前沿 | Adams-VTD 实时仿真，推进自动驾驶研发革命
作者：HemanthKolera,MSCSoftware
Tushar Bhanage, VIRES Simulations technologie GmbH
and KATECH Korea
自动驾驶汽车及其相关技术正成为当今社会的重要组成部分。在设想功能齐全且安全的自动驾驶汽车之前，各公司都正在开发高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 功能，这些功能不仅可以确保车辆乘员的安全，还可以帮助驾驶员安全地通过复杂的道路网络。据估计，到 2025 年，ADAS 市场将达到 6.599 亿美元。（数据来源：Frost and Sullivan）
汽车OEM和其他主要参与者正准备积极加大对 ADAS 和自动驾驶汽车研发的投资。
自动驾驶汽车的样机开发和测试是一项重大的行业挑战。由于关键场景的数量巨大，物理测试很复杂，且不能保证完整的测试覆盖率，因此需要基于仿真的测试方法，而且，更加复杂的 ADAS 功能必须在整个车辆系统中使用适当保真度的工具进行分析和验证。虽然仿真环境至关重要，但车辆模型的保真度还应保证准确和真实的效果。同样适用于模拟多自由度的情景以正确描述车辆运行状况。韩国汽车技术研究所(KATECH) 成立于 1990 年，旨在支持国家汽车工业并确保其可持续发展。该研究所积极参与的研发领域包括汽车、ADAS和自动驾驶汽车（AV），是这些领域的先驱者。这些领域的解决方案通常由复杂的工具链组成。连接来自多个不同提供商的解决方案既困难又耗时。虽然理想的自动驾驶解决方案由物理和虚拟/仿真技术组成，但由于各种时间限制，KATECH 被迫依靠仿真和模拟器来测试自动驾驶解决方案。为了说明确保决定性结果的复杂工具链所具有的挑战，KATECH 选择了 Adams 和 VTD 集成。Adams 是多体动力学仿真领域的领导者。它是车辆动力学建模的事实标准。Adams Car 是 Adams 汽车行业的垂直解决方案，允许用户使用预建模板创建完整的车辆虚拟样机。用户可以通过多个开环和闭环车辆事件和场景来运行这些样机。使用这种方法，工程师可以虚拟地执行他们通常在测试实验室或测试轨道上运行的相同测试。所有这一切都在很短的时间内完成，并且不需要物理样机。使用标准工具独立接口（例如 FMI），Adams 可以与其他工具（例如 VTD）连接，从而为自动驾驶应用提供解决方案。由于 Adams 模型具有固有的高保真度，它允许用户放大他们想要研究的车辆动力学的任何地方。与自由度有限的低保真方法相比，采用高保真模型允许用户捕获更广泛的频率响应。Adams 中的高保真建模方法提供了一个机会，使得从设计到验证的所有开发阶段都使用相同的车辆模型。为了解决实时仿真问题，虚拟实验驾驶 (VTD) 可以创建类似于现实世界的虚拟环境。KATECH 能够仿真复杂的城市情况，包括具有确定性行为的行人、按比例缩放的车辆模型、天气变化、一天中的时间、能见度、降水和车辆动力学。具有光线追踪基于物理的 LiDAR 传感器提供了从高分辨率到低分辨率图像的可扩展解决方案，具体取决于您要为被测系统模拟的光线数量。具有光线追踪基于物理的 RADAR 传感器有助于确定模拟世界中的假阳性伪影。VTD 支持 OpenDRIVE、OpenCRG 和 OpenSCENARIO 等开放标准，以创建道路网络并管理这些模拟道路网络中的动态特征。这些开放标准提供了完全的灵活性来集成第3方工具，这些工具是KATECH所需要的。
图 1: 在 KATECH 使用Adams-VTD 集成进行模拟器设置
图2: 用于车辆动力学分析的 Adams Car
图3: 用于仿真的Virtual Test Drive(VTD)
Adams 和 VTD 分别为汽车行业提供了显著地优势。一方面，Adams 有助于解决与车辆动力学相关的复杂挑战，而另一方面， VTD 有助于验证和确认基于标准化文件格式的场景，从而提供更多自主 权。被测系统的虚拟验证正在迅速增加，因此需要稳定的解决方案。Adams – VTD 的联合仿真功能可以实现具有稳定性和确定性结果的实时仿真，即使仿真的保真度因多个车辆动力学模型或不同场景而有所不同。
Adams – VTD 集成是分析 ADAS 功能和自动驾驶汽车的开始阶段。海克斯康提供从早期软件开发到在实际道路上验证样机车辆的多种解决方案。这包括使用通过Content Programme提供的徕卡测量系统的道路扫描、来自NovAtel 的 GNSS 传感器的验证以及来自 AutonomouStuff 的车辆样机验证。海克斯康的完整解决方案提供了一个机会，可以减少对第三方工具的依赖，从而实现完整解决方案的内部测试并作为单一采购技术供应商。
