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虛實整合驗證於自駕車決策控制開發運用之介紹
  • 發布年度:2021
  • 主要類別:自動駕駛
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 研究發展處 江佳翰

    自駕車發展最終將融合於道路,在多元交通環境與人車混流的複雜情境下,係自駕車當今急需面臨的挑戰課題之一。因此需要快速、安全有效率地達到前期開發模擬測試,虛實整合驗證技術可滿足上述開發中測試需求,本文就虛實整合技術軟體與自駕車決策控制開發運用實例進行介紹。

    虛實整合軟體架構
    車輛中心(ARTC)虛實整合架構主要是由Tass PreScan、Malab&Simulink 和PTV Vissim三套軟體所連結組成(圖1)。透過Prescan建立虛擬場景與模擬感測器資訊(攝影機、雷達、光達...),並使用Malab&Simulink開發自駕車演算法控制邏輯,結合車輛動態模型、感測器模型,最後再導入PTV Vissim交通微觀模擬軟體建立隨機交通行為,以上三套軟體的相互配合執行,將達到虛實整合驗證自駕車決策控制的目標。

    圖1. 虛實整合系統架構圖

    1. Tass PreScan-創建場景與感測器建模
    主要可以建構基礎部件(道路、交通號誌、建築)、參與因子(小型車、卡車、自行車和人)及設定天氣因素(晴天、雨天、下雪和起霧),並可對不同光源做變動等,另外對於汽車模型可以搭配不同感測器模型(攝影機、雷達、超音波、V2X與紅外線等)。

    2. Matlab&Simulink-邏輯控制演算法
    藉由 Matlab&Simulink演算法控制可進行模擬車輛動態(轉向、煞車致動器),並連動Prescan虛擬場域的相關物件,且可經由Matlab&Simulink第三方模擬軟體之Vissim微觀車流導入,更貼近真實情境。

    3. PTV-Vissim-微觀車流情境模擬軟體
    自駕車輛在模擬過程中,經過單一情境測試後,緊接著就是隨機車流之挑戰。透過將對手車駕駛行為之人性化設計(道路標線規則、禮讓程度與否、加速或減速之速度涵蓋範圍及突發狀況等)納入模擬軟體中,盡可能貼近真實且有效率地看出自駕邏輯與演算法不足之處,並將不足的案例記錄下來,提供給開發端進行精進,可降低測試驗證所需成本。

    虛實整合架構應用實例
    圖2為虛實整合實車應用架構圖,此虛實整合系統架構分為模擬PreScan端與真實Car端,於PreScan端建立虛擬場景與障礙物件等,另一車端則回傳及時車輛定位資訊並對實車響應控制,彼此透過無線網路傳輸互相溝通,並於車上配置人機介面可以傳遞訊息狀況,透過此架構的配置可以如圖3達到虛實整合之應用測試驗證結果。

    圖2. 虛實整合實車應用架構圖

    圖3. 虛實整合應用結果

    小結
    虛實整合驗證自駕車決策控制之系統架構,讓自駕車在開發過程中,迅速創造出可以面對各種人類駕駛行為的模擬環境,提供自駕車學習以及測試驗證依據。藉著這些隨機車流的測試案例表現,幫助自駕車檢視與功能驗證,並可將虛實整合驗證軟體系統重現相關環境,讓開發序列有根據且條理追朔,因此可以大幅降低測試時的成本,更有效率且安全地實驗,是提供自駕車開發的一大助力。

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