面向LEO卫星辅助自动驾驶的安全感知AoI调度
网络与互联网体系结构
2026-04-21 v1
摘要
越来越多的自动车队在基础设施间隙中依赖LEO卫星后备链路以实现安全关键更新，但现有框架缺乏联合处理来自同时卫星和车辆运动的复合多普勒效应、超过碰撞警报截止时间的子时槽切换停机，以及三类车辆优先级要求差异性的问题。核心挑战是“时间尺度不匹配”：粗糙的控制时槽掩盖了子时槽停机，使得AoI尖峰分析和安全验证都不恰当。 Ping-pong切换振荡进一步以纯反应式调度器无法缓解的方式放大AoI成本。我们通过将双时间尺度AoI模型与分层时间平均安全约束（由虚拟队列实现）耦合的统一框架来应对这些挑战。闭形式的Ping-pong AoI包络揭示，累积惩罚随振荡长度呈二次增长，从而从理论上合理解释了抑制振荡作为最高杠杆安全机制。最终的漂移加惩罚模板实现为SafeScale-MATD3，采用主动切换时机和多任务双Critic MARL。关键发现表明，抑制短暂但反复的Ping-pong振荡比缩短任何单次停机都能获得更大的安全收益，Tick级AoI计量是LEO切换下实现可验证碰撞警报保证的必要条件。仿真结果显示，SafeScale-MATD3是唯一满足严格1%碰撞警报违约预算的方法，违约率比基线低4-5.5倍，同时实现35%更低的碰撞警报AoI，并在能源与新鲜度权衡上实现严格的帕累托优势。
引用
@article{arxiv.2604.17281,
title = {Safety-Aware AoI Scheduling for LEO Satellite-Assisted Autonomous Driving},
author = {Kangkang Sun and Junyi He and Juntong Liu and Xiuzhen Chen and Jianhua Li and Minyi Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.17281},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 7 figures, has been submitted to IEEE Internet of Journal for possible publication