8 برامج محاكاة للمركبات ذاتية القيادة

يتم توثيق 8 برامج محاكاة المركبات ذاتية القيادة بواسطة BTW Media لأن الأدلة المنشورة تربطه بالبنية التحتية للإنترنت والحوكمة والتبعيات التشغيلية أو رؤية السوق.

• تعتمد السيارات ذاتية القيادة بشكل كبير على برامج المحاكاة للاختبار بسبب التكاليف والوقت والقيود التنظيمية في الاختبارات على الطرق.
• تشمل 8 برامج بارزة لمحاكاة المركبات ذاتية القيادة في هذه المدونة: CarSim وCarmaker وPreScan وPTV Vissim وSUMO وVIRES VTD وrFpro وCognata، كل منها يقدم ميزات وإمكانيات فريدة.
• تمكن هذه البرامج من إجراء اختبارات شاملة لخوارزميات القيادة الذاتية وديناميكيات المركبات وسيناريوهات المرور وتفاعلات الاستشعار، وهو أمر حاسم للنشر الآمن والفعال للمركبات ذاتية القيادة.

تتطلب السيارات ذاتية القيادة اختبارات مكثفة على الطرق قبل النشر التجاري. ومع ذلك، فإن هذه العملية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً، وتواجه اختبارات الطرق المفتوحة قيودًا تنظيمية ومخاطر سلامة. وبالتالي، تتبنى الصناعة على نطاق واسع اختبار المحاكاة للقيادة الذاتية، والذي يمثل حوالي 90% من اختبار الخوارزميات. تقدم هذه المدونة 8 برامج حاليّة لمحاكاة القيادة الذاتية.

1.CarSim

CarSim، وبرامج TruckSim وBikeSim المرتبطة بها، هي برامج محاكاة ديناميكية قوية طورتها شركةMechanical Simulation، وتستخدم على نطاق واسع من قبل مصنعي المعدات الأصلية والموردين في جميع أنحاء العالم.

يمكن لنموذج CarSim العمل على الكمبيوتر بسرعة تزيد 10 مرات عن الوقت الفعلي، ويمكنه محاكاة استجابة السيارة للتحكم في السائق والطريق ثلاثي الأبعاد والمدخلات الهوائية، مع نتائج محاكاة تقترب كثيرًا من السيارة الحقيقية ويُستخدم بشكل أساسي للتنبؤ ومحاكاة ثبات التعامل مع السيارة والفرملة والنعومة والديناميكيات والاقتصاد. يأتي CarSim مع واجهات Matlab/Simulink القياسية، مما يسهل استخدامه للمحاكاة المشتركة مع Matlab/Simulink لتطوير خوارزميات التحكم، وفي الوقت نفسه يمكنه توليد كميات كبيرة من نتائج البيانات للتحليل اللاحق أو التصور باستخدام Matlab أو Excel. كما يمكن استخدامه مع أنظمة DSpace وNI لتسهيل محاكاة HIL المشتركة.

اقرأ أيضًا:المركبات ذاتية القيادة: 3 عيوب محتملة

2.Carmaker

Carmaker، وبرامج TruckMaker وMotorcycleMaker المرتبطة بها، هي برامج محاكاة للديناميكيات وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة والقيادة الذاتية من شركة IPG الألمانية. Carmaker هي أولاً وقبل كل شيء برنامج محاكاة ديناميكية ممتاز، يوفر نماذج دقيقة لهيكل السيارة (المحرك، الشاسيه، التعليق، ناقل الحركة، التوجيه، إلخ). بالإضافة إلى ذلك، يقوم Carmaker بإنشاء أنظمة محاكاة مغلقة الحلقة تشمل السيارة والسائق والطريق وبيئة المرور.

كمنصة برمجية، يمكن دمج CarMaker مع العديد من البرامج الأخرى مثل ADAMS وAVLCruise وrFpro وغيرها، للاستفادة من نقاط القوة لكل برنامج في المحاكاة المشتركة. وفي الوقت نفسه، توفر الأجهزة الداعمة لـ CarMaker عددًا كبيرًا من واجهات اللوحات، مما يمكن استخدامها بسهولة لاختبار HIL مع وحدات التحكم الإلكترونية أو أجهزة الاستشعار.

اقرأ أيضًا:7 مؤتمرات للقيادة الذاتية لاستكشاف مستقبل التنقل

3.PreScan

PreScanهو برنامج محاكاة لاختبار أنظمة مساعدة السائق المتقدمة تم تطويره بواسطة TassInternational واستحوذت عليه شركة Siemens في أغسطس 2017. PreScan عبارة عن منصة محاكاة تتكون من معالج أولي قائم على واجهة المستخدم الرسومية لتحديد السيناريوهات وبيئة تشغيل لتنفيذها. الواجهات الرئيسية التي يستخدمها المهندسون لإنشاء واختبار الخوارزميات تشمل MATLAB وSimulink. يمكن استخدام PreScan في تطبيقات تتراوح من تصميم وحدات التحكم القائم على النموذج إلى الاختبار في الوقت الفعلي باستخدام أنظمة المحاكاة البرمجية في الحلقة والمحاكاة العتادية في الحلقة.

يمكن لـ PreScan العمل في وضع الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة وكذلك في وضع عدم الاتصال وعبر الإنترنت. إنها منصة برمجية مفتوحة مع واجهة مرنة لنماذج ديناميكيات المركبات من طرف ثالث (مثل CarSIM وdSPACEASM) ومحاكيات/أجهزة HIL من طرف ثالث (مثل ETAS وdSPACE وVector).

4.PTV Vissim

Vissimهو برنامج محاكاة تدفق مرور دقيق على المستوى المجهري الرائد عالميًا من شركة PTV الألمانية. يمكن لـ Vissim بناء مجموعة متنوعة من بيئات المرور المعقدة بسهولة، بما في ذلك الطرق السريعة والدوارات الكبيرة ومواقف السيارات، ويمكن أيضًا استخدامه لمحاكاة تفاعلات المركبات الآلية والشاحنات وحركة السكك الحديدية والمشاة في سيناريو محاكاة واحد. إنها أداة فعالة للتخطيط والتقييم المهني لمرافق النقل الحضرية والضواحي، ويمكن أيضًا استخدامها لمحاكاة تأثير حركة المرور الطارئة المحلية وإخلاء أعداد كبيرة من المشاة.

يمكن أن تحقق محاكاة Vissim درجة عالية من الدقة، بما في ذلك سلوك التتبع الفردي المجهري وتغيير المسار، بالإضافة إلى التعاون الجماعي والصراع. يحتوي Vissim على مجموعة واسعة من أدوات التحليل المضمنة، سواء للحصول على مجموعة متنوعة من نتائج البيانات المحددة لسيناريوهات مختلفة، وكذلك للحصول على فهم بديهي من محرك التصور ثلاثي الأبعاد عالي الجودة. يمكن أيضًا محاكاة واختبار خوارزميات القيادة الذاتية باستخدام بيئات مرور عالية الديناميكية عن طريق الوصول إلى Vissim.

5.SUMO

SUMOهو برنامج محاكاة تدفق مرور مستمر مجهري مفتوح المصدر تم تطويره بواسطة المركز الوطني الألماني للفضاء الجوي. يأتي مع محرر شبكة محاكاة مرور يسمح بإضافة الطرق بشكل تفاعلي وتحرير توصيلات المسارات ومعالجة مناطق التقاطعات وتحرير توقيت الإشارات، إلخ. يمكن أيضًا تحويل شبكات الطرق من Vissim وOpenStreetMap وOpenDrive من خلال برنامج تحويل منفصل. يمكن تحديد مسارات كل مركبة عن طريق تحرير ملف توجيه، أو إنشائها عشوائيًا باستخدام معلمات. في وقت التشغيل، يمكنه التعامل مع عدة كيلومترات مربعة وما يصل إلى عشرات الآلاف من المركبات في وقت واحد لتلبية احتياجات محاكاة المرور المستمرة، كما يوفر جانب تصور قائم على OpenGL لعرض نتائج محاكاة المرور في الوقت الفعلي.

6.VIRES VTD

VTD (Virtual Test Drive)هو مجموعة أدوات محاكاة معيارية كاملة لأنظمة مساعدة السائق المتقدمة والسلامة النشطة والقيادة الذاتية تم تطويرها بواسطة VIRES الألمانية. استحوذت مجموعة MSC Software على VIRES في عام 2017. يعمل VTD حاليًا على نظام Linux، وتغطي وظائفه نمذجة بيئة الطريق ونمذجة مشهد المرور ومحاكاة الطقس والبيئة ومحاكاة الاستشعار البسيطة والواقعية فيزيائيًا وإدارة محاكاة السيناريو والعرض عالي الدقة في الوقت الفعلي. تدعم VIRES عمليات التطوير لكامل الدورة من SIL إلى HIL وVIL، ويسمح إطارها المعياري المفتوح بالمحاكاة المشتركة بسهولة مع أدوات وإضافات الطرف الثالث. تعد VIRES أيضًا مساهمًا رئيسيًا في التنسيقات المفتوحة المستخدمة على نطاق واسع لمحاكاة القيادة الذاتية: OpenDrive وOpenCRG وOpenScenario، وتعتمد وظائف VTD وتخزينها أيضًا على هذه التنسيقات المفتوحة. تتكون عملية محاكاة VTD بشكل أساسي من ثلاث خطوات: بناء شبكة الطريق، وتكوين السيناريو الديناميكي، وتشغيل المحاكاة.

7.rFpro

rFproهي شركة بريطانية تأسست عام 2008 وبدأت كمشروع إعادة بناء ومحاكاة مسار داخل فريق فورمولا 1، مما فرض متطلبات السرعة العالية والوقت الفعلي والدقة منذ البداية. تستخدم rFpro نظام LIDAR عالي الدقة بطريقة الطور لمسح بيانات سطح الطريق وجانبه، مما يولد نموذجًا رقميًا عالي الدقة لسطح الطريق بدقة 1 سم، بالإضافة إلى استخدام LIDAR بتقنية TOF لمسح الشوارع والمشاهد على جانب الطريق. في نفس الوقت، تستخدم rFpro LIDAR بتقنية TOF لمسح الشوارع والمشاهد على جانب الطريق. يمكن لـ rFpro توفير مشاهد افتراضية لمحاكاة الديناميكيات وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة واختبارات القيادة الذاتية المتوافقة بشكل كبير مع البيئة الحقيقية. أنشأت rFpro مشاهد افتراضية عالية الدقة للعديد من حلبات السباق وسيناريوهات الاختبار باستخدام هذه الطريقة، بما في ذلك F1 وNASCAR وIndyCar.

8.Cognata

Cognataهي شركة ناشئة إسرائيلية لمحاكاة القيادة الذاتية تأسست عام 2016 وأغلقت جولة تمويل من الفئة B بقيمة 18.5 مليون دولار في أواخر عام 2018. تستخدم Cognata مزيجًا من الذكاء الاصطناعي والتعلم العميق ورؤية الكمبيوتر لإعادة إنشاء المدن على منصة المحاكاة ثلاثية الأبعاد الخاصة بها لتزويد العملاء بمجموعة متنوعة من سيناريوهات الاختبار التي تحاكي اختبار القيادة في العالم الحقيقي.

تنقسم تقنية Cognata إلى ثلاثة مجالات رئيسية. للبيئات الثابتة، يستخدم محرك Cognata TrueLife3DMesh رؤية الكمبيوتر وخوارزميات التعلم العميق لتوليد بيئات محاكاة افتراضية تلقائيًا تشمل المباني والطرق وعلامات المسارات وإشارات المرور بناءً على الخرائط والصور الفضائية. للمحاكاة الديناميكية، تبني Cognata نماذج محاكاة مرور دقيقة وقابلة للتطوير ونماذج الطقس والإضاءة بناءً على بيانات حركة المرور التاريخية للشوارع، محاكاة مجموعة واسعة من المركبات والمشاة في البيئات الواقعية.

يجمع محرك المحاكاة الافتراضية بأكمله بين نماذج المحاكاة الثابتة والديناميكية لمحاكاة تفاعل أجهزة الاستشعار مع التغيرات في البيئة المحاكية، مما يوفر حلقة تغذية راجعة كاملة لنظام القيادة الذاتية قيد الاختبار.