日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

自動(dòng)駕駛虛擬仿真技術(shù)（一）：自動(dòng)駕駛虛擬仿真概述

2021-03-11 09:58:03·  來源：焉知自動(dòng)駕駛  作者：焉知  
　
作者 |HYZY出品|焉知自動(dòng)駕駛仿真測試，是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，它以數(shù)學(xué)建模的方式將自動(dòng)駕駛的應(yīng)用場景進(jìn)行數(shù)字化還原，建立盡可能接近真實(shí)世界的
作者 | HYZY
出品 | 焉知
 
自動(dòng)駕駛仿真測試，是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，它以數(shù)學(xué)建模的方式將自動(dòng)駕駛的應(yīng)用場景進(jìn)行數(shù)字化還原，建立盡可能接近真實(shí)世界的系統(tǒng)模型，通過仿真測試進(jìn)行分析和研究便可以達(dá)到對自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和算法進(jìn)行測試驗(yàn)證的目的。
圖 1  自動(dòng)駕駛虛擬仿真
一、自動(dòng)駕駛仿真測試的意義
聯(lián)合國世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（UN/WP.29）自動(dòng)駕駛與網(wǎng)聯(lián)車輛工作組（GRVA）針對自動(dòng)駕駛功能提出“多支柱法”，結(jié)合審核與審計(jì)、仿真測試、場地測試與真實(shí)道路測試等多種不同方法來支撐自動(dòng)駕駛功能的評價(jià)。
場地測試與真實(shí)道路測試均屬于傳統(tǒng)測試技術(shù)，要求使用真實(shí)車輛在真實(shí)世界進(jìn)行測試，在場景覆蓋面及測試效率上存在較大局限。在此背景下，仿真測試技術(shù)可從以下兩個(gè)方面補(bǔ)充實(shí)車測試的不足之處：
  • 可以模擬真實(shí)世界中出現(xiàn)概率極低的危險(xiǎn)場景，從而可以使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在更加豐富和復(fù)雜的場景中進(jìn)行高頻度的有效測試驗(yàn)證，在保障安全高效的前提下實(shí)現(xiàn)更充分的測試驗(yàn)證效果，提高自動(dòng)駕駛功能開發(fā)和測評的可靠性；
  • 通過對實(shí)車測試數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)和泛化，不僅能夠更加有效和深入地分析實(shí)車測試過程中的問題，進(jìn)行針對性優(yōu)化，而且可以更加精準(zhǔn)地約束測試條件，提升測試效率，縮短功能開發(fā)和測試周期。
二、自動(dòng)駕駛仿真技術(shù)類型
按照測試方式不同，自動(dòng)駕駛仿真測試可分為五類：模型在環(huán)（MIL）、軟件在環(huán)（SIL）、硬件在環(huán)（HIL）、駕駛員在環(huán)（DIL）和車輛在環(huán)（VIL）。
1、模型在環(huán)（MIL）
在系統(tǒng)開發(fā)階段，需要建立算法模型并進(jìn)行仿真測試，根據(jù)仿真測試結(jié)果，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這個(gè)階段的仿真通常被定義為模型在環(huán)。
在自動(dòng)駕駛仿真中，通常需要進(jìn)行模型在環(huán)仿真的算法有包括視覺、雷達(dá)、高精地圖、定位、多傳感器融合等感知算法，及規(guī)劃、決策乃至執(zhí)行算法。
圖 2  模型在環(huán)MIL
2、軟件在環(huán)（SIL）
在完成模型在環(huán)測試后，對算法模型進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)化，形成代碼，同樣需要對代碼進(jìn)行仿真測試，進(jìn)行代碼與算法模型等效性測試，保證代碼與算法模型一致。該階段測試通常被定義為軟件在環(huán)。。
圖 3  軟件在環(huán)SIL
3、硬件在環(huán)（HIL）
提供可以模擬真實(shí)的系統(tǒng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型作為“受控設(shè)備仿真”，并通過嵌入式系統(tǒng)的輸入輸出將其與仿真系統(tǒng)平臺相連，形成閉環(huán)。硬件在環(huán)測試的目的是為了驗(yàn)證控制器。
圖 4  硬件在環(huán)HIL
4、駕駛員在環(huán)（DIL）
在對車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)等系統(tǒng)進(jìn)行仿真的基礎(chǔ)上，在保證測試精度的前提下，增加了交通和環(huán)境的仿真，并將真實(shí)駕駛員引入仿真測試閉環(huán)，融合傳感器仿真技術(shù)，結(jié)合 3D 實(shí)時(shí)動(dòng)畫，對系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。
圖 5  駕駛員在環(huán)DIL
5、車輛在環(huán)（VIL）
將測試系統(tǒng)集成到真實(shí)車輛中，并通過仿真平臺模擬道路、交通場景以及傳感器信號，從而構(gòu)成完整測試閉環(huán)。車輛在環(huán)測試的目的是驗(yàn)證測試系統(tǒng)功能、各場景仿真測試、與整車相關(guān)電控系統(tǒng)的匹配及集成測試。
圖 6  車輛在環(huán)
三、自動(dòng)駕駛仿真測試原則與難點(diǎn)
1、仿真測試原則
自動(dòng)駕駛仿真測試最重要的三項(xiàng)原則為：全面性、真實(shí)性和可重復(fù)性。
  • 全面性
指仿真測試的測試場景應(yīng)能充分覆蓋 ODD 和邊界場景，并且能用多種測試方法對被測功能的全部層級在不同開發(fā)階段進(jìn)行測試。
  • 真實(shí)性
指仿真測試的場景參數(shù)應(yīng)基于實(shí)際，邏輯參數(shù)設(shè)置合理，并且測試輸出結(jié)果應(yīng)與實(shí)車測試保持基本一致。
  • 可重復(fù)性
指仿真測試中的同一測試用例的在同一測試平臺多次測試結(jié)果應(yīng)保持高度一致，在不同測試的平臺的測試結(jié)果的偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
2、自動(dòng)駕駛仿真技術(shù)難點(diǎn)
現(xiàn)階段自動(dòng)駕駛仿真技術(shù)尚未成熟，存在以下主要問題和難點(diǎn)：
  • 相同算法在多樣化仿真平臺測試驗(yàn)證結(jié)果的一致性問題
  • 如何保障 SIL、HIL、DIL、VIL 仿真測試結(jié)果一致性
  • 如何保障不同仿真工具鏈測試結(jié)果一致性
  • 如何保障仿真模型精度在不同平臺中的一致性
  • 仿真測試與實(shí)際測試結(jié)果的一致性問題
  • 如何保證仿真模型與實(shí)際被測件的標(biāo)定真實(shí)性和特性匹配
  • 如何保證仿真測試各系統(tǒng)之間交互反饋時(shí)鐘同步與實(shí)際測試的一致性
  • 仿真測試過程的問題回溯機(jī)制
如何根據(jù)仿真結(jié)果，快速追溯并確認(rèn)仿真測試過程中某一模塊是否出現(xiàn)問題
  • 仿真測試評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的多樣化問題
  • 如何評估安全性、穩(wěn)定性等普通衡量標(biāo)準(zhǔn)
  • 如何評估舒適性、通過性等難以衡量的標(biāo)準(zhǔn)
  • 測試場景的針對性問題
  • 如何針對被測駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)篩選相應(yīng)的測試場景
  • 如何快速迭代特定測試場景以測算驗(yàn)證被測系統(tǒng)的性能
四、自動(dòng)駕駛仿真軟件
目前行業(yè)上有應(yīng)用的自動(dòng)駕駛仿真軟件是百花齊放、五花八門，常見的有PanoSim、PreScan、Carmaker、51VR、VTD、CARLA等。
1、PanoSim
圖 7  PanoSim
PanoSim是新一代自動(dòng)駕駛模擬仿真軟件，專注于通過模擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車虛擬研發(fā)的一體化化工具與平臺。PanoSim 集高精度車輛動(dòng)力學(xué)模型、汽車行駛環(huán)境模型、車載環(huán)境傳感模型與交通模型等于一體，可與 Matlab / Simulink 無縫鏈接并支持離線與實(shí)時(shí)仿真功能。
PanoSim 不僅包括復(fù)雜的車輛動(dòng)力學(xué)模型、底盤（制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和懸架）、輪胎、駕駛員、動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱）等模型，還支持各種典型驅(qū)動(dòng)型式和懸架形式的大、中、小型轎車的建模以及仿真分析。它提供了三維數(shù)字虛擬試驗(yàn)場景建模與編輯功能，支持對道路及道路紋理、車道線、交通標(biāo)識與設(shè)施、天氣、夜景等汽車行駛環(huán)境的建模與編輯。
2、PreScan
圖 8  PreScan
PreScan是一款基于物理模型的仿真平臺，最初用于駕駛輔助、駕駛預(yù)警、避撞和減撞等功能的前期開發(fā)和測試，現(xiàn)也可用于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開發(fā)。
PreScan可支持多種類型傳感器的模型建立與設(shè)置，包括魚眼攝像頭、單目攝像頭、雙目攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、V2X 通訊傳感器、車道線傳感器、目標(biāo)物體識別傳感器等。
PreScan可以對道路模型進(jìn)行設(shè)置與編輯，具備道路數(shù)據(jù)庫設(shè)置坡度、曲率、側(cè)傾、高架等，具備參數(shù)化得路面模型，支持自動(dòng)化測試，支持非鋪裝路仿真，支持第三方地圖 OSM/OpenDRIVE 高精地圖導(dǎo)入；可以搭建環(huán)境模型，包括路面及路邊設(shè)施數(shù)據(jù)庫、交通標(biāo)志數(shù)據(jù)庫、建筑物、綠化帶數(shù)據(jù)庫、支持用戶自定義 3D 模型導(dǎo)入；支持道路使用者的創(chuàng)建、編輯，包括轎車和摩托車、商用車、行人及自行車、測試用氣球車等；支持天氣、光照等天氣條件的搭建，包括創(chuàng)建白天、黑夜雨雪霧天氣、設(shè)置車燈及路燈等，光照模型具有傳感器響應(yīng)特性。
3、Carmaker
圖 9  Carmaker
Carmaker 首先是一個(gè)優(yōu)秀的動(dòng)力學(xué)仿真軟件， 提供了精準(zhǔn)的車輛本體模型(發(fā)動(dòng)機(jī)、 底盤、 懸架、 傳動(dòng)、 轉(zhuǎn)向等) ， Carmaker 的車輛模型與 Carsim 精度一致，將車輛比作多體-非線性系統(tǒng)，并根據(jù)車輛子系統(tǒng)進(jìn)行了清晰的設(shè)置（例如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的Pfeffer 模型、制動(dòng)系統(tǒng)模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型）。
CarMaker具有開放性的毫米波雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等多個(gè)高精度傳感器模型。在場景模擬方面，Carmaker可模擬不平坦的道路（例如減速帶、坑洼），可從 HERE 地圖直接導(dǎo)入真實(shí)道路環(huán)境；駕駛?cè)四Ｐ涂啥x其駕駛風(fēng)格（激進(jìn)型、穩(wěn)健型），可支持復(fù)雜的駕駛操作，并具有學(xué)習(xí)功能，可適應(yīng)不同的車輛、道路特征；交通流模型可定義幾乎無限數(shù)量的交通參與者，每個(gè)參與者都可添加動(dòng)力學(xué)模型，并可根據(jù)事件對參與者進(jìn)行精細(xì)控制。
CarMaker 作為平臺軟件， 可以與很多第三方軟件進(jìn)行集成， 如 ADAMS、 AVLCruise、 rFpro 等， 可利用各軟件的優(yōu)勢進(jìn)行聯(lián)合仿真。同時(shí) CarMaker 配套的硬件，提供了大量的板卡接口， 可以方便的與 ECU 或者傳感器進(jìn)行 HIL 測試。
4、51Sim-One
圖 10  51VR
51Sim-One是 51VR 自主研發(fā)的一款集多傳感器仿真、交通流與智能體仿真、感知與決策仿真、自動(dòng)駕駛行為訓(xùn)練于一體的自動(dòng)駕駛仿真與測試平臺。51Sim-One 內(nèi)置了一系列場景庫和測試案例庫，包括開放區(qū)域真實(shí)場景、大規(guī)模城市道路、鄉(xiāng)村道路、高速公路、停車場等。
51Sim-One可以通過 WorldEditor 快速地從無到有創(chuàng)建基于 OpenDRIVE 的路網(wǎng)，或者通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)和地圖影像等真實(shí)數(shù)據(jù)還原路網(wǎng)信息。51VR 支持在場景中自由地配置全局交通流、獨(dú)立的交通智能體、對手車輛、行人等元素來構(gòu)建動(dòng)態(tài)場景，結(jié)合光照、天氣等環(huán)境的模擬來呈現(xiàn)豐富多變虛擬世界。
5、VTD
圖 11  VTD
VTD 目前運(yùn)行于 Linux 平臺， 它的功能覆蓋了道路環(huán)境建模、 交通場景建模、 天氣和環(huán)境模擬、 簡單和物理真實(shí)的傳感器仿真、 場景仿真管理以及高精度的實(shí)時(shí)畫面渲染等。
VTD支持物理級復(fù)雜傳感器建模仿真，類型包括視頻、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等。
VTD 采用 OpenDRIVE、OpenCRG 和 OpenSCENARIO 標(biāo)準(zhǔn)，便于虛擬環(huán)境的重建和測試場景的開發(fā)。VTD支持 OpenDRIVE 格式高精地圖的導(dǎo)入，并基于此完成虛擬世界和環(huán)境的重建，現(xiàn)對道路和環(huán)境的模擬。具備或可擴(kuò)展豐富的道路元素庫，包括道路、交通標(biāo)志、路面標(biāo)線、交通燈、道路附屬設(shè)施、道路周圍建筑和樹木等交通環(huán)境要素模型庫；支持復(fù)雜路網(wǎng)快速建模，可以設(shè)置不同道路形態(tài)的模型，具備車道級數(shù)據(jù)的應(yīng)用能力；支持交通仿真和真實(shí)工況的導(dǎo)入，支持和第三方車輛動(dòng)力學(xué)軟件的集成。
6、CARLA
圖 12  CARLA
CARLA是由西班牙巴塞羅那自治大學(xué)計(jì)算機(jī)視覺中心指導(dǎo)開發(fā)的開源模擬器，CARLA提供了開源代碼和協(xié)議，以及為自動(dòng)駕駛創(chuàng)建的開源數(shù)字資源（包括城市布局、建筑以及車輛）。
CARLA平臺能夠支持傳感套件和環(huán)境條件的靈活配置。支持不同天氣狀況，如晴天、雨天、雨后和晴朗等；支持不同傳感器模式，如正常攝像頭視覺、真實(shí)深度和真實(shí)語義分隔；提供測試場景資源庫，包含 40 座不同的建筑，16 個(gè)運(yùn)動(dòng)汽車模型和 50 個(gè)行人模型。
分享到：
 
反對 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25