智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真與測(cè)試課件：調(diào)研分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試

調(diào)研分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試SimulationandTestingofIntelligentNetworkedVehicle智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真與測(cè)試目錄Contents智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試01幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件02智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試011.能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試現(xiàn)狀智能網(wǎng)聯(lián)汽車(IntelligentandConnectedVehicle,ICV)是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新一代汽車。由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車相較于傳統(tǒng)汽車涉及更加復(fù)雜的功能和應(yīng)用，所以測(cè)試和驗(yàn)證其功能和性能是巫需解決的問題。傳統(tǒng)的測(cè)試方法主要是道路測(cè)試和場(chǎng)地測(cè)試，但是都面臨測(cè)試成本高、測(cè)試工況少、測(cè)試周期長(zhǎng)等難題，在開發(fā)時(shí)間、成本.靈活性方面滿足不了智能網(wǎng)聯(lián)汽車復(fù)雜功能的開發(fā)驗(yàn)證需求。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真與測(cè)試是將真實(shí)駕駛員、真實(shí)傳感器、真實(shí)控制器在虛擬仿真環(huán)境下深度集成的一項(xiàng)技術(shù)，以豐富的測(cè)試手段、高度逼真的測(cè)試場(chǎng)景、高精度的模擬測(cè)試設(shè)備，完成覆蓋智能網(wǎng)聯(lián)汽車各開發(fā)環(huán)節(jié)的測(cè)試驗(yàn)證，大大縮短并降低智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)開發(fā)和檢驗(yàn)檢測(cè)的周期和成本。2.智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真與測(cè)試定義一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試3.智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試的技術(shù)優(yōu)勢(shì)1智能網(wǎng)聯(lián)汽車在實(shí)車測(cè)試上一方面，限于研發(fā)周期和成本，現(xiàn)有的封閉場(chǎng)地測(cè)試和開放道路測(cè)試不僅周期長(zhǎng)、成本高，無(wú)法滿足對(duì)系統(tǒng)數(shù)十億公里行程的大樣本和可靠性測(cè)試要求。2與汽車行駛安全測(cè)試密切相關(guān)的極限危險(xiǎn)工況屬于小樣本、小概率事件，開放的道路測(cè)試往往難以復(fù)制，測(cè)試安全也無(wú)法保障。3中國(guó)地域遼闊、人口眾多，駕駛行為特征和交通狀況與歐美等國(guó)相比也有其鮮明的地域性特點(diǎn)和差異性。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試3基于數(shù)字虛擬仿真技術(shù)的模擬仿真測(cè)試成為目前智能駕駛測(cè)試驗(yàn)證的新的重要手段，是汽車智能駕駛技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)的前端關(guān)鍵技術(shù)，體現(xiàn)和決定了智能化技術(shù)與產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力。幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件02自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試平臺(tái)必須要具備以下核心能力:真實(shí)還原測(cè)試場(chǎng)景高效利用路采數(shù)據(jù)生成仿真場(chǎng)景云端大規(guī)模并行加速使得仿真測(cè)試滿足自動(dòng)駕駛感知、決策規(guī)劃和控制全棧算法的閉環(huán)。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件1.PreScanPreScan是西門子公司旗下汽車駕駛仿真軟件產(chǎn)品，PreScan是以物理模型為基礎(chǔ)，開發(fā)ADAS和智能汽車系統(tǒng)的仿真平臺(tái)。支持?jǐn)z像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)、GPS，以及V2V/V2I車車通訊等多種應(yīng)用功能的開發(fā)應(yīng)用。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件PreScan由多個(gè)模塊組成，使用起來主要分為四個(gè)步驟:(1)場(chǎng)景搭建PreScan提供一個(gè)強(qiáng)大的圖形編輯器，用戶可以使用道路分段，包括交通標(biāo)牌，樹木和建筑物的基礎(chǔ)組件庫(kù)，包括機(jī)動(dòng)車，自行車和行人的交通參與者庫(kù)，修改天氣條件(如雨，雪和霧)以及光源(如太陽(yáng)光，大燈和路燈)來構(gòu)建豐富的仿真場(chǎng)景。(2)添加傳感器PreScan支持種類豐富的傳感器，包括理想傳感器，V2X傳感器，激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)，超聲波雷達(dá)，單目和雙目相機(jī)，魚眼相機(jī)等。(3)添加控制系統(tǒng)PreScan可以通過MATLAB/Simulink建立控制模型,也可以和第三方動(dòng)力學(xué)仿真模型(如CarSim,VI-Grade，dSpaceASM的車輛動(dòng)力學(xué)模型)進(jìn)行閉環(huán)控制。(4)運(yùn)行仿真PreScan3D可視化查看器允許用戶分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，同時(shí)可以提供圖片和動(dòng)畫生成功能。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件2.CarMakerCarmaker，還有相關(guān)的TruckMaker和MotorcycleMaker是德國(guó)IPG公司推出的動(dòng)力學(xué)、ADAS和自動(dòng)駕駛仿真軟件。Camaker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)，除此之外，Carmaker還打造了包括車輛，駕駛員，道路，交通環(huán)境的閉環(huán)仿真系統(tǒng)。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件PreScan由多個(gè)模塊組成，使用起來主要分為四個(gè)步驟:(1)IPGTrafticIPGTraftic是交通環(huán)境模擬工具，提供豐富的交通對(duì)象(車輛、行人、路標(biāo)、交通燈、道路施工建筑等)模型?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)交通環(huán)境的仿真。測(cè)試車輛可識(shí)別交通對(duì)象并由此進(jìn)行動(dòng)作觸發(fā)(如限速標(biāo)志可觸發(fā)車輛進(jìn)行相應(yīng)的減速動(dòng)作)。(2)IPGDriverIPGDriver先進(jìn)的、可自學(xué)習(xí)的駕駛員模型?？煽刂圃诟鞣N行駛工況下的車輛，實(shí)現(xiàn)諸如上坡起步、入庫(kù)泊車以及甩尾反打方向盤等操作。并能適應(yīng)車輛的動(dòng)力特性(驅(qū)動(dòng)形式、變速箱類型等)、道路摩擦系數(shù)、風(fēng)速、交通環(huán)境狀況，調(diào)整駕駛策略。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件3.CarSim

CarSim還有相關(guān)的TruckSim和BikeSim是MechanicalSimulation公司開發(fā)的強(qiáng)大的動(dòng)力學(xué)仿真軟件，被世界各國(guó)的主機(jī)廠和供應(yīng)商所廣泛使用。CarSim針對(duì)四輪汽車，輕型卡車，TruckSim針對(duì)多軸和雙輪胎的卡車，BikeSim針對(duì)兩輪摩托車。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件4.VTDVTD(VirtualTestDrive)是德國(guó)VIRES公司開發(fā)的一套用于ADAS、主動(dòng)安全和自動(dòng)駕駛的完整模塊化仿真工具鏈。VIRES已經(jīng)于2017年被MSC軟件集團(tuán)收購(gòu)。VTD目前運(yùn)行于Linux平臺(tái)，它的功能覆蓋了道路環(huán)境建模、交通場(chǎng)景建模、天氣和環(huán)境模擬、簡(jiǎn)單和物理真實(shí)的傳感器仿真、場(chǎng)景仿真管理以及高精度的實(shí)時(shí)畫面渲染等。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件VTD的仿真流程主要由路網(wǎng)搭建，動(dòng)態(tài)場(chǎng)景配置，仿真運(yùn)行三個(gè)步驟組成。(1)路網(wǎng)搭建VTD提供了圖形化的交互式路網(wǎng)編輯器RoadNetworkEditor(ROD)，在使用各種交通元素構(gòu)建包含多類型車道復(fù)雜道路仿真環(huán)境的同時(shí)，可以同步生成OpenDrive高精地圖。(2)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景配置在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的建立上，VTD提供了圖形化的交互式場(chǎng)景編輯器ScenarioEditor，提供了在OpenDrive基礎(chǔ)上添加用戶自定義行為控制的交通體，或者是某區(qū)域連續(xù)運(yùn)行的交通流。(3)仿真運(yùn)行無(wú)論是SIL還是HL、實(shí)時(shí)還是非實(shí)時(shí)的仿真、單機(jī)還是高性能計(jì)算的環(huán)境，VTD都提供了相應(yīng)的解決方案。VTD運(yùn)行時(shí)可模擬實(shí)時(shí)高質(zhì)量的光影效果及路面反光、車身渲染、雨雪霧天氣渲染、傳感器成像渲染、大燈光視覺效果等。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件5.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，用于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開發(fā)、訓(xùn)練和驗(yàn)證。CARLA依托虛幻引擎進(jìn)行開發(fā)，使用服務(wù)器和多客戶端的架構(gòu)。在場(chǎng)景方面，CARLA提供了為自動(dòng)駕駛創(chuàng)建場(chǎng)景的開源數(shù)字資源(包括城市布局、建筑以及車輛)以及幾個(gè)由這些資源搭建的供自動(dòng)駕駛測(cè)試訓(xùn)練的場(chǎng)景。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件6.AutowareAutoware最早是由名古屋大學(xué)研究小組在加藤伸平教授的領(lǐng)導(dǎo)下于2015年8月正式發(fā)布。Autoware.AI得到了最大的自動(dòng)駕駛開源社區(qū)的支持,截止2023年4月在GitHub上獲得了6800多顆星，在Slack上擁有500多個(gè)賬戶，并被100多家公司廣泛使用，在20多個(gè)不同國(guó)家的30多種不同車輛上運(yùn)行。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件Autoware.AI是世界上第一個(gè)用于自動(dòng)駕駛技術(shù)的“多合一”開源軟件。(1)定位通過與(GlobalNavigationSatelliteSystem;全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))和MU(InertialMeasurementUnit;慣性測(cè)量單元)傳感器結(jié)合使用3D地圖和SLAM算法來實(shí)現(xiàn)。(2)檢測(cè)使用具有傳感器融合算法和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的攝像機(jī)以及LiDAR。(3)預(yù)測(cè)和規(guī)劃基于概率機(jī)器人技術(shù)和基于規(guī)則的系統(tǒng)，部分還使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。(4)控制Autoware向車輛輸出的控制量是速度和角速度。盡管控制量的主要部分通常位于車輛的線控控制器中，但這些是控制的一部分。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件7.PanoSim

PanoSim是由浙江天行健智能科技有限公司開發(fā)的面向汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)的一體化仿真與測(cè)試平臺(tái)，集高精度車輛動(dòng)力學(xué)模型、高逼真汽車行駛環(huán)境與交通模型、高逼真車載環(huán)境傳感器模型和豐富的測(cè)試場(chǎng)景于一體，支持獨(dú)立仿真與MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真，提供包括離線仿真、實(shí)時(shí)硬件在環(huán)仿真(MIL/SIL/HIL/VIL)和駕駛模擬器等在內(nèi)的一體化解決方案。二、幾種常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真測(cè)試軟件PanoSim