粹场景的目标。本文研究了近期AV影响，研究了深度加强学习（RL）在低AV采用政权中克服了这些挑战的适用性。提出了一个模块化学习框架，它利用深rl来解决复杂的交通动态。模块组成用于捕获常见的交通现象（停止和转运交通拥堵，车道更改，交叉点）。在系统级速度方面，发现了学习的控制法则改善人类驾驶绩效，高达57％，只有4-7％的AVS。此外，在单线交通中，发现只有局部观察的小型神经网络控制规律消除了停止和转移的流量 - 超过所有已知的基于模型的控制器，以实现近乎最佳性能 - 并概括为OUT-分销交通密度。

本文介绍了可怜的高阶控制屏障功能（CBF），即结束于最终的可训练以及学习系统。CBFS通常是过于保守的，同时保证安全。在这里，我们通过使用环境依赖性软化它们的定义来解决它们的保守性，而不会损失安全保证，并将其嵌入到可分辨率的二次方案中。这些新颖的安全层称为巴里斯网，可以与任何基于神经网络的控制器结合使用，并且可以通过梯度下降训练。Barriernet允许神经控制器的安全约束适应改变环境。我们在一系列控制问题上进行评估，例如2D和3D空间中的交通合并和机器人导航，并与最先进的方法相比，证明其有效性。

自动化驾驶系统（广告）开辟了汽车行业的新领域，为未来的运输提供了更高的效率和舒适体验的新可能性。然而，在恶劣天气条件下的自主驾驶已经存在，使自动车辆（AVS）长时间保持自主车辆（AVS）或更高的自主权。本文评估了天气在分析和统计方式中为广告传感器带来的影响和挑战，并对恶劣天气条件进行了解决方案。彻底报道了关于对每种天气的感知增强的最先进技术。外部辅助解决方案如V2X技术，当前可用的数据集，模拟器和天气腔室的实验设施中的天气条件覆盖范围明显。通过指出各种主要天气问题，自主驾驶场目前正在面临，近年来审查硬件和计算机科学解决方案，这项调查概述了在不利的天气驾驶条件方面的障碍和方向的障碍和方向。

由于资源限制，高效的计算系统长期以来一直是设计自动驾驶汽车的人的关键需求。此外，传感器成本和尺寸限制了自动驾驶汽车的开发。本文为基于视觉的自动车辆运行提供了有效的框架；前置摄像头和一些便宜的雷达是驱动环境感知的所需传感器。所提出的算法包括一个多任务UNET（MTUNET）网络，用于提取图像特征和约束的迭代迭代线性二次调节器（CILQR）模块，用于快速侧向运动和纵向运动计划。 MTUNET旨在同时求解车道线分割，自我车辆标题角度回归，道路类型分类和交通对象检测任务时，当尺寸228 x 228的RGB图像被送入其中时，其速度约为40 fps。然后，CILQR算法将处理的MTUNET输出和雷达数据作为输入，以产生驾驶命令，以进行侧向和纵向车辆自动化指导；两个最佳控制问题都可以在1 ms内解决。所提出的CILQR控制器比顺序二次编程（SQP）方法更有效，并且可以与MTUNET合作以在未看到的模拟环境中自动驾驶汽车，以实现泳道和汽车保护操作。我们的实验表明，提出的自主驾驶系统适用于现代汽车。

在过去的十年中，自动驾驶航空运输车辆引起了重大兴趣。这是通过空中操纵器和新颖的握手的技术进步来实现这一目标的。此外，改进的控制方案和车辆动力学能够更好地对有效载荷进行建模和改进的感知算法，以检测无人机（UAV）环境中的关键特征。在这项调查中，对自动空中递送车辆的技术进步和开放研究问题进行了系统的审查。首先，详细讨论了各种类型的操纵器和握手，以及动态建模和控制方法。然后，讨论了降落在静态和动态平台上的。随后，诸如天气状况，州估计和避免碰撞之类的风险以确保安全过境。最后，调查了交付的UAV路由，该路由将主题分为两个领域：无人机操作和无人机合作操作。

两栖地面汽车将飞行和驾驶模式融合在一起，以实现更灵活的空中行动能力，并且最近受到了越来越多的关注。通过分析现有的两栖车辆，我们强调了在复杂的三维城市运输系统中有效使用两栖车辆的自动驾驶功能。我们审查并总结了现有两栖车辆设计中智能飞行驾驶的关键促成技术，确定主要的技术障碍，并提出潜在的解决方案，以实现未来的研究和创新。本文旨在作为研究和开发智能两栖车辆的指南，以实现未来的城市运输。

With the growing need to reduce energy consumption and greenhouse gas emissions, Eco-driving strategies provide a significant opportunity for additional fuel savings on top of other technological solutions being pursued in the transportation sector. In this paper, a model-free deep reinforcement learning (RL) control agent is proposed for active Eco-driving assistance that trades-off fuel consumption against other driver-accommodation objectives, and learns optimal traction torque and transmission shifting policies from experience. The training scheme for the proposed RL agent uses an off-policy actor-critic architecture that iteratively does policy evaluation with a multi-step return and policy improvement with the maximum posteriori policy optimization algorithm for hybrid action spaces. The proposed Eco-driving RL agent is implemented on a commercial vehicle in car following traffic. It shows superior performance in minimizing fuel consumption compared to a baseline controller that has full knowledge of fuel-efficiency tables.