Análise de Topologias de Fluxo de Informação (IFT) em Veículos Autônomos e Conectados (CAV) para aplicações Platoon

Abstract

Os Sistemas de Transporte Inteligentes (ITS) têm como foco a gestão da mobilidade urbana, otimização do uso de estradas, redução dos impactos ambientais e melhoria da segurança de todos os elementos envolvidos no tráfego, para isso, essa tecnologia considera que os veículos, os pedestres e a infraestrutura são nós de uma grande rede de informações colaborativas. Dentre as aplicações do ITS, o platooning é uma das que mais tem atraído interesse da comunidade científica e da indústria, uma vez que a ideia engloba simultaneamente inúmeros benefícios ITS. Um platoon veicular, ou pelotão de veículos, se refere a grupos de veículos, conectados e automatizados (CAVs), sincronizando movimentos durante o percurso numa uma rodovia. Essa estratégia permite que uma menor distância seja mantida entre os veículos, reduzindo o arrasto aerodinâmico e aumentando a densidade de veículos da via. No entanto, a sincronia entre os veículos e o desempenho global do platoon depende da Topologia de Fluxo de Informações (IFT), ou seja, da estratégia que o platoon utiliza para difundir informações entre os veículos, e de perturbações externas, como, por exemplo, falha na entrega de mensagens na rede intraveicular. Por consequência, a instabilidade de um platoon pode implicar desde a impossibilidade de manter o agrupamento até um cenário de risco de vida para ocupantes dos veículos. Diante do problema exposto, este trabalho analisa a influência das IFT em platoon em cenários com diferentes probabilidades de sucesso na recepção de mensagens para todos os pares de veículos. Os cenários foram simulados no framework PLEXE (Platooning Extension for Veins), e tem como base o protocolo para ambientes veiculares IEEE 802.11p. Os resultados foram obtidos a partir da análise de mais de cem mil simulações com diferentes IFT combinados com diversos percentuais de taxa perda de pacotes, e mostram que o controlador baseado em consenso com a topologia Predecessor-Follower (PF) tem melhor desempenho global com relação a estabilidade do platoon, com erro de espaçamento médio entre os veículos de 3,68%, mesmo sob uma taxa de 95% perda de pacotes.