• Os carros autônomos dependem fortemente de softwares de simulação para testes devido às restrições de custo, tempo e regulamentação dos testes em estrada.
  • As 8 soluções de software de simulação para veículos autônomos apresentadas neste blog são CarSim, Carmaker, PreScan, PTV Vissim, SUMO, VIRES VTD, rFpro e Cognata, cada uma oferecendo funcionalidades e capacidades únicas.
  • Essas soluções de software permitem testar completamente os algoritmos de direção autônoma, a dinâmica do veículo, os cenários de tráfego e as interações dos sensores, o que é essencial para a implantação segura e eficiente de veículos autônomos.

Os carros autônomos exigem testes de estrada extensivos antes da implantação comercial. No entanto, esse processo é caro e demorado, e os testes em estrada aberta enfrentam restrições regulatórias e riscos de segurança. Portanto, a indústria adota amplamente os testes de simulação de direção autônoma, que representam cerca de 90% dos testes de algoritmos. Este blog apresenta 8 soluções de software de simulação de direção autônoma existentes.

1.CarSim

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

O modelo CarSim pode ser executado em um computador 10 vezes mais rápido que o tempo real, e pode simular a resposta do veículo aos comandos do motorista, à superfície da estrada em 3D e às entradas aerodinâmicas, com resultados de simulação muito próximos aos de um veículo real. É usado principalmente para prever e simular a estabilidade de direção, frenagem, suavidade, dinâmica e economia do veículo. 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.

CarSim possui uma interface Matlab/Simulink padrão, facilitando a co-simulação com Matlab/Simulink para o desenvolvimento de algoritmos de controle, além de poder gerar uma grande quantidade de dados para análise ou visualização posterior com Matlab ou Excel. O sistema DSpace e NI facilita a simulação HIL conjunta.

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2.Carmaker

Carmaker, juntamente com os softwares associados TruckMaker e MotorcycleMaker, são softwares de simulação dinâmica, ADAS e direção autônoma da IPG, na Alemanha. Carmaker é antes de tudo um excelente software de simulação dinâmica, fornecendo modelos precisos de carroceria (motor, chassi, suspensão, transmissão, direção, etc.). Além disso, Carmaker também cria sistemas de simulação em malha fechada que incluem o veículo, o motorista, a estrada e o ambiente de tráfego. Carmaker também cria um sistema de simulação em malha fechada que compreende o veículo, o motorista, a estrada e o 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 para simulações conjuntas. Ao mesmo tempo, o hardware de suporte do CarMaker fornece um grande número de interfaces de placa, que podem ser facilmente usadas para testes HIL com ECUs ou sensores.

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3.PreScan

PreScané um software de simulação de teste 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 interface gráfica 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 projeto de controladores baseados 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 em modo offline e online. É uma plataforma de software aberta com interface flexível para modelos de dinâmica de veículo de terceiros (por exemplo, CarSIM e dSPACE ASM) e simuladores/hardware HIL de terceiros (por exemplo, ETAS, dSPACE e Vector).

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4.PTV Vissim

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

As simulações do Vissim podem atingir um alto grau de precisão, incluindo comportamentos microscópicos de acompanhamento individual e mudança de faixa, bem como cooperação e conflitos de grupo. O Vissim possui uma ampla gama de ferramentas de análise integradas, tanto para obter uma ampla variedade de resultados de dados específicos para diferentes cenários, quanto para obter uma compreensão intuitiva através do motor de visualização 3D de alta qualidade. Os algoritmos de direção autônoma também podem ser simulados e testados usando ambientes de tráfego dinâmico simulados acessando o Vissim.

5.SUMO

SUMOé um software de simulação microscópica contínua de tráfego, open source, desenvolvido pelo Centro Aeroespacial Alemão. Ele vem com um editor de rede de simulação de tráfego que permite adicionar interativamente estradas, modificar conexões de faixas, processar zonas de interseção, modificar tempos de sinalização, 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 rota, ou geradas aleatoriamente usando parâmetros. No momento da execução, pode lidar simultaneamente com vários quilômetros quadrados e até dezenas de milhares de veículos para necessidades de simulação de tráfego contínuo, e também fornece 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, na Alemanha. A VIRES foi adquirida pelo MSC Software Group em 2017. O VTD atualmente funciona na plataforma Linux, e seus recursos abrangem modelagem de ambiente viário, modelagem de cenas de tráfego, simulação meteorológica e ambiental, simulação de sensores simples e fisicamente realista, gerenciamento de cenários de simulação e renderização de tela em tempo real de alta precisão. A VIRES suporta processos de desenvolvimento de ciclo completo, desde SIL até HIL e VIL, e sua estrutura modular aberta permite fácil co-simulação com ferramentas e plugins de terceiros. A VIRES também é uma importante contribuidora para os formatos abertos amplamente utilizados para simulação de direção automatizada, OpenDrive, OpenCRG e OpenScenario, e a funcionalidade e o 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 execução da simulação.

7.rFpro

rFproé uma empresa britânica fundada em 2008, inicialmente um projeto de reconstrução e simulação de pista dentro de uma equipe de F1, o que impôs desde o início altas exigências de velocidade, tempo real e precisão para a simulação. A rFpro utiliza um LIDAR de método de fase de alta precisão para digitalizar dados da pista e do acostamento, gerando um modelo digital extremamente preciso da superfície da estrada com resolução de 1 cm, além de um LIDAR TOF para digitalizar ruas e cenas circundantes. Ao mesmo tempo, a rFpro utiliza o LIDAR TOF para digitalizar ruas e cenas à beira da estrada. A rFpro pode fornecer cenas virtuais para simulação dinâmica, testes ADAS e de direção automatizada, altamente compatíveis com o ambiente real. A rFpro criou cenas virtuais de alta precisão para muitos circuitos e cenários de teste usando esse 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 18,5 milhões de dólares 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, a fim de fornecer aos seus clientes uma variedade de cenários de teste que imitam a condução de teste real.

A tecnologia da Cognata é dividida em três áreas principais. Para ambientes estáticos, o motor TrueLife3DMesh da Cognata usa algoritmos de visão computacional e aprendizado profundo para gerar automaticamente ambientes de simulação virtual que incluem edifícios, estradas, marcações de faixa e placas de trânsito, a partir de mapas e imagens de satélite. Para simulação dinâmica, a Cognata constrói modelos de simulação de tráfego precisos e escaláveis, bem como modelos meteorológicos e de iluminação, baseados em dados históricos de tráfego rodoviário, simulando uma ampla gama de veículos e pedestres em ambientes reais.

Todo o motor de simulação virtual combina modelos de simulação estáticos e dinâmicos para simular a interação dos sensores com as mudanças no ambiente simulado, fornecendo um loop de feedback completo para o sistema de direção autônoma em teste.