【原】駕駛員仿真平臺(DIL)及其應用

小明師兄 2022-02-25

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駕駛員在環(huán)（DIL）模擬器在車輛零部件和系統研發(fā)方面發(fā)揮著支持汽車制造商在研究和開發(fā)階段的重要作用。它們使研發(fā)團隊能夠通過使用虛擬車輛仿真來驗證關鍵部件，如轉向系統，懸架系統，ADAS和智能駕駛人機交互系統及人機共駕系統等等與駕駛體驗相應的功能開發(fā)。由于ADAS和自動駕駛功能相比與傳統零部件系統的開發(fā)，更加復雜，且與駕駛員的交互和體驗更密切，因此需要在早期階段測試各種情況。通過實時DIL模擬器，嵌入式硬件和控制算法可以在將模型部署到車輛之前進行測試和優(yōu)化。汽車工程師越來越依賴虛擬車輛模擬和DIL模擬器來合成邊緣場景的數據，并測試具體的輔助駕駛問題，例如ADAS和智能駕駛車輛的人機共駕的研究，通過駕駛員在環(huán)可以用于功能接管相關問題的研究，因為它允許工程師在設計過程的早期，即在有實物原型之前，從專家測試駕駛員那里獲得可靠的主觀評價與建議。

同時隨著汽車行業(yè)致力于減少產品上市時間、項目風險和成本，虛擬汽車開發(fā)對仿真的依賴達到前所未有的程度。通過減少所需的實物原型數量和核心屬性開發(fā)所需的時間，仿真可以減少車輛開發(fā)項目的持續(xù)時間和成本。

因此，技術初創(chuàng)企業(yè)、顛覆者和成熟的OEM可以通過利用先進的駕駛員在環(huán)模擬器在以下方向進行開發(fā)，顯著提高他們的車輛屬性性能，同時減少產品開發(fā)時間、風險和成本：

車輛動力學

噪聲和振動

剎車系統

轉向系統

性能和耐久性

智能駕駛系統

人機交互系統

智能座艙系統等。

最近十幾年，無論是國內外高校，還是企業(yè)，駕駛模擬器一直試圖將真實的人與想象中的車輛聯系起來。駕駛模擬器有很多很多的形式--從小型的駕駛娛樂系統，到高校和企業(yè)用于產品研究和開發(fā)的大型系統。

吉林大學1996年投入的汽車性能模擬器

駕駛模擬器設計的巨大差異主要是由于使用情況的多樣性，以及對新興技術的采用而產生的。例如，有些模擬器只是為了從駕駛座的角度提供顯示器圖形，讓人們在視覺上參與模擬，而另一些模擬器則旨在通過各種運動系統、投影圖形、復雜的音頻沉浸式等來吸引所有的感官。

在當前和未來智能駕駛和無人駕駛汽車的新世界里，任何形式或規(guī)模的駕駛者在環(huán)路（DIL）模擬器都有什么意義？

人與機器的結合-駕駛員在環(huán) "司機"=一個真實的人：

當人需要控制車輛的軌跡時，用控制系統工程的說法，我們可以將其映射為以下情況。人類駕駛員是車輛的控制系統。此控制系統（人類駕駛員）提供輸入--油門、剎車、轉向、換擋選擇、調整相關車輛屬性選擇等。- 這些駕駛員意圖被輸入汽車，而汽車則根據內部的控邏輯作出相應的反應，并向控制系統提供反饋（人類駕駛員的感覺信息），控制系統根據需要做出反應。

ADAS-司機在環(huán)中 "司機"=一個真人+車載輔助系統：

開啟高級駕駛輔助系統（ADAS）給車輛加入了一個額外的控制系統，與駕駛員平行運行?？刂葡到y（人類駕駛員+ADAS控制器）提供輸入--油門、剎車、轉向、擋位選擇等等。- 這些輸入被注入汽車，而汽車則作出相應的反應。車輛向控制系統提供反饋（人類駕駛員的感官信息+ADAS的傳感器測量和處理邏輯），而控制系統根據需要作出反應。循環(huán)往復，司機--在這種情況下，仍然是一個真實的人。

有了ADAS，對傳統產品開發(fā)/評估周期的主要干擾是由于對人類駕駛（控制）任務的有目的的干擾，以及對主觀和客觀評估的潛在影響。比如人類駕駛員對ADAS功能告知的接受的方式的研究。人類 "在環(huán) "組件的價值與輔助組件的干預程度成正比，也就是說，更多的ADAS需要更多的DIL模擬和評估。

人工智能（AI）駕駛員在環(huán)中的 "駕駛員"=人工智能：

對于無人駕駛（自主）汽車，即使在SAEL3-L5級概念的極端情況下，我們仍然發(fā)現自己處于一個類似的范式。在這種情況下，一個人工智能（AI）控制系統已經到位，而人類乘員也在旅途中。人工智能控制系統提供輸入--油門、剎車、轉向、換擋等。- 這些輸入被注入汽車，而車輛則作出相應的反應。汽車向控制系統提供反饋（感知對周圍環(huán)境的測量、控制器的邏輯處理到執(zhí)行器對命令的執(zhí)行），控制系統根據需要做出反應。循環(huán)往復，司機--在這種情況下，是一個人工智能系統--"在循環(huán)中"。對于L3和L4級，自動駕駛功能由于具備自己設計的運行范圍即設計運行域ODD，在超出范圍時，或者系統故障時，需要駕駛員及時接管，或者系統做出相應的響應，在這些方面的技術研究與應用中，駕駛員在環(huán)具備高效且低成本的應用。

所有上述內容--包括ADAS和甚至各大企業(yè)正在和將要研發(fā)AI自動駕駛技術--在過去的一百多年里，作為消費產品，一直是發(fā)展汽車的核心。即使現有的技術在汽車產品方面和產品研發(fā)方面都變化很快，但汽車開發(fā)程序是相當穩(wěn)定的。通過對已經建立的原型車和模擬模型，人類專家評估員 "駕駛 "它們，以評估各種性能特征（駕駛、操控、轉向、智能駕駛特性等等）。客觀數據與主觀評估一起被收集，并與基線驗收標準和對標車型進行比較，并獲得可優(yōu)化的方向，通過對不同參數的調整實現性能和功能的最優(yōu)。在時間允許的情況下，在進入大規(guī)模生產的開發(fā)項目之前，通過模擬和使用原型車來驗證變化。

駕駛員在環(huán)（DIL）模擬器已經做出了相應的反應，提供了鏡像的 "虛擬測試駕駛 "經驗和評估機會--無論誰在軌跡控制意義上實際 "駕駛"。DIL模擬器實驗室的優(yōu)勢主要與效率的提高有關，早期和經常，用想象的硬件來縮小或消除真正的原型測試回合有關。