2019-02-28

(190114 更新一下,我沒有碰到過安裝問題,所以有關(guān)安裝的問題, 我也愛莫能助。。)

今天介紹一下,我經(jīng)常用的無人車仿真軟件。說是無人車仿真軟件,實際上就是汽車仿真軟件。但是加上無人車是因為,還有額外的駕駛環(huán)境模擬的內(nèi)容。

仿真在無人車的領(lǐng)域里很重要。因為很多情況我們是碰不到的。如大雨天,如大雪天,再比如很復(fù)雜的交通環(huán)境。這些都是平常不輕易碰到的。所以我們需要仿真去填補這方面的驗證。仿真占無人車開發(fā)較多的時間?;旧铣藢嵻嚿下窚y試,剩下的基本都是通過仿真來驗證開發(fā)的算法的。

仿真顧名思義就是盡量的用電腦計算模型將現(xiàn)實世界中的物理模型表達(dá)出來。比如,車的底盤系統(tǒng)中會有懸掛系統(tǒng)。在電腦模擬里面,簡單的模擬方式可能就是把懸掛當(dāng)做簡單的彈簧來處理,復(fù)雜的模擬方式就是對每一個影響懸掛系統(tǒng)的參數(shù)們的相關(guān)數(shù)據(jù)都找出來,然后通過各種計算最終模擬懸架系統(tǒng)的狀態(tài)。這樣,我們就可以根據(jù)我們對模型的精確性要求來選擇該使用的模擬模型。但是要注意的是,仿真器并不是越復(fù)雜,結(jié)果就越準(zhǔn)確。因為涉及到很多采集不到的物理參數(shù)??紤]這些不準(zhǔn)確的物理因素的時候,可能對仿真結(jié)果產(chǎn)生負(fù)影響。

仿真模型確實是提供了很多方便,但是仿真有一個致命的問題。就是仿真器的數(shù)據(jù)模型太過理想化。為什么這么說?因為仿真器提供的都是純粹從數(shù)學(xué)模型導(dǎo)出來的東西,而且很多物理參數(shù),實際上是基本得不到的。比如材質(zhì)的應(yīng)力啊, stiffness啊之類的。所以,通過仿真器得出的結(jié)果只能是當(dāng)做參考。最終把算法在實車中進行驗證才是最最保險的方法。

所以一般的開發(fā)就是仿真跟實車測試反復(fù)循環(huán)。

所以現(xiàn)在簡單的介紹一下仿真器。

列舉一下。

prescan(今天介紹)

carsim (coming soon)

asm (coming soon)

三種仿真器我都涉及過。

我用的最多的是prescan,其次是ASM,再然后是Carsim。

Prescan

prescan原本是TASS INTERNATIONAL的產(chǎn)品。然后最近被西門子收購了。然后成為了西門子tass international 的prescan。不過實際上沒啥變化。

下面是他們公司的主頁

從他們的介紹就可以看出,這軟件提供ADAS仿真,環(huán)境仿真,Model in the loop,Software in the loop和Hardware in the loop 仿真。

prescan 官網(wǎng)

下圖是prescan運行的過程。

1 通過prescan提供的各種模型建立環(huán)境模型。比如車道啊,車輛啊,行人軌跡及位置啊等等

2 把傳感器放在車上。既然是無人車和adas仿真,那么各種傳感器是必不可少的。prescan提供很多不一樣的傳感器,可以根據(jù)需求放到車上。不過可調(diào)整的參數(shù)很有限。但是相對于其他兩個來說還是很好了。比如precan提供laser scanner的同時還可以設(shè)置laser的個數(shù),掃描方式等等。

3 通過Matlab/SIMULINK 建立控制模型,也就是我們在開頭說的各種計算就發(fā)生在這個階段。感知,決策,執(zhí)行都是在這個階段通過simulink 平臺完成的。

4 最后通過prescan和matlab/SIMULINK的耦合仿真來完成數(shù)據(jù)可視化,仿真數(shù)據(jù)可視化,駕駛環(huán)境可視化等等操作。實際上最后一步就是可視化的階段。

總的來說,prescan的作用是快捷搭建的無人車測試平臺。這個平臺搭建好之后,我們就可以通過matlab進行控制模塊的構(gòu)建及仿真。我認(rèn)為prescan的優(yōu)點在于,他很方便,GUI簡單明了,提供了很多種傳感器供選擇,提供很多可視化的行人模型和車輛模型,可控制天氣環(huán)境可視化。而且因為主要控制模塊都是基于matlab/SIMULINK的,所以可以直接利用很多matlab/SIMULINK的功能,比如可以直接調(diào)用matlab/SIMULINK的計算機視覺功能,機器人功能等等。同時matlab/SIMULINK的model based design還是ISO26262里規(guī)定的設(shè)計方法,所以設(shè)計的算法可以相對容易的轉(zhuǎn)移到別的平臺上或支持MBD的應(yīng)用里面。

prescan 仿真流程

下面在谷歌上找的prescan生成的車輛行駛環(huán)境圖片

車輛行駛環(huán)境模擬

下面這些個圖片就是prescan生成的lidar傳感器圖示。經(jīng)過知友(知之為知之)的提醒,這里補充一下,prescan激光雷達(dá)的傳感器是可以掃描3D的數(shù)據(jù)的.

激光雷達(dá)lidar的仿真

交通堵塞環(huán)境模擬

下圖是計算機視覺的傳感器,也就是基于camera的行人檢測及緊急制動的仿真。(場景是參考了EuroNCAP AEB test scenario)

行人檢測及制動

行人檢測及緊急制動

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