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西南研究院 (SwRI) 創(chuàng)建了一個(gè) 3D 模擬工具，用于在模擬真實(shí)世界條件的虛擬越野環(huán)境中測試自動(dòng)駕駛汽車。該研究擴(kuò)大了 SwRI 對(duì)軟件在環(huán)解決方案的投資，以在從擁擠的道路到越野地形的各種場景中測試聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛汽車 (CAV)。模擬環(huán)境或 3D“軟件循環(huán)”支持對(duì)無限數(shù)量的場景進(jìn)行評(píng)估，而這些場景在現(xiàn)實(shí)世界中的測試成本過高。

該技術(shù)滿足對(duì)建模和仿真工具的需求，以幫助推進(jìn)無人地面車輛 (UGV) 的開發(fā)，UGV 是自動(dòng)化或自主車輛的軍事術(shù)語。

SwRI 利用內(nèi)部資金開發(fā)了一條技術(shù)“管道”，包括定制算法、現(xiàn)成軟件、開源工具和公共地圖數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目開發(fā)了具有 3D 視頻游戲風(fēng)格界面的“模擬場景調(diào)整工具”，用于在越野地形上測試虛擬地面車輛。該模擬器還創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)字雙胞胎，即自動(dòng)駕駛車輛的虛擬表示，其外觀和行為與現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)應(yīng)車輛相似。

“使用數(shù)字雙胞胎進(jìn)行模擬對(duì)于 UGV 測試和開發(fā)至關(guān)重要，”負(fù)責(zé) SwRI 智能系統(tǒng)部門研究的工程師喬·奧赫特 (Joe Auchter) 說。“我們的模擬場景調(diào)整工具允許用戶將 UGV 和 AV 推向極限并探索"如果?" 與在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行所有這些測試相比，在各種模擬環(huán)境中更快、更安全且更具成本效益地模擬場景?！?/p>

SwRI 的模擬器由圖形引擎、動(dòng)力學(xué)引擎、車輛建模工具、車輛地形交互模型和與自主軟件堆棧通信的插件組成。它使用從地理信息系統(tǒng) (GIS) 數(shù)據(jù)捕獲的高程圖構(gòu)建場景，并以圖形方式呈現(xiàn) 3D 地形特征。在此處觀看模擬器視頻：https://youtu.be/_jU4iMs51eo 。

第一輪研究結(jié)合了圣安東尼奧河管理局和其他政府機(jī)構(gòu)進(jìn)行的空中掃描的數(shù)字高程模型 (DEM)。

“我們開發(fā)了算法，以用戶可配置的方式擾亂 DEM 和 GIS 數(shù)據(jù)，從而生成合成環(huán)境，”Auchter 說?！斑@允許在模擬中測試新算法和技術(shù)，構(gòu)建眾多測試環(huán)境，這些環(huán)境與車輛最終將運(yùn)行的真實(shí)地理特定位置共享某些相關(guān)特征。”

SwRI 的機(jī)器學(xué)習(xí)算法模擬激光雷達(dá)、雷達(dá)、相機(jī)、GPS 和其他系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)視覺和傳感輸出，以在計(jì)算駕駛響應(yīng)時(shí)感知場景對(duì)象、運(yùn)動(dòng)和位置。當(dāng)車輛模型在環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，動(dòng)力學(xué)引擎模擬由重力和運(yùn)動(dòng)引起的力。可以對(duì)模擬車輛的重量、速度、馬力、重心和其他逼真的特征進(jìn)行編程。圖形引擎模擬樹木、草地、地形對(duì)象和視覺效果，如天空和云彩。

隨著技術(shù)達(dá)到民用和軍用準(zhǔn)備的高級(jí)水平，SwRI 已將安全和保障作為自動(dòng)駕駛車輛和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開發(fā)的優(yōu)先事項(xiàng)。

SwRI 機(jī)器人部門助理主任 Jerry Towler 說：“如果你看看自動(dòng)駕駛汽車的現(xiàn)場測試，你會(huì)發(fā)現(xiàn)沒有足夠的里程數(shù)或新奇的情況可以讓車輛遇到傳感器和軟件的所有邊緣情況。” “建模和仿真有助于測試 AV 和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)，以在部署到實(shí)際測試環(huán)境之前和期間增強(qiáng)安全性并確保能力?！?/p>

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