論文の概要: LCS-TF: Multi-Agent Deep Reinforcement Learning-Based Intelligent Lane-Change System for Improving Traffic Flow

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.09070v1
• Date: Thu, 16 Mar 2023 04:03:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-17 16:43:59.415700
• Title: LCS-TF: Multi-Agent Deep Reinforcement Learning-Based Intelligent Lane-Change System for Improving Traffic Flow
• Title（参考訳）: lcs-tf : 多エージェント深層強化学習に基づくインテリジェントレーン変更システム
• Authors: Lokesh Chandra Das, Myounggyu Won
• Abstract要約: 既存のインテリジェントレーン変更ソリューションは主に、エゴ車の性能を最適化することに焦点を当てている。 近年、マルチエージェント強化学習(MARL)に基づくアプローチへの関心が高まっている。 本稿では,エゴ車両の局部性能を両立させるために設計したAV用ハイブリッドMARLを用いたインテリジェントレーン交換システムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.34175752810212
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Discretionary lane-change is one of the critical challenges for autonomous vehicle (AV) design due to its significant impact on traffic efficiency. Existing intelligent lane-change solutions have primarily focused on optimizing the performance of the ego-vehicle, thereby suffering from limited generalization performance. Recent research has seen an increased interest in multi-agent reinforcement learning (MARL)-based approaches to address the limitation of the ego vehicle-based solutions through close coordination of multiple agents. Although MARL-based approaches have shown promising results, the potential impact of lane-change decisions on the overall traffic flow of a road segment has not been fully considered. In this paper, we present a novel hybrid MARL-based intelligent lane-change system for AVs designed to jointly optimize the local performance for the ego vehicle, along with the global performance focused on the overall traffic flow of a given road segment. With a careful review of the relevant transportation literature, a novel state space is designed to integrate both the critical local traffic information pertaining to the surrounding vehicles of the ego vehicle, as well as the global traffic information obtained from a road-side unit (RSU) responsible for managing a road segment. We create a reward function to ensure that the agents make effective lane-change decisions by considering the performance of the ego vehicle and the overall improvement of traffic flow. A multi-agent deep Q-network (DQN) algorithm is designed to determine the optimal policy for each agent to effectively cooperate in performing lane-change maneuvers. LCS-TF's performance was evaluated through extensive simulations in comparison with state-of-the-art MARL models. In all aspects of traffic efficiency, driving safety, and driver comfort, the results indicate that LCS-TF exhibits superior performance.
• Abstract（参考訳）: 離散車線変更は、交通効率に大きな影響を与えるため、自動運転車(AV)設計において重要な課題の1つである。 既存のインテリジェントレーンチェンジソリューションは、主にego-vehicleのパフォーマンスの最適化に重点を置いているため、一般化性能が制限されている。 近年、マルチエージェント強化学習(MARL)に基づく手法が、複数のエージェントの緊密な協調を通じて、エゴ車ベースのソリューションの限界に対処することに興味が増している。 MARLに基づくアプローチは有望な結果を示しているが,道路セグメント全体の交通フローに対するレーン変更決定の影響は十分に検討されていない。 本稿では,道路セグメント全体の交通量に焦点を絞ったグローバルな性能とともに,エゴ車両の局部性能を協調的に最適化することを目的とした,新しいMARLベースの車線変更システムを提案する。 関連する交通文献の精査により、道路セグメントの管理に責任を持つ道路側ユニット(rsu)から得られたグローバル交通情報と、その周辺車両に関する重要な地域交通情報とを統合した新しい国家空間をデザインする。 我々は,エゴ車の性能と交通流の全体的な改善を考慮して,エージェントが効果的に車線変更決定を行うことを保証する報奨関数を作成する。 マルチエージェントディープQネットワーク(DQN)アルゴリズムは,各エージェントが車線変更操作を効果的に行うための最適なポリシーを決定するように設計されている。 LCS-TFの性能は、最先端のMARLモデルと比較して広範囲なシミュレーションによって評価された。 交通効率,運転安全,運転快適性のあらゆる面で,LCS-TFは優れた性能を示した。

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