自動運転車向けシミュレーションソフトウェア 8 選

BTW Media は、公開された証拠がインターネットインフラ、ガバナンス、運用依存関係、または市場の可視性に結びついていることから、8 autonomous vehicle simulation software をプロファイル対象としています。

• 自動運転車は、コスト、時間、規制の制約から、路上試験の代わりにシミュレーションソフトウェアに大きく依存しています。
• このブログで紹介する自動運転車向けシミュレーションソフトウェア 8 選：CarSim、Carmaker、PreScan、PTV Vissim、SUMO、VIRES VTD、rFpro、Cognata。それぞれ独自の機能と能力を提供しています。
• これらのソフトウェアソリューションは、自動運転アルゴリズム、車両動力学、交通シナリオ、センサー相互作用を包括的にテストすることを可能にし、自動運転車の安全かつ効率的な展開に不可欠です。

自動運転車は商業展開前に徹底した路上試験を必要とします。しかし、このプロセスはコストと時間がかかり、公道試験は規制上の制約と安全リスクに直面しています。そのため、業界では自動運転シミュレーションテストが広く採用されており、これがアルゴリズムテストの約 90％を占めています。このブログでは、既存の自動運転シミュレーションソフトウェア 8 ソリューションを紹介します。

1.CarSim

CarSim、ならびに関連ソフトウェアのTruckSimと BikeSim は、Mechanical Simulation, Inc. によって開発された強力な動力学シミュレーションソフトウェアであり、世界中の自動車メーカーやサプライヤーによって広く使用されています。

CarSim モデルは、リアルタイムの 10 倍の速度でコンピューター上で実行でき、ドライバーの操作、3 次元路面、空力入力に対する車両の応答をシミュレートし、実際の車両に非常に近い結果を得ることができます。主に、走行安定性、ブレーキ、滑らかさ、動力学、燃費などの予測とシミュレーションに使用されます。CarSim には標準的な Matlab/Simulink インターフェースが付属しており、車両動力学とドライバー応答のシミュレーションに容易に利用できます。また、制御アルゴリズム開発のための Matlab/Simulink との連成シミュレーションが容易であり、大量のデータを生成して Matlab や Excel で後処理することも可能です。DSpace および NI システムとの HIL シミュレーションも容易に行えます。

参照：自動運転車：3 つの潜在的欠点

2.Carmaker

Carmaker、ならびに関連ソフトウェアの TruckMaker と MotorcycleMaker は、ドイツの IPG 社による動力学、ADAS、自動運転向けのシミュレーションソフトウェアです。Carmaker はまず、優れた動力学シミュレーションソフトウェアであり、車体の正確なモデル（エンジン、シャシ、サスペンション、トランスミッション、ステアリングなど）を提供します。それに加えて、Carmaker は車両、ドライバー、道路、交通環境を含む閉ループシミュレーションシステムも構築します。

プラットフォームソフトウェアとして、CarMaker は ADAMS、AVLCruise、rFpro などの多くのサードパーティ製ソフトウェアと統合し、各ソフトウェアの長所を活かした連成シミュレーションを行うことができます。同時に、CarMaker のサポートハードウェアは多数のカードインターフェースを提供しており、ECU やセンサーとの HIL テストに容易に使用できます。

参照：モビリティの未来を探る自動運転カンファレンス 7 選

3.PreScan

PreScanは、TassInternational によって開発され、2017 年 8 月にシーメンスに買収された ADAS テスト用シミュレーションソフトウェアです。PreScan は、シナリオ定義用の GUI ベースのプリプロセッサと、実行環境からなるシミュレーションプラットフォームです。エンジニアがアルゴリズムの作成とテストに使用する主なインターフェースには、MATLAB と Simulink が含まれます。PreScan は、モデルベースコントローラ設計（MIL）から、ソフトウェア・イン・ザ・ループ（SIL）およびハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）を使用したリアルタイムテストまで、幅広い用途に使用できます。

PreScan は、オープンループとクローズドループ、オフラインとオンラインの両方で動作可能です。また、サードパーティの車両動力学モデル（例：CarSIM、dSPACE ASM）や HIL シミュレータ/ハードウェア（例：ETAS、dSPACE、Vector）との柔軟なインターフェースを備えたオープンなプラットフォームです。

4.PTV Vissim

Vissimは、ドイツの PTV 社が提供する世界で最も有名な微視的交通流シミュレーションソフトウェアです。Vissim は、高速道路、大きなラウンドアバウト、駐車場など、さまざまな複雑な交通環境を容易に構築でき、一つのシミュレーションシナリオ内で自動車、トラック、鉄道交通、歩行者の相互作用をシミュレートすることも可能です。都市および郊外の交通インフラの専門的な計画・評価に有効なツールであり、局所的な緊急交通の影響や多数の歩行者の避難をシミュレートすることもできます。

Vissim のシミュレーションは、微視的な追従や車線変更の挙動、グループの協調や競合を含め、高い精度を達成できます。Vissim には幅広い組み込み分析ツールがあり、さまざまなシナリオに応じた多様なデータ結果を取得できるほか、高品質な 3D 可視化エンジンを通じて直感的に理解することも可能です。また、Vissim にアクセスしてシミュレートされた動的な交通環境を使用することで、自動運転アルゴリズムのシミュレーションとテストも行えます。

5.SUMO

SUMOは、ドイツ航空宇宙センターによって開発された、オープンソースの連続微視的交通シミュレーションソフトウェアです。交通シミュレーションネットワークエディタが付属しており、道路の追加、車線接続の変更、交差点領域の処理、信号タイミングの変更などをインタラクティブに行えます。Vissim、OpenStreetMap、OpenDrive の道路ネットワークも、別途変換プログラムで変換できます。各車両の経路は、経路ファイルを編集するか、パラメータを使用してランダムに生成できます。実行時には、数平方キロメートルにわたり、最大数万台の車両を同時に処理して連続交通シミュレーションを行うことができ、OpenGL ベースの可視化により交通シミュレーション結果をリアルタイムで表示します。

6.VIRES VTD

VTD（Virtual Test Drive）は、ドイツの VIRES 社によって開発された、ADAS、アクティブセーフティ、自動運転向けの完全なモジュール式シミュレーションツールチェーンです。VIRES は 2017 年に MSC Software Group に買収されました。VTD は現在、Linux プラットフォーム上で動作し、その機能は道路環境モデリング、交通シーンモデリング、天候・環境シミュレーション、単純かつ物理的にリアルなセンサーシミュレーション、シミュレーションシナリオ管理、高精度リアルタイム画面レンダリングをカバーしています。VIRES は、SIL から HIL、VIL までのフルサイクル開発プロセスをサポートし、そのオープンなモジュラーフレームワークにより、サードパーティのツールやプラグインとの容易な連成シミュレーションが可能です。VIRES はまた、自動運転シミュレーションの分野で広く使用されているオープンフォーマット OpenDrive、OpenCRG、OpenScenario への主要な貢献者であり、VTD の機能とデータ保存もこれらのオープンフォーマットに基づいています。VTD のシミュレーションプロセスは、主に道路ネットワーク構築、動的シナリオ設定、シミュレーション実行の 3 段階で構成されています。

7.rFpro

rFproは、2008 年に設立された英国の企業で、元々は F1 チーム内でのサーキット再構築・シミュレーションプロジェクトであり、当初から速度、リアルタイム性、精度に対する高い要求がありました。rFpro は、高精度な位相方式 LIDAR を使用して路面や路肩のデータをスキャンし、解像度 1cm の極めて正確な路面デジタルモデルを生成するとともに、TOF LIDAR を使用して道路や周囲のシーンをスキャンします。rFpro は、動力学シミュレーション、ADAS および自動運転テスト向けに、実環境との互換性が非常に高いバーチャルシーンを提供できます。rFpro はこの手法を用いて、F1、NASCAR、インディカーを含む多くのサーキットやテストシナリオの高精度なバーチャルシーンを作成してきました。

8.Cognata

Cognataは、2016 年に設立されたイスラエルの自動運転シミュレーションスタートアップで、2018 年末に 1850 万ドルのシリーズ B 資金調達を完了しました。Cognata は、人工知能、深層学習、コンピュータビジョンを組み合わせて、自社の 3D シミュレーションプラットフォーム上に都市を再現し、実際のテスト走行を模倣する多様なテストシナリオを顧客に提供します。

Cognata の技術は 3 つの主要分野に分けられます。静的環境については、Cognata の TrueLife3DMesh エンジンが、地図や衛星画像から、建物、道路、車線標示、交通標識を含むバーチャルなシミュレーション環境を自動生成するために、コンピュータビジョンと深層学習アルゴリズムを使用します。動的シミュレーションについては、Cognata は、過去の道路交通データに基づいて、現実的な環境内の幅広い車両や歩行者をシミュレートする、正確でスケーラブルな交通シミュレーションモデルおよび天候・照明モデルを構築します。仮想シミュレーションエンジン全体は、静的モデルと動的モデルを組み合わせて、シミュレーション環境の変化に対するセンサーの相互作用をシミュレートし、テスト対象の自動運転システムに完全なフィードバックループを提供します。