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驾驶员仿真平台(DIL)及其应用

智驾社2022-03-07 18:12发文

驾驶员在环(DIL)模拟器在车辆零部件和系统研发方面发挥着支持汽车制造商在研究和开发阶段的重要作用。它们使研发团队能够通过使用虚拟车辆仿真来验证关键部件,如转向系统,悬架系统,ADAS和智能驾驶人机交互系统及人机共驾系统等等与驾驶体验相应的功能开发。

由于ADAS和自动驾驶功能相比与传统零部件系统的开发,更加复杂,且与驾驶员的交互和体验更密切,因此需要在早期阶段测试各种情况。通过实时DIL模拟器,嵌入式硬件和控制算法可以在将模型部署到车辆之前进行测试和优化。

汽车工程师越来越依赖虚拟车辆模拟和DIL模拟器来合成边缘场景的数据,并测试具体的辅助驾驶问题,例如ADAS和智能驾驶车辆的人机共驾的研究,通过驾驶员在环可以用于功能接管相关问题的研究,因为它允许工程师在设计过程的早期,即在有实物原型之前,从专家测试驾驶员那里获得可靠的主观评价与建议。

同时随着汽车行业致力于减少产品上市时间、项目风险和成本,虚拟汽车开发对仿真的依赖达到前所未有的程度。通过减少所需的实物原型数量和核心属性开发所需的时间,仿真可以减少车辆开发项目的持续时间和成本。因此,技术初创企业、颠覆者和成熟的OEM可以通过利用先进的驾驶员在环模拟器在以下方向进行开发,显著提高他们的车辆属性性能,同时减少产品开发时间、风险和成本:车辆动力学噪声和振动刹车系统转向系统性能和耐久性智能驾驶系统

人机交互系统智能座舱系统等。最近十几年,无论是国内外高校,还是企业,驾驶模拟器一直试图将真实的人与想象中的车辆联系起来。 驾驶模拟器有很多很多的形式--从小型的驾驶娱乐系统,到高校和企业用于产品研究和开发的大型系统。

吉林大学1996年投入的汽车性能模拟器

驾驶模拟器设计的巨大差异主要是由于使用情况的多样性,以及对新兴技术的采用而产生的。例如,有些模拟器只是为了从驾驶座的角度提供显示器图形,让人们在视觉上参与模拟,而另一些模拟器则旨在通过各种运动系统、投影图形、复杂的音频沉浸式等来吸引所有的感官。

在当前和未来智能驾驶和无人驾驶汽车的新世界里,任何形式或规模的驾驶者在环路(DIL)模拟器都有什么意义?

人与机器的结合-驾驶员在环 "司机"=一个真实的人:

当人需要控制车辆的轨迹时,用控制系统工程的说法,我们可以将其映射为以下情况。人类驾驶员是车辆的控制系统。此控制系统(人类驾驶员)提供输入--油门、刹车、转向、换挡选择、调整相关车辆属性选择等。- 这些驾驶员意图被输入汽车,而汽车则根据内部的控逻辑作出相应的反应,并向控制系统提供反馈(人类驾驶员的感觉信息),控制系统根据需要做出反应。

ADAS-司机在环中 "司机"=一个真人+车载辅助系统:

开启高级驾驶辅助系统(ADAS)给车辆加入了一个额外的控制系统,与驾驶员平行运行。控制系统(人类驾驶员+ADAS控制器)提供输入--油门、刹车、转向、挡位选择等等。- 这些输入被注入汽车,而汽车则作出相应的反应。车辆向控制系统提供反馈(人类驾驶员的感官信息+ADAS的传感器测量和处理逻辑),而控制系统根据需要作出反应。循环往复,司机--在这种情况下,仍然是一个真实的人。

有了ADAS,对传统产品开发/评估周期的主要干扰是由于对人类驾驶(控制)任务的有目的的干扰,以及对主观和客观评估的潜在影响。比如人类驾驶员对ADAS功能告知的接受的方式的研究。人类 "在环 "组件的价值与辅助组件的干预程度成正比,也就是说,更多的ADAS需要更多的DIL模拟和评估。

人工智能(AI)驾驶员在环中的 "驾驶员"=人工智能:

对于无人驾驶(自主)汽车,即使在SAEL3-L5级概念的极端情况下,我们仍然发现自己处于一个类似的范式。在这种情况下,一个人工智能(AI)控制系统已经到位,而人类乘员也在旅途中。人工智能控制系统提供输入--油门、刹车、转向、换挡等。- 这些输入被注入汽车,而车辆则作出相应的反应。汽车向控制系统提供反馈(感知对周围环境的测量、控制器的逻辑处理到执行器对命令的执行),控制系统根据需要做出反应。循环往复,司机--在这种情况下,是一个人工智能系统--"在循环中"。对于L3和L4级,自动驾驶功能由于具备自己设计的运行范围即设计运行域ODD,在超出范围时,或者系统故障时,需要驾驶员及时接管,或者系统做出相应的响应,在这些方面的技术研究与应用中,驾驶员在环具备高效且低成本的应用。

所有上述内容--包括ADAS和甚至各大企业正在和将要研发AI自动驾驶技术--在过去的一百多年里,作为消费产品,一直是发展汽车的核心。即使现有的技术在汽车产品方面和产品研发方面都变化很快,但汽车开发程序是相当稳定的。 通过对已经建立的原型车和模拟模型, 人类专家评估员 "驾驶 "它们,以评估各种性能特征(驾驶、操控、转向、智能驾驶特性等等)。客观数据与主观评估一起被收集,并与基线验收标准和对标车型进行比较,并获得可优化的方向,通过对不同参数的调整实现性能和功能的最优。 在时间允许的情况下,在进入大规模生产的开发项目之前,通过模拟和使用原型车来验证变化。

驾驶员在环(DIL)模拟器已经做出了相应的反应,提供了镜像的 "虚拟测试驾驶 "经验和评估机会--无论谁在轨迹控制意义上实际 "驾驶"。DIL模拟器实验室的优势主要与效率的提高有关,早期和经常,用想象的硬件来缩小或消除真正的原型测试回合有关。



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