在高等級(jí)自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)中，仿真測(cè)試的重要性越發(fā)顯現(xiàn)。2020-2021年，無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)企業(yè)，都在加緊自動(dòng)駕駛仿真領(lǐng)域的布局。

國(guó)外仿真巨頭致力打造閉環(huán)仿真平臺(tái)，構(gòu)建行業(yè)壁壘

從工業(yè)仿真向自動(dòng)駕駛仿真這一細(xì)分市場(chǎng)挺進(jìn)的過(guò)程中，Ansys、西門(mén)子等巨頭通過(guò)不斷的收購(gòu)、合作和技術(shù)開(kāi)發(fā)，對(duì)自動(dòng)駕駛仿真的各個(gè)模塊進(jìn)行補(bǔ)齊短板，強(qiáng)化仿真平臺(tái)閉環(huán)，構(gòu)建行業(yè)壁壘。目前，國(guó)外頭部企業(yè)的布局已涵蓋到80%以上仿真板塊，并正在持續(xù)更新。

圖：國(guó)外部分仿真企業(yè)自動(dòng)駕駛仿真板塊布局


2020-2021年，國(guó)外頭部仿真企業(yè)更新優(yōu)化的板塊主要有：

01  支持?jǐn)z像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等更多傳感器模型

Ansys：增加攝像頭、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)的統(tǒng)一仿真

2020年2月，Ansys與FLIR System達(dá)成合作，在其駕駛模擬器中加入FLIR的熱傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)熱攝像頭設(shè)計(jì)的建模、測(cè)試和驗(yàn)證，優(yōu)化基于熱攝像頭的AEB、行人檢測(cè)等功能。

2021年1月，Ansys在最新發(fā)布的2021 R1版本中新增以下功能：新增Sensor Viewer，可以幫助實(shí)現(xiàn)傳感器探測(cè)真值信息的3D可視化輸出；新增Ansys VRX Sensor Simulator模塊，可以直接在Ansys VRX Driving Simulator平臺(tái)實(shí)現(xiàn)攝像頭，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)仿真；最新集成的全物理毫米波雷達(dá)GPU加速仿真幫助加速仿真實(shí)現(xiàn)。

西門(mén)子：增強(qiáng)激光雷達(dá)仿真

2020年9月，西門(mén)子與固態(tài)激光雷達(dá)供應(yīng)商XenomatiX合作，在其仿真軟件Prescan中增加了一個(gè)通用的、基于物理的激光雷達(dá)仿真模型，通過(guò)和XenomatiX的實(shí)際路測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，實(shí)現(xiàn)仿真模型的微調(diào)與優(yōu)化。

目前西門(mén)子Prescan平臺(tái)的激光雷達(dá)模型，已能夠精確描述材料的所有光學(xué)特性，包括表面形狀、反射特性、材質(zhì)屬性、結(jié)構(gòu)。

CARLA：升級(jí)LIDAR傳感器

2020年9月，CARLA發(fā)布的0.9.10版本，對(duì)激光雷達(dá)傳感器進(jìn)行升級(jí)，全新的基于語(yǔ)義的LIDAR傳感器可提供有關(guān)周?chē)h(huán)境的更多信息。

02  擴(kuò)展云端仿真

云計(jì)算能力可以支持大規(guī)模仿真構(gòu)建，覆蓋海量駕駛場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)高并發(fā)運(yùn)行測(cè)試，加快仿真運(yùn)行速度。因此云端大規(guī)模并行加速是自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試平臺(tái)必備核心能力之一。目前，自動(dòng)駕駛行業(yè)普遍選擇微軟Azure作為云端仿真合作伙伴。

例如：

2020年10月，Ansys通過(guò)與微軟合作，將Ansys VRXPERIENCE在Azure上運(yùn)行，提高可擴(kuò)展性，為雙方客戶(hù)提供云端自動(dòng)駕駛汽車(chē)仿真功能。

2020年12月，AirSim版本更新，增加AirSim在Azure上的開(kāi)發(fā)環(huán)境部署文檔，支持云端仿真。

此外，西門(mén)子PreScan實(shí)現(xiàn)了跟微軟Azure、亞馬遜AWS的兼容，以及國(guó)內(nèi)一些云服務(wù)商、云平臺(tái)的兼容。

03  聯(lián)合仿真成為重點(diǎn)發(fā)展方向

不同的仿真平臺(tái)在仿真模塊上側(cè)重點(diǎn)不同，比如有專(zhuān)注于車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真的Carsim、CarMaker、VI-Grade、VeDYNA等，專(zhuān)注于交通流仿真的Vissim、SUMO等。2020-2021年，越來(lái)越多方案商開(kāi)放軟件接口，和其他解決方案進(jìn)行聯(lián)合仿真。

2020年1月，Prescan發(fā)布的新版本中支持大規(guī)模交通流的生成，該功能由Aimsun插件和PTV Vissim插件提供支持。其中Aimsun插件可以支持同步Aimsun的微觀交通原始場(chǎng)景；Vissim插件可以在TASS PreScan軟件和PTV Vissim軟件之間進(jìn)行協(xié)同仿真和數(shù)據(jù)傳輸。

2020年4月，CARLA發(fā)布的0.9.9版本，可實(shí)現(xiàn)和SUMO的協(xié)同仿真，在該模式下，一個(gè)模擬器中發(fā)生的動(dòng)作或事件會(huì)自動(dòng)傳播到另一個(gè)模擬器中。

2020年12月，CARLA發(fā)布的0.9.11，可實(shí)現(xiàn)和CarSim的協(xié)同仿真，使用戶(hù)能夠創(chuàng)建CarSim車(chē)輛，并控制包括懸架系統(tǒng)、輪胎等在內(nèi)的數(shù)十個(gè)參數(shù)。

2021年1月，Mechanical Simulation 發(fā)布 的CarSim 2021.0版本，一大亮點(diǎn)就是擴(kuò)展第三方軟件支持。未來(lái)其將繼續(xù)開(kāi)放與Epic Games、NVIDIA、atlatec、Foretellix、monoDrive、Siemens和CARLA等技術(shù)合作伙伴的第三方軟件接口。

國(guó)內(nèi)企業(yè)從場(chǎng)景入手，拿下自動(dòng)駕駛仿真門(mén)票

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能處理的場(chǎng)景覆蓋范圍越大，自動(dòng)駕駛汽車(chē)可行駛的區(qū)域就越廣。隨著自動(dòng)駕駛功能升級(jí)，從L1→L4/L5的升級(jí)迭代過(guò)程中，需要測(cè)試與驗(yàn)證的場(chǎng)景數(shù)量呈幾何級(jí)增加，場(chǎng)景庫(kù)的搭建成為仿真產(chǎn)業(yè)鏈中至關(guān)重要的一環(huán)。

目前，國(guó)內(nèi)騰訊、中汽中心、中國(guó)汽研、百度、51World等公司均建立了自己的自動(dòng)駕駛仿真場(chǎng)景庫(kù)。

騰訊：可覆蓋99%以上自動(dòng)駕駛汽車(chē)模擬場(chǎng)景

基于強(qiáng)大的游戲引擎能力，騰訊自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)TAD Sim在場(chǎng)景的真實(shí)度和精度上表現(xiàn)優(yōu)秀。其次，其場(chǎng)景生成系統(tǒng)能夠基于2000類(lèi)邏輯場(chǎng)景衍生出2000萬(wàn)個(gè)虛擬場(chǎng)景，覆蓋99%以上的自動(dòng)駕駛汽車(chē)模擬場(chǎng)景。

圖：騰訊TAD Sim 2.0：真實(shí)數(shù)據(jù)+游戲技術(shù)雙擎驅(qū)動(dòng)


2020年6月，騰訊發(fā)布TAD Sim2.0版本。在場(chǎng)景層面，與1.0相比，新版本打破了真實(shí)數(shù)據(jù)和虛擬數(shù)據(jù)間的壁壘，用戶(hù)可根據(jù)自動(dòng)駕駛測(cè)試的需求，結(jié)合路采的交通流數(shù)據(jù)，形成虛實(shí)一體的測(cè)試場(chǎng)景。

但騰訊不會(huì)停留于自動(dòng)駕駛，其更深一步的布局是：進(jìn)一步開(kāi)放自身的能力，構(gòu)建虛擬孿生城市，助力智慧城市和智慧交通。具體的做法是，將其游戲技術(shù)、云技術(shù)、仿真技術(shù)融合起來(lái)，打造一個(gè)虛擬孿生平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界和虛擬世界的映射，并在虛擬世界自我學(xué)習(xí)和更新，未來(lái)還將實(shí)現(xiàn)迭代、預(yù)測(cè)、決策等能力。

中汽中心：增加AD Scenario場(chǎng)景生成器，擴(kuò)大內(nèi)置場(chǎng)景庫(kù)至4千個(gè)

中汽中心自研仿真平臺(tái)AD Chauffeur內(nèi)置場(chǎng)景庫(kù)涵蓋自然駕駛場(chǎng)景、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)場(chǎng)景、CIDAS危險(xiǎn)事故場(chǎng)景以及經(jīng)驗(yàn)重組場(chǎng)景等。

2020年9月，中汽中心發(fā)布的AD Chauffeur 2.0版本中，加入AD Scenario場(chǎng)景生成器，可以解決場(chǎng)景構(gòu)建、多源數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化OpenSCENARIO、邏輯場(chǎng)景拼接及重組等行業(yè)斷點(diǎn)問(wèn)題，為場(chǎng)景生成提供重要支撐。同時(shí)，其擴(kuò)大內(nèi)置場(chǎng)景庫(kù)至4千個(gè)，滿(mǎn)足用戶(hù)開(kāi)箱即用的需求。

圖：AD Chauffeur內(nèi)置場(chǎng)景庫(kù)


中國(guó)汽研：新增典型事故場(chǎng)景、自動(dòng)駕駛事故場(chǎng)景、預(yù)期功能安全場(chǎng)景

2020年12月，中國(guó)汽研發(fā)布“i-VISTA中國(guó)典型駕駛場(chǎng)景庫(kù)V3.0”，在上一版本的自然駕駛場(chǎng)景、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)場(chǎng)景、經(jīng)驗(yàn)場(chǎng)景及少量事故場(chǎng)景基礎(chǔ)上，新增了典型事故場(chǎng)景、自動(dòng)駕駛事故場(chǎng)景、預(yù)期功能安全場(chǎng)景，支持自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試評(píng)價(jià)，可應(yīng)用于MIL、SIL、HIL等仿真系統(tǒng)。

圖：中國(guó)汽研i-VISTA中國(guó)典型駕駛場(chǎng)景庫(kù)V3.0


除了上述企業(yè)，百度依托Apollo技術(shù)優(yōu)勢(shì)建立了仿真場(chǎng)景庫(kù)；51World發(fā)布的“城市級(jí)全要素場(chǎng)景自動(dòng)化平臺(tái)AES2021”在場(chǎng)景覆蓋度和精度上實(shí)現(xiàn)提升。

總體來(lái)看，中國(guó)目前在場(chǎng)景庫(kù)建設(shè)上仍處于各自為戰(zhàn)的局面，面臨著場(chǎng)景數(shù)據(jù)不一致，自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試評(píng)價(jià)、認(rèn)證體系難以建立等難題。因此場(chǎng)景庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立也成為目前仿真領(lǐng)域關(guān)注點(diǎn)之一。