車輛中心 研究發展處 董又銘

因應自動駕駛與先進駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems, ADAS ）發展，其系統可應用的場景情境更為複雜，且許多情境可能屬於複合式情境，因此在驗證系統功能時，所建置相關的測試環境場域與測試設備往往需投資相當多的費用與維護成本。

有鑑於此，車輛中心（ARTC）結合虛擬情境場景與實體控制來建置一車輛在迴路（Vehicle-in-the-Loop, ViL）驗證平台，架構如圖1所示。可在空曠的場域實現虛擬複雜場景情境以進行自動駕駛或ADAS系統之效能驗證，不需投入高額的成本來建置驗證場景與情境等相關設備，可有效降低維護成本。目前ViL驗證技術於國外也有許多實施案例，包含德國IPG公司、UM（university of Michigan）、TASS與ADAS系統相關開發廠商。

圖1. 車輛在迴路（ViL）驗證平台

ViL驗證技術屬於硬體在迴路（Hardware in the Loop, HiL）實施案例之一，其採用虛擬驗證場景情境及虛擬感測模組，搭配實際的目標車輛以及電控底盤致動器來進行系統功能驗證，系統控制器可為電子控制單元硬體或是可整合於模擬電腦之軟體模型。ARTC所建置的ViL驗證平台主要是由虛擬情境設計軟體（PreScan），建立所需之虛擬場景與情境，以及對應之虛擬感測模型，同時整合系統欲搭載之目標車輛（Luxgen U6）與致動器，以驗證ARTC開發之ADAS系統，整體示意如圖2。

圖2. ARTC建置之ViL驗證平台

目前ARTC已將AEB控制器導入ViL驗證平台進行效能驗證，並採用EuroNCAP定義之AEB場景來進行系統效能驗證，相關場景設計如圖3與圖4所示，同時整合攝影機、雷達等虛擬感測器模型之輸出資訊以進行感知融合，並將相關資訊提供給AEB控制器進行運算，控制器會依據所設計之碰撞時間（Time To Collision, TTC）來決定是否啟動防撞機制，以避免碰撞發生，圖5為採用ViL驗證平台進行不同車速下之CCRs測試結果。
 
圖3. EuroNCAP AEB-CCRs情境

圖4. ViL-AEB測試驗證場景
 
圖5. ViL-AEB CCRs測試結果

ARTC投入ViL動態驗證技術之建置，目前已可應用於單一情境場景之測試案例，未來會朝向以多情境整合測試場景來進行規劃，其建置ViL驗證平台之主要目的有幾點：
1. 建置此平台車輛，能搭載不同的自動駕駛策略演算法，在開發後期兼顧快速調校與保有真實車輛動態情況下，能精準調整各項演算法之參數。
2. 應用虛擬場景特性，能大量節省研發所需要的測試設備，以減少測試時間與花費。
3. 藉由將PC整合於車輛之中，能將演算法快速放入實車動態之中提升驗證精準度滿足使用者需求。
4. 自動駕駛控制器開發商，若需要車輛動態精準度較高的測試平台與環境，可利用ViL車輛在試車場扇形動態平台或寬廣場地測試ADAS控制器。