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如何完成ADAS及自动驾驶的仿真验证

在5月武汉举办的第六届中国国际汽车技术展览会上,东信创智的首次亮相博得了大量的关注。其中许多小伙伴们都对我们的ADAS HIL测试系统产生了浓厚的兴趣。今天,我将为大家详细的介绍一下这套测试系统的核心之一——场景仿真软件VTD。

VTD全称Virtual Test Drive,是德国Vires公司的核心产品。它是一款可以实现复杂交通环境视景建模及仿真的软件,主要用于高级驾驶辅助和主动安全系统的开发和测试。VTD主要具有以下几个特点:

使用驾驶仿真领域的开放标准

OpenDRIVE/OpenCRG/OpenSCENARIO

实时的高性能画面渲染

从道路设计到仿真的完整工具链

实时传感器仿真和开发

模块化的架构,支持分布式仿真

支持XIL测试

下面,我们来一一介绍这几大特点。

1、使用驾驶仿真领域的开放标准

OpenDRIVE标准定义了一种用来精确的解析描述道路网络的文件格式,包括道路的几何描述以及逻辑属性(如车道类型、方向等)。道路的数据可以通过一些路网编辑器(如VTD自带的ROD工具)用手动建模的方式获得,也可以通过地图数据的转化或基于真实世界道路的扫描转化获得(国内的一些高精度地图供应商常采用这种标准,这也意味着VTD是支持高精度地图导入的)。

OpenCRG标准定义了一种用来描述路面信息的文件格式。它最初是被用来储存路面扫描时所获得的高精度的路面数据,主要应用于轮胎、振动或驾驶模拟。OpenCRG可以被理解为是对于OpenDRIVE的补充。基于这两个标准,VTD可以实现标准化的高精度的车道仿真。

OpenSCENARIO标准定义一个用来描述驾驶仿真场景中的动态内容的文件格式。它主要被用来描述一些涉及到多个元素(如车辆、行人和其他的交通参与者)的复杂的同步的交通场景。

VIRES为这三个标准的制定和推广做出了巨大的贡献,目前这三个标准由欧洲的ASAM协会(Association for Standardization of Automation and Measuring Systems, 自动化及测量系统标准协会)管理。

2、实时的高性能画面渲染

在NVIDIA高性能显卡的支持下,VTD可以实时渲染出无比细腻的仿真画面,配合着动态的气象及光影模拟,VTD所呈现的仿真世界十分贴近现实,满足了基于摄像头传感器的ADAS及自动驾驶功能对于仿真场景的需求。同时针对目前常见的双目,三目乃至多目摄像头方案,VTD提供了多窗口实时渲染以及分布式仿真的解决方案予以应对。以下是我们直接在VTD运行时使用VTD自带的相机功能而拍下的仿真画面。

3、从道路设计到仿真的完整的工具链

VTD具有可以实现仿真构建的完整工具链。它包括:道路设计建模工具Road Designer,简称“ROD”,交通场景编辑器Scenario Editor和图形化用户界面Graphical User Interface,简称“GUI”,也叫指导操作台Instructor Operating Station简称“IOS”。

ROD:用于静态仿真场景的搭建,内含大量的素材库(如标识牌、交通灯、建筑物、树木、地形等)和模板,支持用户添加自定义的素材与模板。并且在建模过程中支持效果预览,帮助用户及时对模型进行校对。通过ROD可以生成OpenDRIVE标准的逻辑文件用于交通仿真。

Scenario Editor:用于交通场景的搭建,包括行人、车辆以及其他交通参与者的布置与管理、路径规划、生成随机交通流、设置驾驶员模型、配置交通信号灯以及特殊交通动作的触发等。

GUI/IOS:图形化的用户界面,也是VTD的主要操作界面。包含了大量的操作工具,可以实现对仿真的配置及管理。

4、实时传感器仿真和开发

VTD还支持实时传感器的仿真和开发。对于视频类传感器,VTD可以实现高低动态范围,镜头畸变,色差、像差模拟等效果的仿真,并且还可以输出原始的图像数据。

对于激光雷达传感器,VTD可以实现实时点云数据的仿真,以及对点云数据的复现渲染,并且可以实时输出点云数据。

5、支持分布式仿真

VTD是一款高度模块的软件。在VTD中,负责高性能画面渲染的IG模块往往会被显卡的性能所限制住。因此,当需要运行多个IG模块时,会存在显卡性能不足或视频输出接口不足的问题。这时,我们就可以采用分布式仿真的方式,将IG分配给其他的电脑运行来解决这一问题。分布式仿真的另一个应用场景就是多车在环仿真,这种方式可以实现在同一仿真场景下,同时进行多台车辆的仿真,提高仿真的效率以及仿真的交互性。

6、支持XIL测试

VTD拥有一个叫做Runtime Data Bus,简称“RDB”的运行数据总线。数据在这个总线中以RDB报文的形式传输。由于这种RDB通信协议的存在,我们可以更好的管理和监测这些数据,而且通过这个总线,我们可以与第三方工具及用户开发的插件建立连接,还可以将仿真运行时的数据(如车辆信息、位置信息、传感器信息等)通过以太网以TCP/UDP的方式与其他的仿真软、硬件进行数据交互构成通讯闭环从而实现SIL(Software in the Loop)、DIL(Driver in the Loop)、HIL(Hardware in the Loop)、VIL(Vehicle in the Loop)等测试功能,完成ADAS/无人驾驶技术的开发、验证和测试。

总的来说,与其他的仿真软件相比,VTD不仅仅只是一款仿真能力极其出色的软件,它更是一个标准化、模块化的仿真平台,它大大的降低了在环测试系统的集成以及仿真测试管理的难度,尤其对于L3级别以上自动驾驶功能的开发来说,这种平台化无疑会为其带来极大的便利。