8 برامج محاكاة للمركبات ذاتية القيادة

تم إعداد ملف تعريفي عن برامج محاكاة المركبات ذاتية القيادة الثمانية بواسطة BTW Media لأن الأدلة المنشورة تربطها بالبنية التحتية للإنترنت والحوكمة والاعتماديات التشغيلية أو الرؤية السوقية.

• تعتمد السيارات ذاتية القيادة بشكل كبير على برامج المحاكاة للاختبار بسبب قيود التكلفة والوقت واللوائح الخاصة بالاختبارات على الطرق.
• حلول برامج المحاكاة الثمانية للمركبات ذاتية القيادة المقدمة في هذه المدونة هي CarSim و Carmaker و PreScan و PTV Vissim و SUMO و VIRES VTD و rFpro و Cognata، كل منها يوفر ميزات وقدرات فريدة.
• تتيح هذه الحلول البرمجية اختبارًا شاملاً لخوارزميات القيادة الذاتية وديناميكيات المركبات وسيناريوهات المرور وتفاعلات المستشعرات، وهو أمر ضروري للنشر الآمن والفعال للمركبات ذاتية القيادة.

تتطلب السيارات ذاتية القيادة اختبارات طريق مكثفة قبل نشرها تجاريًا. ومع ذلك، فإن هذه العملية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً، كما أن الاختبارات على الطرق المفتوحة تواجه قيودًا تنظيمية ومخاطر تتعلق بالسلامة. لذلك، تتبنى الصناعة على نطاق واسع اختبارات محاكاة القيادة الذاتية، والتي تمثل حوالي 90٪ من اختبارات الخوارزميات. تقدم هذه المدونة 8 حلول برمجية موجودة لمحاكاة القيادة الذاتية.

1.CarSim

CarSim، بالإضافة إلى البرامج المرتبطة TruckSim و BikeSim، هي برامج محاكاة ديناميكية قوية تم تطويرها بواسطةMechanical Simulation، Inc. وتستخدم على نطاق واسع من قبل مصنعي السيارات وموردي المعدات في جميع أنحاء العالم.

يمكن تشغيل نموذج CarSim على جهاز كمبيوتر أسرع 10 مرات من الوقت الفعلي، ويمكنه محاكاة استجابة السيارة لأوامر السائق وسطح الطريق ثلاثي الأبعاد والمدخلات الديناميكية الهوائية، وتقترب نتائج المحاكاة بشكل كبير من نتائج السيارة الحقيقية. يستخدم بشكل أساسي للتنبؤ ومحاكاة استقرار القيادة والفرملة والسلاسة والديناميكيات والاقتصاد في استهلاك الوقود. يأتي CarSim مع واجهات Matlab/Simulink القياسية، والتي يمكن استخدامها بسهولة لمحاكاة ديناميكيات قيادة السيارة واستجابة السائق.

يحتوي CarSim على واجهة Matlab/Simulink القياسية، مما يسهل المحاكاة المشتركة مع Matlab/Simulink لتطوير خوارزميات التحكم، مع القدرة على توليد كمية كبيرة من البيانات للتحليل أو التصور لاحقًا باستخدام Matlab أو Excel. كما يسهل نظام DSpace و NI المحاكاة المشتركة HIL.

اقرأ أيضًا:المركبات ذاتية القيادة: 3 عيوب محتملة

2.Carmaker

Carmaker، بالإضافة إلى البرامج المرتبطة TruckMaker و MotorcycleMaker، هي برامج محاكاة ديناميكية و ADAS والقيادة الذاتية من IPG، في ألمانيا. Carmaker هو في المقام الأول برنامج محاكاة ديناميكي ممتاز، يوفر نماذج دقيقة لهيكل السيارة (المحرك، الشاسيه، التعليق، ناقل الحركة، التوجيه، إلخ). بالإضافة إلى ذلك، ينشئ Carmaker أيضًا أنظمة محاكاة ذات حلقة مغلقة تشمل السيارة والسائق والطريق وبيئة المرور. ينشئ Carmaker أيضًا نظام محاكاة ذو حلقة مغلقة يضم السيارة والسائق والطريق وبيئة المرور.

كمنصة برمجية، يمكن دمج CarMaker مع العديد من البرامج الخارجية، مثل ADAMS و AVLCruise و rFpro، إلخ، للاستفادة من نقاط القوة لكل برنامج في عمليات المحاكاة المشتركة. في الوقت نفسه، توفر الأجهزة الداعمة لـ CarMaker عددًا كبيرًا من واجهات البطاقات، والتي يمكن استخدامها بسهولة لاختبارات HIL مع وحدات التحكم الإلكترونية أو المستشعرات.

اقرأ أيضًا:7 مؤتمرات حول القيادة الذاتية لاستكشاف مستقبل التنقل

3.PreScan

PreScanهو برنامج محاكاة لاختبار ADAS تم تطويره بواسطة TassInternational واستحوذت عليه Siemens في أغسطس 2017. PreScan هو منصة محاكاة تتكون من معالج أولي قائم على واجهة رسومية لتحديد السيناريوهات وبيئة تشغيل لتنفيذها. الواجهات الرئيسية التي يستخدمها المهندسون لإنشاء واختبار الخوارزميات تشمل MATLAB و Simulink. يمكن استخدام PreScan للتطبيقات التي تتراوح من تصميم وحدات التحكم القائمة على النموذج (MIL) إلى الاختبار في الوقت الفعلي باستخدام أنظمة البرامج في الحلقة (SIL) والأجهزة في الحلقة (HIL).

يمكن لـ PreScan العمل في وضع الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة، وكذلك في وضع عدم الاتصال وعبر الإنترنت. إنها منصة برمجية مفتوحة ذات واجهة مرنة لنماذج ديناميكيات المركبات الخارجية (مثل CarSIM و dSPACE ASM) وأجهزة محاكاة HIL الخارجية (مثل ETAS و dSPACE و Vector).

4.PTV Vissim

Vissimهو البرنامج الأكثر شهرة في العالم لمحاكاة تدفق المرور على المستوى المجهري، توفره PTV، في ألمانيا. يمكن لـ Vissim بسهولة إنشاء مجموعة متنوعة من بيئات المرور المعقدة، بما في ذلك الطرق السريعة والدوارات الكبيرة ومواقف السيارات، إلخ، ويمكن استخدامه أيضًا لمحاكاة تفاعلات المركبات الآلية والشاحنات وحركة السكك الحديدية والمشاة في سيناريو محاكاة واحد. إنها أداة فعالة للتخطيط والتقييم المهني للبنية التحتية للنقل الحضري والضواحي، ويمكن استخدامها أيضًا لمحاكاة تأثير المرور في حالات الطوارئ المحلية وإخلاء أعداد كبيرة من المشاة.

يمكن أن تحقق محاكاة Vissim درجة عالية من الدقة، بما في ذلك السلوكيات المجهرية للقيادة الفردية وتغيير المسار، بالإضافة إلى التعاون والصراعات الجماعية. يحتوي Vissim على مجموعة واسعة من أدوات التحليل المدمجة، سواء للحصول على مجموعة واسعة من نتائج البيانات الخاصة بسيناريوهات مختلفة، وللحصول على فهم بديهي من خلال محرك التصور ثلاثي الأبعاد عالي الجودة. يمكن أيضًا محاكاة واختبار خوارزميات القيادة الذاتية باستخدام بيئات مرور ديناميكية محاكاة عن طريق الوصول إلى Vissim.

5.SUMO

SUMOهو برنامج محاكاة مرور مستمر مجهري مفتوح المصدر، تم تطويره بواسطة مركز الطيران والفضاء الألماني. يأتي مع محرر شبكة محاكاة مرور يسمح بإضافة الطرق بشكل تفاعلي، وتعديل اتصالات المسارات، ومعالجة مناطق التقاطعات، وتعديل أوقات الإشارات، إلخ. يمكن أيضًا تحويل شبكات الطرق من Vissim و OpenStreetMap و OpenDrive بواسطة برنامج تحويل منفصل. يمكن تحديد مسارات كل مركبة عن طريق تحرير ملف مسار، أو إنشائها عشوائيًا باستخدام معلمات. في وقت التشغيل، يمكنه التعامل مع عدة كيلومترات مربعة في وقت واحد وما يصل إلى عشرات الآلاف من المركبات لاحتياجات محاكاة المرور المستمرة، ويوفر أيضًا تصورًا قائمًا على OpenGL لعرض نتائج محاكاة المرور في الوقت الفعلي.

6.VIRES VTD

VTD (Virtual Test Drive)هي سلسلة أدوات محاكاة معيارية شاملة لـ ADAS والسلامة النشطة والقيادة الذاتية، تم تطويرها بواسطة VIRES، في ألمانيا. استحوذت مجموعة MSC Software على VIRES في عام 2017. يعمل VTD حاليًا على منصة Linux، وتغطي وظائفه نمذجة بيئة الطريق، ونمذجة مشاهد المرور، ومحاكاة الطقس والبيئة، ومحاكاة المستشعرات البسيطة والواقعية فيزيائيًا، وإدارة سيناريوهات المحاكاة، والعرض في الوقت الفعلي عالي الدقة. تدعم VIRES عمليات التطوير ذات الدورة الكاملة، من SIL إلى HIL إلى VIL، ويسمح إطارها المعياري المفتوح بسهولة المحاكاة المشتركة مع الأدوات والإضافات الخارجية. تعد VIRES أيضًا مساهمًا رئيسيًا في التنسيقات المفتوحة المستخدمة على نطاق واسع لمحاكاة القيادة الآلية، OpenDrive و OpenCRG و OpenScenario، وتعتمد وظائف وتخزين VTD أيضًا على هذه التنسيقات المفتوحة. تتكون عملية محاكاة VTD بشكل أساسي من ثلاث خطوات: بناء شبكة الطرق، والتكوين الديناميكي للسيناريوهات، وتنفيذ المحاكاة.

7.rFpro

rFproهي شركة بريطانية تأسست عام 2008، كانت في البداية مشروع إعادة بناء ومحاكاة مسار داخل فريق فورمولا 1، مما فرض منذ البداية متطلبات عالية للسرعة والوقت الفعلي والدقة في المحاكاة. تستخدم rFpro مستشعر LIDAR بطريقة الطور عالية الدقة لمسح بيانات الطريق وحافة الطريق، مما ينتج نموذجًا رقميًا دقيقًا للغاية لسطح الطريق بدقة 1 سم، بالإضافة إلى LIDAR TOF لمسح الشوارع والمشاهد المحيطة. في الوقت نفسه، تستخدم rFpro LIDAR TOF لمسح الشوارع والمشاهد على جانب الطريق. يمكن لـ rFpro توفير مشاهد افتراضية لمحاكاة الديناميكيات واختبار ADAS والقيادة الآلية، متوافقة بشكل كبير مع البيئة الحقيقية. قامت rFpro بإنشاء مشاهد افتراضية عالية الدقة للعديد من الحلبات وسيناريوهات الاختبار باستخدام هذه الطريقة، بما في ذلك F1 و NASCAR و IndyCar.

8.Cognata

Cognataهي شركة ناشئة إسرائيلية في مجال محاكاة القيادة الذاتية تأسست عام 2016، وأغلقت جولة تمويل من السلسلة B بقيمة 18.5 مليون دولار في نهاية عام 2018. تستخدم Cognata مزيجًا من الذكاء الاصطناعي والتعلم العميق ورؤية الكمبيوتر لإعادة إنشاء المدن على منصة المحاكاة ثلاثية الأبعاد الخاصة بها لتزويد عملائها بمجموعة متنوعة من سيناريوهات الاختبار التي تحاكي القيادة التجريبية الحقيقية.

تنقسم تقنية Cognata إلى ثلاثة مجالات رئيسية. بالنسبة للبيئات الثابتة، يستخدم محرك TrueLife3DMesh من Cognata خوارزميات رؤية الكمبيوتر والتعلم العميق لإنشاء بيئات محاكاة افتراضية تلقائيًا تشمل المباني والطرق وعلامات المسارات وإشارات المرور، من الخرائط والصور الفضائية. بالنسبة للمحاكاة الديناميكية، تبني Cognata نماذج محاكاة مرور دقيقة وقابلة للتطوير، بالإضافة إلى نماذج الطقس والإضاءة، بناءً على بيانات مرور تاريخية، لمحاكاة مجموعة واسعة من المركبات والمشاة في بيئات حقيقية.

يجمع محرك المحاكاة الافتراضية بالكامل بين نماذج المحاكاة الثابتة والديناميكية لمحاكاة تفاعل المستشعرات مع التغييرات في البيئة المحاكية، مما يوفر حلقة تغذية مرتدة كاملة لنظام القيادة الذاتية قيد الاختبار.