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。