8 softwares de simulação de veículos autônomos

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• Carros autônomos dependem fortemente de softwares de simulação para testes devido a restrições de custo, tempo e regulamentação nos testes em estrada.
• 8 soluções de software de simulação de veículos autônomos abordadas neste artigo são CarSim, Carmaker, PreScan, PTV Vissim, SUMO, VIRES VTD, rFpro e Cognata, cada uma oferecendo recursos e capacidades exclusivos.
• Essas soluções de software permitem testes abrangentes de algoritmos de direção autônoma, dinâmica veicular, cenários de tráfego e interações de sensores, cruciais para a implantação segura e eficiente de veículos autônomos.

Carros autônomos exigem testes extensivos em estradas antes da implantação comercial. No entanto, esse processo é caro e demorado, e os testes em vias públicas enfrentam restrições regulatórias e riscos de segurança. Consequentemente, a indústria adota amplamente os testes de simulação de direção autônoma, que representam cerca de 90% dos testes de algoritmos. Este artigo apresenta 8 soluções de software de simulação de direção autônoma existentes.

1.CarSim

CarSim, e os relacionados TruckSim e BikeSim, são poderosos softwares de simulação dinâmica desenvolvidos pelaMechanical Simulation, Inc. e amplamente utilizados por OEMs e fornecedores em todo o mundo.

O modelo CarSim pode ser executado em um computador 10 vezes mais rápido que em tempo real, e pode simular a resposta do veículo ao controle do motorista, superfície de estrada 3D e entradas aerodinâmicas, com os resultados da simulação se aproximando muito dos de um veículo real e é usado principalmente para prever e simular a estabilidade de condução, frenagem, suavidade, dinâmica e economia do veículo. O CarSim vem com interfaces padrão Matlab/Simulink, que podem ser facilmente usadas para simular a dinâmica de direção do veículo e a resposta do motorista.

O CarSim também facilita a co-simulação com Matlab/Simulink para desenvolvimento de algoritmos de controle, e ao mesmo tempo, pode gerar uma grande quantidade de dados para análise posterior ou visualização usando Matlab ou Excel. Sistemas da DSpace e NI para facilitar a simulação HIL conjunta.

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2.Carmaker

Carmaker, e os relacionados TruckMaker e MotorcycleMaker, são softwares de simulação de dinâmica, ADAS e direção autônoma da IPG, Alemanha. O Carmaker é antes de tudo um excelente software de simulação dinâmica, fornecendo modelos precisos da carroceria do veículo (motor, chassi, suspensão, transmissão, direção, etc.). Além disso, o Carmaker também cria sistemas de simulação de malha fechada que incluem o veículo, motorista, estrada e ambiente de tráfego. O Carmaker também cria um sistema de simulação de malha fechada incluindo veículo, motorista, estrada e ambiente de tráfego.

Como software de plataforma, o CarMaker pode ser integrado a muitos softwares de terceiros, como ADAMS, AVLCruise, rFpro, etc., para aproveitar os pontos fortes de cada software na simulação conjunta. Enquanto isso, o hardware de suporte do CarMaker fornece uma grande quantidade de interfaces de placa, que podem ser convenientemente usadas para testes HIL com ECUs ou sensores.

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3.PreScan

PreScané um software de simulação de testes ADAS desenvolvido pela TassInternational e adquirido pela Siemens em agosto de 2017. O PreScan é uma plataforma de simulação composta por um pré-processador baseado em GUI para definir cenários e um ambiente de execução para executá-los. As principais interfaces usadas pelos engenheiros para criar e testar algoritmos incluem MATLAB e Simulink. O PreScan pode ser usado para aplicações que vão desde o design de controle baseado em modelo (MIL) até testes em tempo real usando sistemas software-in-the-loop (SIL) e hardware-in-the-loop (HIL).

O PreScan pode operar em malha aberta e malha fechada, bem como nos modos offline e online. É uma plataforma de software aberta com interface flexível para modelos de dinâmica veicular de terceiros (por exemplo, CarSIM e dSPACEASM) e simuladores/hardware HIL de terceiros (por exemplo, ETAS, dSPACE e Vector).

4.PTV Vissim

Vissimé o software líder mundial de simulação microscópica de fluxo de tráfego fornecido pela PTV, Alemanha. O Vissim pode facilmente criar uma variedade de ambientes de tráfego complexos, incluindo rodovias, grandes rotatórias, estacionamentos, etc., e também pode ser usado para simular as interações de veículos motorizados, caminhões, tráfego ferroviário e pedestres em um único cenário de simulação. É uma ferramenta eficaz para planejamento profissional e avaliação de instalações de transporte urbano e suburbano, e também pode ser usado para simular o impacto do tráfego de emergência local, a evacuação de grande número de pedestres.

As simulações do Vissim podem alcançar um alto grau de precisão, incluindo comportamento microscópico de seguir e mudar de faixa, bem como cooperação e conflito de grupo. O Vissim possui uma ampla gama de ferramentas analíticas integradas, tanto para obter uma ampla variedade de resultados de dados específicos para diferentes cenários, quanto para obter compreensão intuitiva a partir do motor de visualização 3D de alta qualidade. Algoritmos de veículos autônomos também podem ser simulados e testados usando ambientes de tráfego altamente dinâmicos simulados acessando o Vissim.

5.SUMO

SUMOé um software de simulação microscópica contínua de fluxo de tráfego de código aberto desenvolvido pelo Centro Aeroespacial Nacional Alemão. Ele vem com um editor de rede de simulação de tráfego que permite adicionar interativamente estradas, editar conexões de faixas, processar zonas de interseção, editar temporizações de sinais, etc. Redes viárias do Vissim, OpenStreetMap, OpenDrive também podem ser convertidas por um programa de conversão separado. As rotas para cada veículo podem ser especificadas editando um arquivo de roteamento ou geradas aleatoriamente usando parâmetros. Em tempo de execução, ele pode lidar simultaneamente com vários quilômetros quadrados e até dezenas de milhares de veículos para necessidades de simulação de tráfego contínuo, e também fornece uma visualização baseada em OpenGL para exibir os resultados da simulação de tráfego em tempo real.

6.VIRES VTD

VTD (Virtual Test Drive)é uma cadeia de ferramentas de simulação modular completa para ADAS, segurança ativa e direção autônoma desenvolvida pela VIRES, Alemanha. A VIRES foi adquirida pelo MSC Software Group em 2017. O VTD atualmente roda na plataforma Linux, e sua funcionalidade abrange modelagem de ambiente rodoviário, modelagem de cena de tráfego, simulação de clima e ambiente, simulação de sensores simples e fisicamente realista, gerenciamento de simulação de cenários e renderização de tela em tempo real de alta precisão. A VIRES suporta processos de desenvolvimento de ciclo completo de SIL a HIL e VIL, e sua estrutura modular aberta permite fácil co-simulação com ferramentas e plug-ins de terceiros. A VIRES também é um dos principais contribuintes para os formatos abertos amplamente utilizados para simulação de direção automatizada, OpenDrive, OpenCRG e OpenScenario, e a funcionalidade e armazenamento do VTD também são baseados nesses formatos abertos. O processo de simulação do VTD consiste principalmente em três etapas: construção da rede viária, configuração dinâmica de cenários e operação da simulação.

7.rFpro

rFproé uma empresa britânica fundada em 2008 e começou como um projeto de reconstrução e simulação de pistas dentro de uma equipe de F1, o que ditou os requisitos de alta velocidade, tempo real e precisão da simulação desde o início. A rFpro usa LIDAR de método de fase de alta precisão para escanear o pavimento e o acostamento, gerando um modelo digital altamente preciso da superfície da estrada com resolução de 1 cm, bem como um LIDAR TOF para escanear ruas e cenas na beira da estrada. Ao mesmo tempo, a rFpro usa LIDAR TOF para escanear as ruas e cenas ao lado da estrada. A rFpro pode fornecer cenas virtuais para simulação de dinâmica, ADAS e testes de direção automatizada altamente compatíveis com o ambiente real. A rFpro criou cenas virtuais de alta precisão para muitas pistas de corrida e cenários de teste usando este método, incluindo F1, NASCAR e IndyCar.

8.Cognata

Cognataé uma startup israelense de simulação de direção autônoma fundada em 2016 que fechou uma rodada de financiamento Série B de US$ 18,5 milhões no final de 2018. A Cognata usa uma combinação de inteligência artificial, aprendizado profundo e visão computacional para recriar cidades em sua plataforma de simulação 3D, fornecendo aos clientes uma variedade de cenários de teste que imitam a direção em testes no mundo real.

A tecnologia da Cognata é dividida em três áreas principais. Para ambientes estáticos, o motor TrueLife3DMesh da Cognata usa visão computacional e algoritmos de aprendizado profundo para gerar automaticamente ambientes de simulação virtual incluindo edifícios, estradas, marcações de faixa e sinais de trânsito com base em mapas e imagens de satélite. Para simulação dinâmica, a Cognata constrói modelos de simulação de tráfego precisos e escaláveis e modelos de clima e iluminação com base em dados históricos de tráfego urbano, simulando uma ampla gama de veículos e pedestres em ambientes do mundo real.

O motor de simulação virtual completo combina modelos de simulação estática e dinâmica para simular a interação de sensores com mudanças no ambiente simulado, fornecendo um ciclo de feedback completo para o sistema de direção autônoma a ser testado.