單元6-1自動(dòng)駕駛仿真系統(tǒng)構(gòu)成與仿真軟件介紹CATALOGUE目錄6.1.1自動(dòng)駕駛仿真系統(tǒng)構(gòu)成6.1.2自動(dòng)駕駛仿真軟件介紹016.1.1自動(dòng)駕駛仿真系統(tǒng)構(gòu)成隨著汽車智能化提升，傳統(tǒng)研發(fā)受外界環(huán)境影響和試驗(yàn)安全制約，難以有效地開(kāi)展，需要大規(guī)?？蓴U(kuò)展的模擬測(cè)試服務(wù)，自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試應(yīng)運(yùn)而生。自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試?yán)脗鞲衅?、車輛動(dòng)力學(xué)、交通流等模擬技術(shù)，構(gòu)建真實(shí)駕駛場(chǎng)景，通過(guò)算法添加實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試，提高測(cè)試效率，節(jié)約成本，無(wú)安全風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)駕駛仿真1.自動(dòng)駕駛仿真定義2.自動(dòng)駕駛仿真系統(tǒng)構(gòu)成模型在環(huán)測(cè)試仿真模型在環(huán)測(cè)試仿真是指采用模擬駕駛場(chǎng)景、車輛動(dòng)力學(xué)模型、傳感器模型、決策規(guī)劃算法進(jìn)行虛擬環(huán)境下的自動(dòng)駕駛測(cè)試，主要應(yīng)用于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的最初階段，沒(méi)有硬件參與系統(tǒng)測(cè)試，主要用于驗(yàn)證算法的正確性。硬件在環(huán)測(cè)試仿真硬件在環(huán)測(cè)試包括環(huán)境感知、決策規(guī)劃、控制執(zhí)行系統(tǒng)測(cè)試，要求持續(xù)測(cè)試、組合測(cè)試和擴(kuò)展性，確保不同標(biāo)準(zhǔn)下的駕駛場(chǎng)景評(píng)價(jià)及功能結(jié)果的廣泛應(yīng)用。車輛在環(huán)測(cè)試仿真車輛在環(huán)測(cè)試仿真是將整車嵌入到虛擬測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)模擬駕駛場(chǎng)景測(cè)試整車的性能，主要包括封閉場(chǎng)地車輛在環(huán)和轉(zhuǎn)轂平臺(tái)車輛在環(huán)，其關(guān)鍵在于將車輛信息傳遞給模擬環(huán)境以及將模擬環(huán)境中產(chǎn)生的傳感器信息傳遞給車輛控制器。自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)需集成駕駛場(chǎng)景、傳感器、V2X、定位、車輛動(dòng)力學(xué)仿真等功能，并與自動(dòng)駕駛感知、決策控制系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)迭代優(yōu)化。仿真技術(shù)核心地位在智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)中，仿真技術(shù)貫穿傳感器開(kāi)發(fā)、場(chǎng)景構(gòu)建、算法訓(xùn)練、控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)、制動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)及自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成為開(kāi)發(fā)的核心內(nèi)容。2.自動(dòng)駕駛仿真系統(tǒng)構(gòu)成026.1.2自動(dòng)駕駛仿真軟件介紹MS公司仿真技術(shù)領(lǐng)先：MS公司開(kāi)發(fā)VehicleSim，以LISP編寫，支持多領(lǐng)域建模，衍生出CarSim、TruckSim、BikeSim，廣泛用于汽車、機(jī)器人和衛(wèi)星領(lǐng)域，享有高聲譽(yù)。CarSim主要功能與特性：分析車輛性能，支持MATLAB/Excel繪圖，圖形動(dòng)畫展示結(jié)果，實(shí)時(shí)高速運(yùn)行，支持硬件在環(huán)仿真，事件處理技術(shù)，20余種車型數(shù)據(jù)庫(kù)，與simulink互調(diào)。CarSim軟件功能強(qiáng)大：CarSim針對(duì)四輪車及輕型卡車，集成圖形化數(shù)據(jù)庫(kù)、車輛數(shù)學(xué)模型、求解器、繪圖器及動(dòng)畫顯示器，用于仿真分析車輛駕駛控制反應(yīng)，確保高度準(zhǔn)確性。CarSim簡(jiǎn)化建模與控制：自帶車輛模型庫(kù)，支持參數(shù)修改，簡(jiǎn)化建模，支持預(yù)測(cè)模型控制器與聯(lián)合仿真，分析車輛性能，驗(yàn)證控制規(guī)律，簡(jiǎn)單、快速、精確、擴(kuò)展性好，用于控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。1.CarSim軟件PreScan場(chǎng)景搭建PreScan場(chǎng)景搭建包含道路、交通參與者及天氣光源編輯，支持OpenDrive高精地圖導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)豐富真實(shí)仿真環(huán)境構(gòu)建。PreScan多功能仿真西門子PreScan為汽車駕駛仿真平臺(tái)，基于物理模型，支持ADAS和智能汽車系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，涵蓋攝像頭、雷達(dá)等多樣功能。PreScan開(kāi)放靈活PreScan集成于MATLAB，支持智能駕駛應(yīng)用模擬，靈活開(kāi)放，可連接第三方汽車動(dòng)力學(xué)及硬件在環(huán)模擬器，滿足ADAS及無(wú)人駕駛系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需求。2.PreScan軟件PreScan支持多種傳感器及控制系統(tǒng)集成，用戶可自定義添加，結(jié)合3D可視化查看器分析結(jié)果，支持圖片動(dòng)畫生成及硬件在環(huán)仿真。傳感器與控制系統(tǒng)添加利用MATLAB和Prescan，建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車交叉口通行聯(lián)合仿真模型，對(duì)交叉口交通進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)軟件內(nèi)部接口與控制算法的聯(lián)合仿真。Prescan與MATLAB聯(lián)合2.PreScan軟件Carmaker集成全面模型Carmaker為動(dòng)力學(xué)、ADAS及自動(dòng)駕駛仿真軟件，集成完整車輛動(dòng)力學(xué)、新能源汽車、駕駛員、復(fù)雜交通及傳感器模型，支持自動(dòng)測(cè)試。3.CarMaker軟件CarMaker聯(lián)合仿真測(cè)試作為平臺(tái)軟件，可與ADAMS、AVLCruise等第三方軟件集成，進(jìn)行聯(lián)合仿真，同時(shí)配套硬件支持ECU/傳感器，實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)測(cè)試。CarMaker功能強(qiáng)大Carmaker軟件支持車輛動(dòng)力學(xué)、ADAS控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)測(cè)試，涵蓋整車性能、電控單元及多種ADAS系統(tǒng)，支持國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試及客戶自定義開(kāi)發(fā)。仿真軟件爆發(fā)式增長(zhǎng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車快速發(fā)展，無(wú)人駕駛汽車成方向，自動(dòng)駕駛仿真軟件爆發(fā)式增長(zhǎng)，涵蓋傳統(tǒng)汽車動(dòng)力學(xué)仿真與初創(chuàng)公司新品。仿真軟件特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)自動(dòng)駕駛仿真軟件各具特色，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，搭建完整仿真系統(tǒng)需多個(gè)軟件協(xié)同工作，涵蓋駕駛場(chǎng)景構(gòu)建、傳感器仿真、車輛動(dòng)力學(xué)模型等。3.CarMaker軟件VTD為ADAS、主動(dòng)安全和自動(dòng)駕駛提供完整模塊化仿真，覆蓋道路環(huán)境、交通場(chǎng)景、天氣模擬、傳感器仿真等，支持全周期開(kāi)發(fā)流程，可與第三方工具聯(lián)合仿真。VTD仿真工具鏈介紹VTD仿真流程包括路網(wǎng)搭建、動(dòng)態(tài)場(chǎng)景配置和仿真運(yùn)行，支持圖形化交互式編輯器，可生成高精地圖，添加用戶自定義行為控制的交通體或連續(xù)運(yùn)行的交通流。VTD仿真流程概述VTD提供實(shí)時(shí)高質(zhì)量渲染解決方案，涵蓋光影、天氣、傳感器成像等，支持軟件、硬件及實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí)仿真，適用于單機(jī)與高性能計(jì)算環(huán)境，滿足復(fù)雜仿真需求。VTD仿真技術(shù)特點(diǎn)4.VTD軟件010203自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)51Sim-One是51VR公司自主研發(fā)的自動(dòng)駕駛仿真與測(cè)試平臺(tái)，集多傳感器、交通流與智能體、感知決策仿真于一體，基于物理機(jī)理建模，實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)仿真。場(chǎng)景構(gòu)建與還原傳感器仿真能力5.51Sim-One軟件51Sim-One支持OpenDrive導(dǎo)入與二次編輯，可快速創(chuàng)建或還原路網(wǎng)，內(nèi)置場(chǎng)景庫(kù)和測(cè)試案例庫(kù)，涵蓋真實(shí)場(chǎng)景、城市及鄉(xiāng)村道路等，加速自動(dòng)駕駛測(cè)試。支持多路通用及定制傳感器仿真，包括攝像頭、雷達(dá)等，提供語(yǔ)義分割圖、深度圖等帶注釋圖像數(shù)據(jù)，滿足感知系統(tǒng)算法測(cè)試與訓(xùn)練及硬件在環(huán)測(cè)試需求。動(dòng)力學(xué)仿真與開(kāi)放接入內(nèi)置動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)支持車輛參數(shù)自定義，包括尺寸、動(dòng)力總成等，同時(shí)提供第三方動(dòng)力學(xué)模塊接入能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜車輛動(dòng)力學(xué)仿真。測(cè)試框架與加速架構(gòu)提供批量測(cè)試管理、連續(xù)自動(dòng)測(cè)試及可視化監(jiān)控，支持分布式計(jì)算集群架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高達(dá)10倍速的仿真加速，提升測(cè)試效率。數(shù)據(jù)分析與行業(yè)軟件整合支持可自定義數(shù)據(jù)輸出，靈活集成行業(yè)軟件，如Matlab、ROS、CarSim/CarMaker等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與功能擴(kuò)展。控制系統(tǒng)解耦對(duì)接提供多種接口對(duì)接控制系統(tǒng)，支持感知、決策單獨(dú)或整體接入，滿足不同測(cè)試需求，包括Matlab、ROS、Protobuf等，實(shí)現(xiàn)人工駕駛模擬。5.51Sim-One軟件6.Vissim軟件Vissim微觀交通流仿真01Vissim是德國(guó)PTV公司的微觀交通流仿真軟件，可構(gòu)建復(fù)雜交通環(huán)境，模擬多類交通交互行為，用于城市和郊區(qū)交通設(shè)施規(guī)劃與評(píng)價(jià)。Vissim仿真精度與分析02Vissim能模擬個(gè)體及群體交通行為的高精度仿真，內(nèi)置多種分析手段，獲取具體數(shù)據(jù)結(jié)果及三維可視化引擎，支持無(wú)人駕駛算法高動(dòng)態(tài)交通環(huán)境仿真測(cè)試。仿真軟件爆發(fā)式增長(zhǎng)03智能網(wǎng)聯(lián)汽車快速發(fā)展，無(wú)人駕駛汽車成趨勢(shì)，自動(dòng)駕駛仿真軟件爆發(fā)式增長(zhǎng)，涵蓋傳統(tǒng)汽車動(dòng)力學(xué)到初創(chuàng)公司新品。仿真軟件互相配合04自動(dòng)駕駛仿真軟件各有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，搭建完整仿真系統(tǒng)需多個(gè)軟件互相配合，以應(yīng)對(duì)汽車研發(fā)的復(fù)雜需求。Pro-SiVIC仿真分析法國(guó)ESI集團(tuán)的Pro-SiVIC助力交通運(yùn)輸制造商虛擬測(cè)試車載感知系統(tǒng)性能，準(zhǔn)確再現(xiàn)照明、天氣及道路使用者等影響因素。7.Pro-SiVIC3D場(chǎng)景實(shí)時(shí)交互Pro-SiVIC能建高逼真3D場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互仿真分析，削減物理樣機(jī)需求，支持視覺(jué)傳感器、毫米波雷達(dá)等多類型傳感器模型。Pro-SiVIC應(yīng)用Pro-SiVIC廣泛應(yīng)用于道路、汽車、自適應(yīng)巡航控制、自動(dòng)緊急制動(dòng)、車道偏離預(yù)警、盲區(qū)監(jiān)測(cè)、照明系統(tǒng)、車燈切換及交通標(biāo)志識(shí)別。仿真操作流程PanoSim仿真操作簡(jiǎn)捷，創(chuàng)建仿真需選道路場(chǎng)景設(shè)天氣；設(shè)置仿真參數(shù)需添車輛設(shè)駕駛參數(shù)，裝傳感器配交通元素；分析仿真結(jié)果。PanoSim模擬仿真平臺(tái)PanoSim集車輛動(dòng)力學(xué)、環(huán)境、交通、傳感、無(wú)線通信等模型于一體，支持Matlab/Simulink與后處理，精準(zhǔn)模擬汽車駕駛環(huán)境。轎車建模與編輯PanoSim支持典型驅(qū)動(dòng)型式和懸架形式的大、中、小型轎車建模，提供三維數(shù)字虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景建模與編輯，支持道路及天氣等環(huán)境建模。8.PanoSim軟件9.百度Apollo仿真平臺(tái)Apollo仿真平臺(tái)百度Apollo仿真平臺(tái)支撐內(nèi)部系統(tǒng)開(kāi)發(fā)迭代，為生態(tài)開(kāi)發(fā)者提供云端決策系統(tǒng)仿真服務(wù)，基于百度云和Azure，支持用戶指定Apollo版本云端仿真測(cè)試。Apollo虛擬環(huán)境仿真Apollo與Unity合作，開(kāi)發(fā)了基于Unity的真實(shí)感虛擬環(huán)境仿真，可提供3D的虛擬環(huán)境、道路和天氣的變化，用于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試。Apollo仿真場(chǎng)景Apollo仿真場(chǎng)景分Worldsim和Logsim，前者人為預(yù)設(shè)道路和障礙物，后者基于路測(cè)數(shù)據(jù)提取，反映實(shí)際交通環(huán)境，支持較完善的場(chǎng)景通過(guò)判別系統(tǒng)。9.百度Apollo仿真平臺(tái)Apollo仿真平臺(tái)內(nèi)容Apollo仿真平臺(tái)提供約200個(gè)場(chǎng)景，包括不同路型、障礙物類型、道路規(guī)劃及紅綠燈信號(hào)，全面模擬實(shí)際交通環(huán)境，支持自動(dòng)駕駛算法測(cè)試。仿真軟件爆發(fā)式增長(zhǎng)隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的快速發(fā)展，無(wú)人駕駛汽車成為發(fā)展方向，汽車自動(dòng)駕駛仿真軟件也出現(xiàn)爆發(fā)式地增長(zhǎng)，這些仿真軟件有從傳統(tǒng)汽車動(dòng)力學(xué)仿真軟件演化而來(lái)，也有國(guó)內(nèi)外初創(chuàng)公司推出的仿真新產(chǎn)品。仿真軟件特點(diǎn)自動(dòng)駕駛仿真軟件都有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，搭建一個(gè)完整的仿真系統(tǒng)也越來(lái)越需要多個(gè)軟件互相之間的配合，典型的自動(dòng)駕駛仿真軟件或平臺(tái)應(yīng)包括能夠構(gòu)建各種駕駛場(chǎng)景，而且這種駕駛場(chǎng)景越來(lái)越逼真。仿真軟件需要具備仿真各種傳感器的能力，包括攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等，以確保能夠模擬出真實(shí)的車輛感知環(huán)境，從而提升仿真的真實(shí)性和有效性。傳感器仿真9.百度Apollo仿真平臺(tái)仿真軟件需要具備車輛動(dòng)力學(xué)模型，能夠?qū)DAS或自動(dòng)駕駛功能進(jìn)行精準(zhǔn)的仿真，通過(guò)模擬車輛在不同路況和環(huán)境下的行為，確保自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在不同場(chǎng)景下的性能和安全性。車輛動(dòng)力學(xué)模型仿真軟件需要支持傳感器融合、跟蹤、路徑規(guī)劃和車輛控制算法等，以滿足復(fù)雜駕駛場(chǎng)景下的仿真需求，同時(shí)，能夠支持C/C++代碼生成，實(shí)現(xiàn)快速原型和硬件在環(huán)測(cè)試。算法與仿真支持10.MATLAB自動(dòng)駕駛工具箱構(gòu)建駕駛場(chǎng)景模擬使用構(gòu)建的場(chǎng)景和來(lái)自雷達(dá)、視覺(jué)傳感器模型的綜合檢測(cè)，測(cè)試自動(dòng)駕駛算法；支持編程、圖形化界面、場(chǎng)景庫(kù)構(gòu)建；模擬雷達(dá)、視覺(jué)傳感器的檢測(cè)。開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)支持設(shè)計(jì)縱向與橫向模型預(yù)測(cè)控制器，基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的控制器，車輛動(dòng)力學(xué)建模；實(shí)時(shí)硬件快速原型；生成產(chǎn)品級(jí)C/C++代碼；生成AUTOSAR代碼。支持可視化能夠顯示攝像機(jī)視頻、雷達(dá)和視覺(jué)鳥(niǎo)瞰圖、車道線標(biāo)記、激光雷達(dá)點(diǎn)云、道路地圖數(shù)據(jù)等；支持多個(gè)坐標(biāo)系之間的變換；實(shí)時(shí)連接ROS、CAN、激光雷達(dá)并回放數(shù)據(jù)。030201開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)支持傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)注、深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)