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仿真测试入门参考之常用仿真软件(4):VTD

1年前浏览12400

目前仿真软件众多,不易挑选,这个系列尝试对场景的仿真软件进行介绍,给可能用到的朋友提供一些尽量全面、直观的参考。

根据之前的调研问卷结果,VTD是目前正在使用和感兴趣的人都很多的仿真软件,这篇对VTD进行简单介绍。建议想深入了解的朋友,联系厂家或者代理商申请软件试用。

VTD是海克斯康集团旗下软件,首先推荐海克斯康工业软件官方B站账号“海克斯康工业软件”,其发布的“VTD自动驾驶仿真”合集中的视频对VTD软件进行了全面的介绍。可点击文末的“阅读原文”进入。

软件的功能概述如下:

Virtual Test Drive (VTD)复杂交通环境视景建模、仿真软件由德国的VIRES公司开发,该公司成立于1996年,VIRES的产品主要是针对交通领域实时视景系统的应用而开发,包括汽车、轨道交通及航空领域,其中汽车ADAS系统测试的复杂交通视景系统开发是VIRES VTD最重要的应用方向,并已在奥迪、宝马及奔驰等整车厂中得到了广泛的应用。VIRES于2017年被Hexagon集团收购,增强了Hexagon在智能网联领域的产品布局。

针对车辆动力学仿真软件中存在的道路模型简单、交通和交通规则仿真能力不足、环境模型和驾驶员模型简单的不足,VTD提供了更加完善的仿真环境,特别适合L3以上复杂道路交通环境下的仿真测试需求。

VIRES与Daimler集团分别在2005年和2008年创立了完全开放的OpenDrive和OpenCRG标准,旨在将驾驶模拟器中所需对交通场景的控制及道路建模规范化。OpenDrive和OpenCRG标准的核心开发团队人员来自VIRES、Daimler、BMW、DLR、VTI、TNO等汽车制造商或研究机构,并以1年半的周期召开标准化的会议,对标准进行更新及改进。目前加入到OpenDrive和OpenCRG标准的成员包括有Daimler(VIRES视景系统最早在Daimler Driving Simultor 中应用)、BMW、Audi、DLR、Tesis及VTI – Swedish National Road and Transport Research Institute等汽车制造商、软件开发商及研究机构。OpenDrive/OpenScenario是欧洲整车厂(BMW,BENZ,Porsche,VW,Audi,Volvo, Opel, Valeo等)以及工具提供商推荐的ADAS及智能驾驶的标准组织,用于在地图,场景,工具以及测试功能间建立标准,VIRES也是该标准的发起者。

VTD软件具有强大的道路交通仿真能力,包括:

  • 复杂路网建模,包含异形交叉路口、转弯、坡度、超高、及路边建筑如隧道、桥梁等

  • 具有强大的交通仿真和交通规则仿真能力,包含交通流模拟、行人干扰,不遵守交通规则的车辆干扰并具备丰富的触发模式

  • 多种天气模式和气象条件,雨、雪、雾、沙尘暴等

  • 动态实时光影、HDR渲染和路面渲染

  • 采用开放的标准和接口,非常适合与第三方软件进行联合仿真

  • 出色的实时传感器仿真能力,包括理想传感器和复杂传感器,可以获得目标的Object List或者模拟传感器的原始数据

  • 物理光源仿真能力

VTD与车辆动力学软件联合仿真可以通过RDB通讯实现闭环,能够将车辆动力学模型与交通场景很好的融合起来,进而弥补了车辆动力学软件在真实交通场景建模、路网系统建模及交通状况控制方面的不足,形成整个复杂交通环境的。通过该工具不仅可以与车辆动力学模型和相关软硬件相结合,并且通过设置外部不同的触发模式,满足联合仿真同步的要求,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,还可以支持批处理仿真,完成相关功能的快速验证和评估。另外,基于VTD还可以搭建多车在环系统,可以通过真实驾驶员控制交通场景中的交通车辆,可以更加有效地提高测试的广度和深度。VTD具有出色的实时性,最高可以达到120Hz。

VTD的应用流程如下图所示:

 

在VIRES- Virtual Test Drive软件中进行复杂交通场景的建模,可通过以下软件模块共同完成:

  • v – ROD

交互式的道路网建模器,该模块可完成:
- 遵循道路修建规则进行道路建模
- 多车道
- 多种车道类型(机动车行车道、行人便道、自行车车道)
- 路面起伏(纵向、横向)
- 道路两旁的建筑物(独立的三维房屋、树木等)
- 信号灯(可扩展的标准库)
- 交叉路口
- 可扩展的3D物体及纹理库.
- 基于ROD可以实现OpenDRIVE高精地图的导入、高精地图的编辑以及虚拟道路环境世界的重建


  • v-Traffic/ v-Scenario

交通场景建模,监控及仿真模块,可进行
-自动运行的交通状况模拟 
-人工干预交通状况
-行人模拟
-不同的触发模式的设置
-支持路径规划和轨迹规划
-支持多种类型的交通目标的模拟,数量不受限制
-支持多种交通行为的外部触发

  • v-IG 

VTD支持导入的物体包括车辆本体、道路、车道线、道路上其他车辆、道路沿线景物、光线等。VTD强大的三维实时渲染引擎不仅可以根据之前定义的道路交通场景及车辆、行人行为生成实时的光影效果,还可以渲染雨、雪、雾天气及雨水路面、冰雪路面的反光。

实时动画视景生成器的功能包括:
-实时的光影效果
-支持基于时间或位置的太阳状态实时配置,并支持按照指定的时间间隔变换
-路面反光与湿滑路面特效
-物理光源与太阳眩光
-高质量的车身渲染
-雨、雪、雾天气渲染
-行人模拟
-高质量的车辆灯光和街灯特效
-多视角图像生成和切换
-实时高动态光照(HDR)/低动态光照(LDR)渲染
-多摄像头配置与多屏输出
-渲染能力稳定强大,在硬件允许的条件下,在硬件允许的条件下,复杂街景的城市里,可视距离1000米内,运行的车辆大于50辆 ,高速公路场景运动车辆大于100辆时,仍能保持视景的良好的流畅性(50~60Hz)
-图像原始RGB数据可以通过以太网或者SHM实现共享输出,支持视频注入
-支持分布式渲染

  • V-TaskControl 

仿真任务管理模块,可进行:
-仿真任务及数据管理
-软件的配置管理
-仿真控制
-记录仿真数据、回放仿真动画、生成视频文件
-与第三方软件的接口

  • V-IOS 

仿真配置及操作的图形化的用户界面

  • SOUND 3D

车辆三维音效模拟模块,提供高质量的车辆运行中的音响环境,为驾驶模拟器提供逼真的浸入式的环境

  • Moudle Manager/3rd Party Moudle

支持用户自定义模块的导入,例如传感器模型、真实交通流数据、事故数据等,用户可以基于Framework创建自定义的功能模块,并与VTD实现联合仿真。

  • 传感器

VIRES的雷达/传感器模拟可以用于校准、开发传感器模型以及从原始数据获取高分辨率图像的算法。VIRES使用实时的基于NVIDIA Optix的光线追踪法,并能够通过网络或共享内存接口输出最终的“图像”。场景中的每一个物体都可以被赋予相关的材料属性(反射特性、吸收特性),这些参数与真实传感器所接收到的数据信息非常相似。

VIRES的传感器模拟允许用户更改材料库参数及参数化传感器模型拓展应用场合;以及通过SDK,对传感器模型中渲染(rendering)/光线追踪(ray-tracing)过程中各环节进行自定义开发,同时允许建立自定义的材料模型,雷达束分布形态等。

VTD传感器模型的主要功能有:
-传感器模型类型多:VIDEO/RADAR/LIDAR/PMD、超声波雷达等
-用户自定义安装位置和探测范围
-支持材质属性定义
-输出OBJECT LIST或者RAW DATA
-传感器模型可实现对目标的探测和测距、测速、侧角度等

来源:孙工自动驾驶
Virtual Test Drive航空轨道交通汽车建筑VIRES自动驾驶材料控制渲染
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首次发布时间:2023-09-02
最近编辑:1年前
孙工自动驾驶
硕士 专注自动驾驶仿真测试
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