Юго-западный научно-исследовательский институт (SwRI) создал инструмент 3D-моделирования для тестирования автоматизированных транспортных средств в виртуальных условиях бездорожья, смоделированных по реальным условиям. Исследование расширяет инвестиции SwRI в программные решения для тестирования подключенных и автоматизированных транспортных средств (CAV) в сценариях, варьирующихся от загруженных дорог до бездорожья. Смоделированная среда, или трехмерный «программный цикл», поддерживает оценку бесконечного числа сценариев, тестирование которых в реальном мире было бы непомерно дорогостоящим.
Эта технология соответствует требованиям Министерства обороны США к средствам моделирования и симуляции , которые помогают продвигать разработку беспилотных наземных транспортных средств (UGV) — военный термин, обозначающий автоматизированные или автономные транспортные средства.
SwRI разработала «конвейер» технологий с пользовательскими алгоритмами, готовым программным обеспечением, инструментами с открытым исходным кодом и общедоступными картографическими данными. В рамках проекта был разработан «Инструмент настройки сцены моделирования» с интерфейсом в стиле трехмерной видеоигры для тестирования виртуальных наземных транспортных средств на бездорожье. Симулятор также создает цифрового двойника , виртуальное представление автоматизированного транспортного средства, которое выглядит и ведет себя так же, как его аналог в реальном мире.
«Моделирование с помощью цифрового двойника имеет решающее значение для тестирования и разработки UGV», — сказал Джо Аухтер, инженер, который руководил исследованиями в подразделении интеллектуальных систем SwRI. «Наш инструмент настройки сцены моделирования позволяет пользователю довести UGV и AV до предела и исследовать «что, если?» сценарии в различных смоделированных средах быстрее, безопаснее и экономичнее, чем если бы все эти испытания проводились в реальном мире».
Симулятор SwRI состоит из графического движка, динамического движка, инструментов моделирования транспортных средств, моделей взаимодействия транспортных средств с землей и подключаемых модулей для связи со стеком программного обеспечения для автономной работы. Он создает сцены с картами высот, полученными из данных географической информационной системы (ГИС), и графически отображает топографические объекты в 3D.
Первый раунд исследований включал цифровые модели высот (DEM) из аэрофотосъемки, проведенной Управлением реки Сан-Антонио и другими государственными учреждениями.
«Мы разработали алгоритмы для искажения данных ЦМР и ГИС с помощью настраиваемых пользователем способов, которые создают синтетические среды», — сказал Аухтер. «Это позволяет тестировать новые алгоритмы и методы в моделировании, создавая множество тестовых сред, которые имеют определенные соответствующие характеристики с реальным географическим местоположением, где в конечном итоге будут работать транспортные средства».
Алгоритмы машинного обучения SwRI имитируют компьютерное зрение и выходные данные датчиков для лидара, радара, камер, GPS и других систем для восприятия объектов сцены, движений и положения при расчете реакции на вождение. Динамический движок имитирует силы, вызванные гравитацией и движением, когда модель транспортного средства перемещается в окружающей среде.
Моделируемые транспортные средства могут быть запрограммированы с учетом веса, скорости, мощности, центра тяжести и других реалистичных характеристик. Графический движок имитирует деревья, траву, объекты местности и визуальные эффекты, такие как небо и облака.
SwRI сделала безопасность и безопасность приоритетом в разработке автономных транспортных средств и автоматизированных систем вождения, поскольку технология достигает продвинутого уровня готовности для гражданского и военного использования.
«Если вы посмотрите на полевые испытания автоматизированных транспортных средств, то увидите, что просто недостаточно миль или новых ситуаций, которые вы можете бросить на транспортное средство, чтобы столкнуться со всеми крайними случаями для датчиков и программного обеспечения», — сказал Джерри Таулер, помощник директора отдела робототехники SwRI. «Моделирование и симуляция помогают тестировать AV и усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) для повышения безопасности и обеспечения возможностей до и одновременно с развертыванием в реальных условиях тестирования».
