Proper functioning of connected and automated vehicles (CAVs) is crucial for the safety and efficiency of future intelligent transport systems. Meanwhile, transitioning to fully autonomous driving requires a long period of mixed autonomy traffic, including both CAVs and human-driven vehicles. Thus, collaboration decision-making for CAVs is essential to generate appropriate driving behaviors to enhance the safety and efficiency of mixed autonomy traffic. In recent years, deep reinforcement learning (DRL) has been widely used in solving decision-making problems. However, the existing DRL-based methods have been mainly focused on solving the decision-making of a single CAV. Using the existing DRL-based methods in mixed autonomy traffic cannot accurately represent the mutual effects of vehicles and model dynamic traffic environments. To address these shortcomings, this article proposes a graph reinforcement learning (GRL) approach for multi-agent decision-making of CAVs in mixed autonomy traffic. First, a generic and modular GRL framework is designed. Then, a systematic review of DRL and GRL methods is presented, focusing on the problems addressed in recent research. Moreover, a comparative study on different GRL methods is further proposed based on the designed framework to verify the effectiveness of GRL methods. Results show that the GRL methods can well optimize the performance of multi-agent decision-making for CAVs in mixed autonomy traffic compared to the DRL methods. Finally, challenges and future research directions are summarized. This study can provide a valuable research reference for solving the multi-agent decision-making problems of CAVs in mixed autonomy traffic and can promote the implementation of GRL-based methods into intelligent transportation systems. The source code of our work can be found at https://github.com/Jacklinkk/Graph_CAVs.


翻译:连接车辆和自动化车辆(CAVs)的适当运行对于未来智能运输系统的安全和效率至关重要。与此同时,向完全自主的驾驶过渡需要长期的混合自主交通,包括CAVs和人驱动车辆。因此,CAV的合作决策对于产生适当的驱动行为至关重要,以提高混合自主交通的安全和效率。近年来,在解决决策问题时广泛使用了深度强化学习(DRL)法(DRL),然而,基于DRL的现有方法主要侧重于解决单一CAV的决策问题。利用现有的基于DRL的混合自主交通方法不能准确地代表车辆的相互影响和模式动态交通环境。为克服这些缺陷,本文建议采用图表强化学习法(GRL),用于在混合自主交通中进行多剂决策。首先,可以设计一个通用和模块化的GRL框架。然后,对DRL和GRL的流程方法进行系统化审查,重点是解决最近研究中处理的问题。此外,关于不同DRL的基于DR-R-ML的混合运输方法的比较研究方法,这是根据设计的结果,可以进一步核查最后方法。

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