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科普|什么是驾驶员在环测试?和驾驶模拟器有什么关系?

1年前浏览1350

我是李慢慢。


我心中的自动驾驶仿真测试的知识地图里,本次补上了“DIL”一块。



以下正文。


在XIL(X in Loop)体系中,根据“X是什么,什么就是研究对象”的伟大真理,可知,在DIL(Driver in Loop,驾驶员在环)仿真测试中,驾驶员就是被研究的对象。


研究驾驶员干啥呢?

你可能还不知道,在车辆开发中,人为因素评估、AD/ADAS功能评估、HMI评估、基础设施评估等等,都是必不可少的,而这些,都必须有驾驶员介入其中。


传统的做法是怎么来测试的呢?
真实驾驶员开真实车辆在真实道路上测试。  

这种测试方法存在诸多短板,比如效率低、可重复性低、安全性低、成本高等,所以,为了专注地研究驾驶员与车内设备之间的关系,需要将其它的因素都固定下来,做到“控制变量”,让驾驶员成为唯一的变量,其它的都是常量。

怎么让其它的因素都成为常量呢? 
答案就是仿真。也即,除了驾驶员和驾舱,其它的都是虚拟的,那么一切都可以重来。就这样,驾驶模拟器诞生了。

图片来源:VI-Grade

事实上,我也不知道历史上第一个驾驶模拟器是因为想研究驾驶员而搭建的,还是因为想做个线下版游戏机而搭建的。上面的说法,就当是李慢慢为了强调自己的工作的重要性,而强行自我安慰的罢。

所以,讲到这里,我们大概知道了驾驶模拟器和驾驶员在环测试之间的关系了:为了更专注的研究人-车-路-交通】之间的关系,将【车-路-交通】等作为变量,来反复测量【人】的响应,就形成了驾驶员在环测试体系,为了给驾驶员提供真实的操控环境,需要用到驾驶模拟器,让驾驶员人在家中坐,测遍人间路。


下图简单阐述了驾驶员在环测试系统的架构。  
图片来源:经纬恒润

下面可借助实物图来感受下系统的架构。
图片来源:经纬恒润

 
驾驶模拟器将真实的驾驶员与虚拟车辆、虚拟场景组成驾驶员在环测试系统,通过逼真地模拟车辆在各种工况下的车辆状态,并通过视觉、体感、触感反馈和声效等方式让驾驶员对被测目标进行主客观性能评估。其特点在于避免了对真实驾驶员行为和驾驶员主观评价的建模,而当前这两方面是很难有效建模。通过这种方式,能够让整套测试系统与实车测试结果更为一致,从而实现更为有效的测试。相较实车测试,除了缩短测试成本和周期以外,同时测试可控性和可观性更强,能够设置各种测试场景,可以实现危险极限测试,能存储更为丰富的数据类型。  

让我们来正式的再定义一次驾驶员在环测试系统吧。

驾驶员在环测试(Driver in the loop,DIL)系统,是结合了驾驶模拟平台和仿真软件而实现的用于研究、测试、分析和重现【人-车-路-交通】在实际车辆驾驶中的相互作用的新型测试系统。该系统基于实时仿真技术开发,实现了对车辆、道路和交通环境的模拟,搭建高性能实时动态闭环测试环境,结合真实驾驶员的实际操作和感受,为人机界面(Human Machine Interface,HMI)的系统设计和主动安全系统开发提供有力支持。

以下是驾驶员在环测试系统的典型应用领域:
•  ADAS/AD技术开发测试;
•  车辆电子控制系统开发测试;
•  车辆底盘和转向电子控制系统开发测试;
•  车辆舒适性验证和评估;
•  虚拟车辆测试;
•  驾驶员行为及心理学研究;
•  车路协同技术开发;
•  技术展示和互动体验;
•  驾校学员训练和考核;

驾驶员在环测试系统的使用中,是真实的驾驶员操作驾驶输入设备(方向盘、踏板、换挡机构等),驾驶虚拟的车辆行驶在虚拟的世界中。

在驾驶模拟器系统这个产品里,存在很多子系统:如运动平台系统、前方视景系统、后方视景系统、VR眼镜、音响系统、驾驶座舱、驾驶输入设备等,这些都是硬件,让这些硬件和仿真软件一起联动起来工作,提供给驾驶员更真实的驾驶体验,才能更真实地测试驾驶员这个对象。真,是我们仿真工作者的唯一追求。

为了追求真实性,驾驶模拟器也经历了漫长的进化。  

早期的驾驶模拟器可能长这样:
图片来源:网络

可能长这样:
图片来源:bilibili


可能长这样:
图片来源:bilibili

还可能长这样:
图片来源:经纬恒润

也可能长这样:  
图片来源:bilibili

汇总到一起来看,驾驶模拟器的家族也是十分“矩阵”的。  
图片来源:bilibili

我们可以猜得出来,随着汽车驾驶输入设备的操控性能提升,随着前方视野的显示区域越来越大,随着平台自由度越来越多,随着座舱配备电器的逐渐完善,驾驶模拟器也逐渐接近真实驾乘环境,整个系统造价会越来越贵。目前来看,简单的可能几千块,复杂的可能几个亿。不同玩家的需求不同,也就造成了驾驶模拟器这个产品在市场上的巨大价格差异。

值得一提的是,除了应用于驾校培训,在其它领域似乎都无法量产,几乎都是根据各个研究科室的需求进行定制化生产,这也是驾驶模拟器价高无法下探的原因之一。

本文完。


后记:不禁又想到最近大火的元宇宙的概念。用虚拟的手段促进现实世界的进步,是元宇宙的终极追求。世界级的虚拟手段将由无数个具体的场景进行组合,就这一点来看,驾驶员在环或许已经走在了前面。驾驶模拟器如果只将目光局限于汽车驾驶员在环测试,或许前路依然坎坷,但如果将自己作为元宇宙的一份子,未来或许大有可为。


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来源:车路慢慢
汽车电子自动驾驶科普游戏控制
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首次发布时间:2023-06-22
最近编辑:1年前
李慢慢
硕士 自动驾驶仿真工程师一枚
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