本文針對(duì)這幾個(gè)問(wèn)題展開(kāi)討論：仿真測(cè)試的必要性，為什么在自動(dòng)駕駛中，需要引入仿真測(cè)試這個(gè)概念；仿真測(cè)試的系統(tǒng)組成；自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的傳感器仿真方案。

本文由經(jīng)緯恒潤(rùn)科技汽車(chē)電子前瞻技術(shù)負(fù)責(zé)人張大鵬主講，主題為《自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試-安全高效測(cè)試的必由之路》。

1.仿真測(cè)試的必要性，為什么在自動(dòng)駕駛中，需要引入仿真測(cè)試這個(gè)概念；
2.仿真測(cè)試的系統(tǒng)組成；
3.自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的傳感器仿真方案；
4.經(jīng)緯恒潤(rùn)科技的仿真測(cè)試案例。

在瀏覽正文之前，可以帶著以下4個(gè)問(wèn)題：

-相比于傳統(tǒng)的縱向開(kāi)發(fā)流程，V流程有什么優(yōu)勢(shì)？
-在復(fù)雜的交通場(chǎng)景中，智能駕駛的控制邏輯是如何的？
-VTD仿真軟件給仿真測(cè)試帶來(lái)了哪些便利？
-在智能駕駛系統(tǒng)中，各傳感器仿真解決方案是如何交互配合的？

主講實(shí)錄

張大鵬：首先給大家做個(gè)簡(jiǎn)短的自我介紹，我是來(lái)自恒潤(rùn)科技前瞻技術(shù)部的張大鵬，現(xiàn)在就開(kāi)始我們今天的課程。

對(duì)于自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)，我們首先要進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)，驗(yàn)證測(cè)試的手段是必不可少的，自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的功能也非常復(fù)雜，怎樣高效地進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，確保開(kāi)發(fā)不斷地向前推進(jìn)，是個(gè)非常重要的問(wèn)題。

我今天講的內(nèi)容主要分為四個(gè)章節(jié)：

第一個(gè)是仿真測(cè)試的必要性，介紹為什么在做自動(dòng)駕駛過(guò)程中，需要引入仿真測(cè)試這個(gè)概念；
第二個(gè)是仿真測(cè)試的系統(tǒng)組成；
第三個(gè)是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的傳感器仿真方案；
最后是介紹一下我們公司的仿真測(cè)試案例。



自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其實(shí)也是一種汽車(chē)電控系統(tǒng)。對(duì)于傳統(tǒng)的汽車(chē)電控系統(tǒng)，大家可能都稍微有些了解，比如像發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、變速箱的控制系統(tǒng)、車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)以及助力轉(zhuǎn)向底盤(pán)系統(tǒng)，類(lèi)似的還有車(chē)身信息娛樂(lè)系統(tǒng)和新能源電控系統(tǒng)，比如說(shuō)DMS-MCU和MCU等等一系列的監(jiān)控系統(tǒng)。首先我們來(lái)看一下這些電控系統(tǒng)是怎么開(kāi)發(fā)的。

這頁(yè)P(yáng)PT是一條時(shí)間軸，我們能看到早期電控系統(tǒng)的功能算法還是比較簡(jiǎn)單的。從上世紀(jì)50年代到現(xiàn)在這幾十年間，電控系統(tǒng)都是在逐步發(fā)展完善的，首先從發(fā)動(dòng)機(jī)的控制逐漸演變到底盤(pán)的控制，然后到車(chē)身信息娛樂(lè)的控制，再到ADAS駕駛輔助以及最后到智能駕駛的過(guò)程，從對(duì)車(chē)身的控制邏輯來(lái)講，是從車(chē)輛縱向控制到車(chē)輛的橫向控制的發(fā)展。

我們發(fā)現(xiàn)在發(fā)展的過(guò)程中，汽車(chē)電控系統(tǒng)的功能越來(lái)越復(fù)雜，還涉及到之前電控系統(tǒng)的不斷迭代和更新。為了保證這種高效的測(cè)試，所以就衍生出一些先進(jìn)的測(cè)試?yán)碚?、方法及流程?lái)確保整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)測(cè)試的有效性和高效性。



我們看一下當(dāng)代汽車(chē)電控系統(tǒng)算法的開(kāi)發(fā)測(cè)試流程。左邊這張圖片叫做V流程，包括功能設(shè)計(jì)、快速控制原型、代碼集成與測(cè)試、HIL測(cè)試以及實(shí)車(chē)標(biāo)定，這個(gè)過(guò)程不同于傳統(tǒng)的正向開(kāi)發(fā)過(guò)程，我們知道傳統(tǒng)的正向開(kāi)發(fā)都是先進(jìn)行算法功能設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，然后同步地進(jìn)行硬件的算法開(kāi)發(fā)，再把算法集成到整個(gè)硬件中，最后再做臺(tái)架實(shí)驗(yàn)和實(shí)車(chē)標(biāo)定。

使用傳統(tǒng)的正向開(kāi)發(fā)流程會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，在試車(chē)的時(shí)候可能還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些低級(jí)錯(cuò)誤，因?yàn)闊o(wú)論是硬件還是軟件上，在正向開(kāi)發(fā)的每個(gè)過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生一些bug，如果在前期不進(jìn)行充分的驗(yàn)證，容易導(dǎo)致最終上車(chē)出問(wèn)題。

實(shí)際上，這種V流程的開(kāi)發(fā)模式是一種非常好的辦法，在開(kāi)發(fā)算法的時(shí)候，我們可以通過(guò)plant model（被控對(duì)象模型）把算法模型一塊集成進(jìn)去，然后進(jìn)行MIL仿真和驗(yàn)證，最后再做一下HIL（半實(shí)物仿真驗(yàn)證系統(tǒng)）仿真與驗(yàn)證。

首先進(jìn)行純軟件的MIL算法驗(yàn)證，再進(jìn)行快速控制原型的半實(shí)物仿真驗(yàn)證，這個(gè)階段中驗(yàn)證如果沒(méi)有太大問(wèn)題，就可以進(jìn)入實(shí)車(chē)標(biāo)定的階段，這時(shí)實(shí)車(chē)標(biāo)定中出現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)比較少。

上圖的右邊是從一篇論文中截取的一張圖，在人們做了大量統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，在汽車(chē)電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，測(cè)試驗(yàn)證的時(shí)間越早，開(kāi)發(fā)成本越低，驗(yàn)證的時(shí)間越晚，開(kāi)發(fā)成本越高。

因此整個(gè)V流程的核心思想就是確保在開(kāi)發(fā)早期建立測(cè)試驗(yàn)證的手段方法，首先進(jìn)行仿真測(cè)試，然后再進(jìn)行排架以及實(shí)車(chē)的標(biāo)定設(shè)施，這樣能快速高效地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，加速整個(gè)算法的迭代速度和收斂速度，從整體上提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)成本。



在上面的開(kāi)發(fā)流程中提到了快速控制原型，是由恒潤(rùn)科技開(kāi)發(fā)的ARCP快速控制原型，用Infineon的TCL99做主處理芯片，功能強(qiáng)大，同時(shí)預(yù)留了CAN/CAN FD、LIN和ETH等通訊接口、一些基礎(chǔ)數(shù)字模擬量接口，可滿足正常智能駕駛快速控制原型的使用要求，大家可以把算法直接下載到該原型系統(tǒng)，做一些半實(shí)物仿真驗(yàn)證，如果沒(méi)有太多問(wèn)題就可以做實(shí)車(chē)驗(yàn)證，這樣可以提升整體效率。



在V流程中提到了仿真測(cè)試，仿真測(cè)試包括純仿真測(cè)試以及半實(shí)物仿真測(cè)試。首先來(lái)看一下仿真測(cè)試的基本原理，真實(shí)的控制系統(tǒng)由傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用到真實(shí)控制器中去控制整個(gè)實(shí)車(chē)的過(guò)程。那么如何進(jìn)行仿真測(cè)試呢？將真實(shí)控制器變成算法，其中開(kāi)發(fā)的算法、傳感器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)也可以用一些模型替代，在實(shí)車(chē)中，會(huì)換成一些實(shí)時(shí)仿真的模型，構(gòu)成仿真的測(cè)試系統(tǒng)。上面這張圖只給出半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)。

上圖的右邊我們可以看到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、變速箱控制系統(tǒng)、車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)以及整車(chē)控制器，這些基本都可以用左邊這張圖以及剛才講的原理來(lái)處理。

舉個(gè)例子，比如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的傳感器中有曲軸和凸輪軸這些轉(zhuǎn)速相位的傳感器，它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有節(jié)氣門(mén)、點(diǎn)火線圈等，控制對(duì)象是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭距作用到傳動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。



接下來(lái)我們看一下智能駕駛汽車(chē)電控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)電控系統(tǒng)有什么區(qū)別和共同點(diǎn)。

智能駕駛的控制系統(tǒng)類(lèi)似于發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)的控制系統(tǒng)，它將整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)的控制系統(tǒng)集成起來(lái)，相當(dāng)于增強(qiáng)了復(fù)雜化，同時(shí)它的傳感器來(lái)源是整個(gè)交通場(chǎng)景，這一點(diǎn)和傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)不同。

另外，傳感器又包括了攝像頭、雷達(dá)、GPS定位信號(hào)，同時(shí)包括了傳統(tǒng)控制器所需要的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)信號(hào)。

需要注意的一點(diǎn)是，由于現(xiàn)在智能駕駛系統(tǒng)的發(fā)展還不是很成熟，還是在L4包括L4以下的駕駛輔助系統(tǒng)，駕駛員是需要操縱整個(gè)車(chē)輛的，所以整個(gè)駕駛員和無(wú)人駕駛控制器之間有交互的過(guò)程。

我們發(fā)現(xiàn)交通場(chǎng)景與傳統(tǒng)的控制器是不同的，仿真需求也是不同的，那么對(duì)交通場(chǎng)景仿真有什么樣的需求呢？



對(duì)于智能駕駛，目標(biāo)是L4或L5的等級(jí)，將來(lái)要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的無(wú)人駕駛，而無(wú)人駕駛的系統(tǒng)就是要完全替代駕駛員的作用，因此它接收到的傳感器信號(hào)，包括前方障礙物、車(chē)道線、交通標(biāo)志等，這些信號(hào)需要和駕駛員所判別的是類(lèi)似的。

與此同時(shí)，還要注意到，由于車(chē)輛是需要開(kāi)在非常復(fù)雜的交通環(huán)境中，而這些復(fù)雜的交通環(huán)境中有行人、車(chē)輛以及各種復(fù)雜道路，如復(fù)雜的立交橋、隧道，這些復(fù)雜的環(huán)境都需要仿真出來(lái)。

目前智能駕駛開(kāi)發(fā)的情況，美國(guó)以及北歐比較領(lǐng)先，從一些國(guó)外的數(shù)據(jù)我們可以看到，對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)，也是把這種仿真測(cè)試的手段引入到整個(gè)智能駕駛開(kāi)發(fā)過(guò)程中的，要驗(yàn)證的自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要比人類(lèi)有更好的性能，同時(shí)也是需要有非常高的里程數(shù)來(lái)保證，據(jù)統(tǒng)計(jì)這個(gè)數(shù)字是數(shù)十億英里。

仿真測(cè)試的意義還有什么呢？仿真測(cè)試相對(duì)于實(shí)車(chē)測(cè)試更容易，可以使用軟件設(shè)置復(fù)雜的交通場(chǎng)景，同時(shí)它的重復(fù)性很高，可以重復(fù)測(cè)試，這樣更容易發(fā)現(xiàn)與定位問(wèn)題；另外也可以進(jìn)行利用實(shí)車(chē)測(cè)試非常困難的極限的工況測(cè)試。做智能駕駛某些部分時(shí)，使用一些機(jī)器學(xué)習(xí)算法做仿真測(cè)試以及算法訓(xùn)練也十分必要，包括HIL測(cè)試。

智能駕駛系統(tǒng)還需要和其他的一些控制節(jié)點(diǎn)一塊聯(lián)合控制整個(gè)車(chē)輛，利用仿真測(cè)試便于在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)。



接下來(lái)講一下通用智能駕駛的測(cè)試手段方法，仿真測(cè)試是重要的手段方法，但它不能完全替代道路測(cè)試。

如上圖可見(jiàn)仿真測(cè)試、封閉場(chǎng)地測(cè)試、道路測(cè)試的一些優(yōu)缺點(diǎn)和必要性。對(duì)于智能駕駛系統(tǒng)，仿真測(cè)試是非常重要的，它的不僅不會(huì)帶來(lái)測(cè)試安全問(wèn)題，測(cè)試效率也非常高。

封閉場(chǎng)地測(cè)試和道路測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)比如封閉場(chǎng)地內(nèi)測(cè)試的安全性高，可進(jìn)行性能測(cè)試標(biāo)定，這是仿真測(cè)試不具備的。另外，道路測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)如測(cè)試場(chǎng)景豐富，測(cè)試驗(yàn)證最終是需要通過(guò)道路測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

正常開(kāi)發(fā)智能駕駛的測(cè)試流程比較高效和科學(xué)的一種手段是，先進(jìn)行仿真測(cè)試，再進(jìn)行封閉場(chǎng)地測(cè)試，最后進(jìn)行道路測(cè)試。

而且由于現(xiàn)在智能駕駛系統(tǒng)還很不成熟，因此需要進(jìn)行大量的仿真測(cè)試驗(yàn)證。來(lái)自Waymo的報(bào)告，我們可以看到這是數(shù)十億英里的仿真測(cè)試，以及300多萬(wàn)英里的道路測(cè)試。



我們來(lái)看一下仿真測(cè)試系統(tǒng)的組成。如上框圖，首先需要仿真測(cè)試平臺(tái)運(yùn)行它的車(chē)輛模型和場(chǎng)景仿真軟件，之后再把智能駕駛控制系統(tǒng)和仿真平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，利用程序自動(dòng)化的測(cè)試手段對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)仍然需要駕駛員模擬器來(lái)進(jìn)行駕駛員的控制。因此剛才講到的駕駛員也會(huì)參與到現(xiàn)階段的智能駕駛行為中。



接下來(lái)講講駕駛員模擬器的主要作用。由于在仿真中是可以有駕駛員模型的，但無(wú)法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)；如果有真實(shí)的駕駛員去操控車(chē)輛，類(lèi)似于大家玩過(guò)的極品飛車(chē)游戲，駕駛員加上智能駕駛系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中做測(cè)試，對(duì)整個(gè)車(chē)輛和系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)還可做一些人機(jī)切換測(cè)試，包括駕駛員自己的行為分析以及交通車(chē)輛駕駛員行為的模擬。

右圖是駕駛員模擬器的結(jié)構(gòu)，我們做的駕駛員模擬器效果優(yōu)于游戲中的小型模擬器，我們這種大型模擬器仿真精度比較高，有大型的環(huán)屏包括真實(shí)車(chē)輛的改造，可將真實(shí)的轉(zhuǎn)向制動(dòng)系統(tǒng)集成進(jìn)去、六自由度的體感，可以使駕駛員產(chǎn)生真實(shí)的感覺(jué)。

在這樣高逼真、高保真度的系統(tǒng)中，駕駛員才有可能做出接近真實(shí)車(chē)輛操控的行為。



除了駕駛員模型，在仿真過(guò)程中需要車(chē)輛模型，恒潤(rùn)選擇的是高保真度的車(chē)輛模型，該車(chē)輛模型是基于多體動(dòng)力學(xué)搭建的模型，它實(shí)際是上包括了整個(gè)的車(chē)身懸架、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)等真實(shí)部件的車(chē)輛模型。

使用這些復(fù)雜車(chē)輛模型，可以保證車(chē)輛的仿真精度更高，使被控對(duì)象更接近于真實(shí)的對(duì)象。

同時(shí)它還有一個(gè)較好的作用是在制作智能駕駛系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)可能涉及到一些轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、線控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，這種系統(tǒng)也需要被控對(duì)象模型。有了這些被控對(duì)象模型后，我們就可以把真實(shí)的線控制動(dòng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和智能駕駛系統(tǒng)集成到大系統(tǒng)中共同做仿真測(cè)試，這樣測(cè)試的目的和意義主要是為了獨(dú)立驗(yàn)證整個(gè)線控制動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)還可以驗(yàn)證智能駕駛系統(tǒng)與線控系統(tǒng)的交互。



在拿到這種復(fù)雜模型之后，還需要對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)化對(duì)標(biāo)來(lái)確保車(chē)輛模型的保真度。如果不對(duì)整個(gè)車(chē)輛模型進(jìn)行參數(shù)化對(duì)標(biāo)，那么很難對(duì)智能駕駛控制系統(tǒng)包括線控系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)測(cè)試的條件。



上面講了車(chē)輛模型，下面還需要介紹一下場(chǎng)景仿真軟件，這個(gè)場(chǎng)景仿真軟件是與其他監(jiān)控系統(tǒng)不同虛擬化的工具。

上面也介紹了對(duì)場(chǎng)景仿真的一些需求，恒潤(rùn)現(xiàn)在代理一款叫VTD的場(chǎng)景仿真軟件，雖然它是在Linux系統(tǒng)運(yùn)行，但它同時(shí)也有一些優(yōu)勢(shì)，Linux是一個(gè)開(kāi)放式的系統(tǒng)，大家可以自由地進(jìn)行一些開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，這款軟件是非常靈活、高度模塊化的軟件，對(duì)于不同開(kāi)發(fā)的需求都是非常有幫助的。

使用這款工具可以進(jìn)行MIL\SIL以及各種XL的仿真，同時(shí)還可以進(jìn)行多車(chē)在環(huán)仿真，也就是可以進(jìn)行多個(gè)智能駕駛控制系統(tǒng)與整個(gè)仿真系統(tǒng)集成，驗(yàn)證多個(gè)車(chē)輛在整個(gè)交通系統(tǒng)中的行為，可以大大增加仿真測(cè)試的效率。



我們可以看到VTD這款軟件它定義的標(biāo)準(zhǔn)是被業(yè)界是廣泛采用的，尤其是歐洲這些國(guó)家，它定義的包括OpenDrive（基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的道路信息）、OpenCRG（基于復(fù)雜道路表面信息）以及OpenSCENARIO（基于道路和交通行為），它已經(jīng)構(gòu)成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。



接下來(lái)看一下VTD這款軟件的實(shí)際應(yīng)用，它提供兩種道路和交通場(chǎng)景的搭建方式，一種是通過(guò)手動(dòng)搭建道路，手動(dòng)搭建道路是通過(guò)軟件編輯器來(lái)進(jìn)行搭建，有豐富的交通標(biāo)志庫(kù)和素材庫(kù)，搭建道路有專(zhuān)門(mén)的編輯器，它還提供了基于高清地圖導(dǎo)入的功能，可以把地圖轉(zhuǎn)化成OpenDrive格式的地圖，然后直接導(dǎo)入虛擬場(chǎng)景仿真軟件，這樣速度就變得非常的快了。



我們看到VTD軟件可以進(jìn)行交通流的生成，包括交通車(chē)輛、行人，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的比例進(jìn)行生成，這樣就不需要手動(dòng)編輯器逐個(gè)添加，可以提升整個(gè)場(chǎng)景搭建的速度。

同時(shí)它是基于Linux系統(tǒng)的，有著豐富的網(wǎng)絡(luò)接口，可以和其他的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真。



除此之外，VTD還提供了高保真度的場(chǎng)景，可以渲染出真實(shí)道路顆粒度的圖像、動(dòng)畫(huà)以及光照，這些對(duì)做攝像頭的傳感器仿真非常有幫助。



恒潤(rùn)可以提供這種交通場(chǎng)景的搭建服務(wù)，可以按照客戶(hù)的需求定制實(shí)驗(yàn)場(chǎng)園區(qū)、城市高速公路以及鄉(xiāng)村道路的場(chǎng)景，再把它整合在一起提供給有需求的整車(chē)廠或者供應(yīng)商。



介紹完仿真的一些基本部件，來(lái)看傳感器仿真是怎樣實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于智能駕駛仿真系統(tǒng)，傳感器仿真也非常重要，在HIL流程圖中有傳感器和執(zhí)行器，而智能駕駛系統(tǒng)的傳感器比較特殊，不同于其他的轉(zhuǎn)向制動(dòng)系統(tǒng)，它包括動(dòng)力系統(tǒng)的一些傳感器。

在講傳感器之前，首先看一下智能駕駛系統(tǒng)是怎么工作的，上圖是智能駕駛算法的基本框圖，其中傳感器種類(lèi)有很多，包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及需要定位的DGPS+IMU傳感器以及高精度地圖，這些傳感器能是用來(lái)檢測(cè)周?chē)囊恍┙煌▓?chǎng)景，比如車(chē)輛和行人，也可以進(jìn)行路徑規(guī)劃和定位，確認(rèn)車(chē)輛在道路中的位置，再結(jié)合檢測(cè)出來(lái)的可行駛區(qū)域，進(jìn)行局部的路徑規(guī)劃，最后進(jìn)行控制整個(gè)車(chē)輛動(dòng)力制動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。



把上面的邏輯框圖畫(huà)成如圖這張表以及流程圖，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于智能駕駛傳感器仿真實(shí)際上可以分為不同層級(jí)，這主要取決于客戶(hù)的需求以及實(shí)際使用的情況。

智能駕駛系統(tǒng)，首先通過(guò)傳感器采集信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)處理和融合之后，再傳輸?shù)經(jīng)Q策層，最后傳輸?shù)秸麄€(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。從仿真的角度來(lái)講，可以從三個(gè)不同的層級(jí)仿真，第一個(gè)是物理信號(hào)仿真，第二個(gè)是原始信號(hào)進(jìn)行仿真，第三個(gè)是傳感器目標(biāo)進(jìn)行仿真。

物理信號(hào)仿真，就是直接仿真?zhèn)鞲衅鹘邮盏降男盘?hào)，如攝像頭：直接仿真攝像頭檢測(cè)到的光學(xué)信號(hào)；雷達(dá)：直接仿真聲波和電磁波信號(hào)。

原始信號(hào)仿真，是把傳感器探測(cè)的單元拆掉，因?yàn)榭刂齐娍厍度胧较到y(tǒng)中有專(zhuān)門(mén)的數(shù)字處理芯片，可以直接仿真數(shù)字處理芯片的輸入單元。

最后一層傳感器目標(biāo)仿真。做傳感器感知和決策如果是分為兩個(gè)不同層級(jí)的芯片來(lái)做，那么可以將傳感器檢測(cè)的理想目標(biāo)直接仿真到?jīng)Q策層算法輸入端。

這種目標(biāo)級(jí)輸入信號(hào)一般是CAN總線輸入信號(hào)或者其他通訊協(xié)議格式輸入信號(hào)。

如下表，攝像頭的物理信號(hào)仿真是通過(guò)視頻暗箱來(lái)實(shí)現(xiàn)，原始信號(hào)仿真是通過(guò)視頻注入來(lái)實(shí)現(xiàn)，傳感器目標(biāo)仿真是通過(guò)CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)；毫米波雷達(dá)可以用毫米波雷達(dá)模擬器進(jìn)行物理信號(hào)的仿真，通過(guò)CAN總線進(jìn)行傳感器目標(biāo)的仿真；而激光雷達(dá)中，物理信號(hào)仿真還沒(méi)有解決方案，可以通過(guò)點(diǎn)云信號(hào)來(lái)進(jìn)行原始信號(hào)的仿真，通過(guò)CAN總線信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)仿真；超聲波雷達(dá)有相應(yīng)的超聲波雷達(dá)仿真盒進(jìn)行物理信號(hào)的仿真，CAN總線信號(hào)進(jìn)行傳感器目標(biāo)仿真。

高精地圖可以通CAN或者Ethernet協(xié)議來(lái)仿真；差分GPS和IMU可以通過(guò)串口通訊來(lái)仿真。

最后是關(guān)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)部件V2X，由于目前V2X還有一些技術(shù)上的問(wèn)題沒(méi)有完全解決，因此現(xiàn)在用的人并不是很多，都處于研發(fā)階段，我們也提供了相當(dāng)于物理信號(hào)仿真的手段，比如使用無(wú)線信道模擬器來(lái)直接仿真這種射頻信號(hào)，在此不再展開(kāi)講解。



接下來(lái)看毫米波雷達(dá)的物理級(jí)仿真方案。恒潤(rùn)開(kāi)發(fā)了毫米波雷達(dá)模擬器，已經(jīng)向客戶(hù)提供過(guò)。這是一套高精密儀器，因?yàn)楣獾碾娮硬▊鬏斔俣确浅？?，需要先通過(guò)接收探頭檢測(cè)雷達(dá)的發(fā)射探測(cè)波，然后經(jīng)過(guò)物理處理，再加上仿真模型把障礙物信息疊加到所需要監(jiān)測(cè)接收到的回波，由于雷達(dá)發(fā)射接收一次都非?？欤虼诉@個(gè)系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)也是比較復(fù)雜的。同時(shí)圖中可以看到毫米波雷達(dá)可以模擬多個(gè)方向的目標(biāo)，模擬多方向的目標(biāo)實(shí)際上是通過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)來(lái)進(jìn)行仿真模擬，也就是仿真不同方向的空間相位的反射。



攝像頭是通過(guò)視頻黑箱拍攝的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)攝像頭直接對(duì)著顯示器進(jìn)行拍攝仿真出來(lái)的交通場(chǎng)景仿真動(dòng)畫(huà)作為攝像頭的輸入，攝像頭中的內(nèi)部算法會(huì)根據(jù)動(dòng)畫(huà)來(lái)識(shí)別障礙車(chē)和行人。

這種暗箱適用性好，可以多自由度進(jìn)行調(diào)節(jié)，適用于多款不同焦距的單目攝像頭。



超聲波的仿真方案和毫米波類(lèi)似，裝超聲波探頭進(jìn)行回波，把檢測(cè)到的超聲波信號(hào)再利用模型計(jì)算出反射時(shí)間，再給到超聲波這個(gè)回波，同時(shí)可支持多個(gè)超聲波傳感器，這樣就可以做自主泊車(chē)、半自主泊車(chē)等測(cè)試。另外，在做智能駕駛測(cè)試中對(duì)超聲波雷達(dá)也有一些需要。



接下來(lái)探討攝像頭視頻注入仿真方案，這個(gè)方案實(shí)際上是把傳感器的探頭和攝像頭的鏡頭拿掉，直接把仿真的數(shù)據(jù)注入到圖像處理芯片中去進(jìn)行仿真。它的仿真優(yōu)點(diǎn)在于可以模擬不同的鏡頭仿真，包括了單目攝像頭、三目攝像頭、多目攝像頭、魚(yú)眼攝像頭。由于多目攝像頭和魚(yú)眼攝像頭畸變比較大、視場(chǎng)角比較大，因此是很難通過(guò)視頻暗箱進(jìn)行仿真的。



接下來(lái)看激光點(diǎn)云的仿真方案。對(duì)于激光點(diǎn)云，沒(méi)辦法進(jìn)行物理仿真，但是可以把仿真檢測(cè)出來(lái)的點(diǎn)云信號(hào)給到點(diǎn)云信息處理算法的前面去，可以通過(guò)交通產(chǎn)品仿真軟件生成出不同的點(diǎn)云效果，包括16線、64線，同時(shí)還可以定制不同廠家、不同線的激光雷達(dá)點(diǎn)云信號(hào)。



傳感器目標(biāo)仿真也非常重要，它是在最后目標(biāo)級(jí)，我們可以直接去模擬最后的CAN總線信號(hào)，比如采用總線仿真直接給到?jīng)Q策算法中，對(duì)要做決策算法開(kāi)發(fā)的供應(yīng)商，這個(gè)也是非常必要的，也非常靈活，比如可以對(duì)開(kāi)發(fā)毫米波、攝像頭這些檢測(cè)出來(lái)的目標(biāo)級(jí)信號(hào)的格式進(jìn)行一些更改和對(duì)標(biāo)，相當(dāng)于對(duì)傳感器通訊信號(hào)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，再給到?jīng)Q策算法前，這樣就可以做智能駕駛決策算法的測(cè)試了。



最后介紹一下恒潤(rùn)科技的團(tuán)隊(duì)和案例，大家都知道這是一家汽車(chē)電子公司，實(shí)際上，恒潤(rùn)科技做仿真業(yè)務(wù)已有很多年，專(zhuān)門(mén)為整車(chē)廠提供半實(shí)物仿真測(cè)試解決方案。

其中包括各種車(chē)身和各種系統(tǒng)，包括動(dòng)力系統(tǒng)、新能源、底盤(pán)、車(chē)身、駕駛輔助以及娛樂(lè)系統(tǒng)和智能駕駛系統(tǒng)，甚至把這些系統(tǒng)集成起來(lái)，構(gòu)成整部虛擬車(chē)輛的仿真平臺(tái)。做過(guò)的車(chē)型包括乘用車(chē)、商用車(chē)等各種不同的車(chē)型。

上圖可以看到恒潤(rùn)科技的半實(shí)物仿真案例在逐漸增長(zhǎng)，這兩年發(fā)展非常迅猛，尤其是在新能源和智能駕駛技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的熱潮中。



我們有龐大的隊(duì)伍來(lái)支持整個(gè)仿真測(cè)試，其中包括駐地工程師團(tuán)隊(duì)，從整個(gè)業(yè)務(wù)劃分的角度來(lái)講，我們也是模塊化劃分，分別由模型團(tuán)隊(duì)、硬件團(tuán)隊(duì)、軟件團(tuán)隊(duì)以及測(cè)試團(tuán)隊(duì)來(lái)維持整個(gè)業(yè)務(wù)的發(fā)展。做過(guò)的項(xiàng)目案例也很多，從整車(chē)意義的電控系統(tǒng)來(lái)講，都有涉獵。





上圖是我們已交付的ADAS項(xiàng)目案例，正在進(jìn)行的項(xiàng)目更多，恒潤(rùn)科技基于自主開(kāi)發(fā)的單目攝像頭做的測(cè)試驗(yàn)證，同時(shí)基于MobileEyes的系統(tǒng)和基于wabco的毫米波雷達(dá)控制器做出來(lái)的雷達(dá)模擬系統(tǒng)，目前這些都已交付給客戶(hù)，并已經(jīng)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。

現(xiàn)在同時(shí)進(jìn)行這種項(xiàng)目的客戶(hù)群有很多，我們發(fā)現(xiàn)有傳統(tǒng)的整車(chē)廠以及一些新興的整車(chē)廠，比如蔚來(lái)汽車(chē)、車(chē)和家以及小鵬汽車(chē)都是新興整車(chē)廠，并且立志于做智能駕駛開(kāi)發(fā)，也有一些傳統(tǒng)的整車(chē)廠在做前瞻技術(shù)和智能駕駛開(kāi)發(fā)，這些項(xiàng)目目前也都在開(kāi)展中。

今天的講解就到這里，感謝大家的聆聽(tīng)。

提問(wèn)環(huán)節(jié)

提問(wèn)一
高斌-晶眾交通-項(xiàng)目經(jīng)理
1、自動(dòng)駕駛測(cè)試如何有效規(guī)避突發(fā)應(yīng)急事件（人或物）？
2、仿真場(chǎng)景搭建需要準(zhǔn)備哪些工作，可否舉例說(shuō)明。

張大鵬：首先第一個(gè)問(wèn)題，如果做仿真測(cè)試沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)榉抡鏈y(cè)試非常安全不會(huì)考慮規(guī)避突發(fā)事件這種問(wèn)題，先做仿真測(cè)試沒(méi)問(wèn)題再上路測(cè)試，危險(xiǎn)系數(shù)就少很多；上路一定要考慮安全問(wèn)題，如果不能確保算法萬(wàn)無(wú)一失，建議把算法參數(shù)調(diào)的更保守一些。

第二個(gè)問(wèn)題，首先要考慮算法的復(fù)雜程度，如果只是L3以下的算法，比如ACC、AEB這些算法，那么搭建的場(chǎng)景只需考慮ACC、AEB的常規(guī)場(chǎng)景，如果做智能駕駛測(cè)試開(kāi)發(fā)，一定要考慮到更復(fù)雜的場(chǎng)景，場(chǎng)景搭建需要考慮到方方面面。

提問(wèn)二
何艾陽(yáng)-四維圖新-測(cè)試工程師
整個(gè)系統(tǒng)能不能個(gè)性化定制傳感器類(lèi)型，畢竟每家的傳感器方案都不一樣。

張大鵬：考慮到要開(kāi)發(fā)的智能駕駛系統(tǒng)的等級(jí)、功能、傳感器不同，選取不同供應(yīng)商產(chǎn)品也會(huì)有差異，所以我們HIL系統(tǒng)是定制化系統(tǒng)，它不是一種標(biāo)準(zhǔn)性的產(chǎn)品，是定制化的系統(tǒng)，考慮到不同客戶(hù)的使用，我在課程中講了很多傳感器的仿真方式，實(shí)際上，我們是把它們以不同方式組合起來(lái)，另外需要考慮到，即使是同樣的產(chǎn)品進(jìn)行仿真也會(huì)有區(qū)別。

提問(wèn)三
展竹義-眾泰研究院-主管工程師
仿真能否覆蓋所有道路工況，對(duì)控制策略、算法開(kāi)發(fā)的指導(dǎo)意義體現(xiàn)在哪些方面?

張大鵬：仿真測(cè)試并不能完全替代路試，是因?yàn)樗Ｐ捅Ｕ娑鹊膯?wèn)題。但是對(duì)控制策略算法開(kāi)發(fā)的指導(dǎo)意義在于：使用了仿真測(cè)試，能排除算法開(kāi)發(fā)中的一些bug，可以進(jìn)行功能測(cè)試驗(yàn)證，還可以驗(yàn)證功能算法到底對(duì)不對(duì)，至于算法好不好，好到什么程度，還需要進(jìn)行道路的標(biāo)定。

提問(wèn)四
邢鑫-美國(guó)V&O汽車(chē)-CEO
仿真測(cè)試與實(shí)際路測(cè)的差異在哪里，占比多大？

張大鵬：首先對(duì)不同的電控系統(tǒng)仿真測(cè)試和實(shí)際路測(cè)的占比是不一樣的，以智能駕駛角度來(lái)講，Waymo的報(bào)告是數(shù)十億英里的仿真測(cè)試和350萬(wàn)英里的道路測(cè)試，這說(shuō)明一定的道路測(cè)試即350萬(wàn)英里道路測(cè)試不可能覆蓋數(shù)十億英里的仿真測(cè)試，因?yàn)楹芏嗟缆范际潜容^平坦的沒(méi)什么危險(xiǎn)工況，所以道路測(cè)試只是最終驗(yàn)證手段；而說(shuō)仿真測(cè)試，由于智能駕駛系統(tǒng)安全性首要的，且場(chǎng)景復(fù)雜程度非常大，所以首先要進(jìn)行非常的大量仿真測(cè)試。通過(guò)仿真測(cè)試，可設(shè)計(jì)出非常復(fù)雜的交通場(chǎng)景和工況，比實(shí)際路測(cè)實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易的多。在實(shí)踐路測(cè)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，也可以拿回仿真測(cè)試?yán)^續(xù)進(jìn)行驗(yàn)證，具體占比可以參考Waymo的報(bào)告。

提問(wèn)五
王贊-華晨-測(cè)試工程師
零部件供應(yīng)商和主機(jī)廠對(duì)于ADAS測(cè)試的區(qū)別？

張大鵬：主機(jī)廠首先關(guān)注車(chē)賣(mài)得好不好、做的有沒(méi)有差異性，它需要解決的是整個(gè)ADAS系統(tǒng)、整個(gè)車(chē)輛結(jié)合的好不好的問(wèn)題。比如ADAS系統(tǒng)會(huì)和其他動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行通訊，這整個(gè)架構(gòu)好不好、功能有沒(méi)有問(wèn)題，對(duì)于整車(chē)廠，更多是需要關(guān)注把整個(gè)ADAS系統(tǒng)，包括其它的電控系統(tǒng)集成在一起，一塊進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。而對(duì)于零部件供應(yīng)商，主要是要開(kāi)發(fā)，需要對(duì)ADAS系統(tǒng)測(cè)試的這個(gè)功能進(jìn)行驗(yàn)證，確保功能沒(méi)有問(wèn)題。整車(chē)廠如果也要開(kāi)發(fā)ADAS控制系統(tǒng)，類(lèi)似扮演零部件供應(yīng)商的角色，那他必須要保證ADAS系統(tǒng)各種功能，也得保證整車(chē)性能。

提問(wèn)六：
龐亞娜-同力重工-線控化工程師
1.對(duì)于全封閉和半封閉場(chǎng)景下的無(wú)人駕駛車(chē)輛，對(duì)于仿真系統(tǒng)需求是否迫切？是否所有無(wú)人駕駛車(chē)輛都需要模擬場(chǎng)景測(cè)試，實(shí)地測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)如果不考慮人的影響，風(fēng)險(xiǎn)主要在哪方面？
2.傳感器的測(cè)試是否可以在場(chǎng)地中進(jìn)行，而非模擬場(chǎng)景測(cè)試？

張大鵬：1.對(duì)于全封閉場(chǎng)景測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)是保真度非常高，但是目前的場(chǎng)地還是比較小，所以并不能實(shí)現(xiàn)出很多場(chǎng)景的測(cè)試。所以如果真的驗(yàn)證這種智能駕駛，比如L4及以上等級(jí)的智能駕駛，仿真是非常必要的。實(shí)車(chē)測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)不止對(duì)人還有對(duì)車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)在測(cè)試中撞壞車(chē)、車(chē)內(nèi)測(cè)試人員、道路交通設(shè)施、行人、行車(chē)等；算法一旦出現(xiàn)小錯(cuò)誤或不完善的地方都會(huì)造成極大的風(fēng)險(xiǎn)。

2.傳感器測(cè)試既要在場(chǎng)地中測(cè)試也要在模擬場(chǎng)景中測(cè)試，通過(guò)模擬測(cè)試更新代碼會(huì)更快速，在場(chǎng)地測(cè)試也很必要，因?yàn)樾枰ヅ鋫鞲衅鞯臋z測(cè)元件的一些參數(shù)。