Thesis:

Efecto del ruido aditivo en la estabilidad de cuerda en pelotones con topología de comunicación de seguimiento al líder y al predecesor.

La estabilidad de cuerda es una propiedad fundamental para la seguridad en la navegación de pelotones de vehículos autónomos. En la práctica, la presencia de fenómenos aleatorios, tales como pérdida temporal de comunicación entre vehículos y ruidos en los canales de comunicación, entre otros, puede afectar la navegación de los vehículos. Sin embargo, el estudio del efecto de estos fenómenos aleatorios en el desempeño de los sistemas de pelotones es escasa en la literatura actual. La presente tesis busca complementar el incipiente análisis de pelotones de vehículos autónomos afectados por fenómenos estocásticos, específicamente, estudiando el efecto de canales con ruido aditivo en pelotones con topología seguidor a predecesor y a líder. Para ello, se analiza un pelotón de vehículos modelados como sistemas lineales de tiempo discreto, con comunicación entre cada vehículo y su predecesor, y también con el vehículo líder del pelotón, y donde las comunicaciones tanto del predecesor como del líder están afectas por ruido blanco aditivo. Para el presente análisis se utilizan definiciones de estabilidad de cuerda adecuadas para la inclusión de señales estocásticas ya presentes en la literatura, y se adaptan al entorno de seguimiento a predecesor y a líder estudiado en este trabajo. De esta forma, la principal contribución de esta tesis yace en la obtención de condiciones necesarias y suficientes para estabilidad de cuerdas con comunicación sujeta a ruido aditivo para la topología de seguimiento a predecesor y a líder. Discusión y ejemplos numéricos complementan los resultados analíticos obtenidos.

String stability is a fundamental property for safety in the navigation of autonomous vehicle platoons. In practice, the presence of random phenomena, such as temporary loss of communication between vehicles and noise in communication channels, among others, can affect vehicle navigation. However, studies on the effect of these random phenomena on the performance of platoon systems are scarce in the current literature. This thesis seeks to complement the incipient analysis of autonomous vehicle platoons affected by stochastic phenomena, specifically by studying the effect of additive noise channels in platoons with predecessor-following and leader-following topologies. To this end, a platoon of vehicles modeled as discrete-time linear systems is analyzed, featuring communication between each vehicle and its predecessor, as well as with the platoon leader, where communications from both the predecessor and the leader are affected by additive white noise. For this analysis, string stability definitions suitable for the inclusion of stochastic signals already present in the literature are used and adapted to the predecessor-following and leader-following environment studied in this work. Thus, the main contribution of this thesis lies in obtaining necessary and sufficient conditions for string stability with communication subject to additive noise for the predecessor-following and leader-following topology. Discussion and numerical examples complement the analytical results obtained.