自動(dòng)駕駛仿真研究：國外巨頭打造閉環(huán)仿真平臺(tái)，國內(nèi)企業(yè)側(cè)重場(chǎng)景庫建設(shè)

在高等級(jí)自動(dòng)駕駛開發(fā)中，仿真測(cè)試的重要性越發(fā)顯現(xiàn)。2020-2021年，無論是國外還是國內(nèi)企業(yè)，都在加緊自動(dòng)駕駛仿真領(lǐng)域的布局。

國外仿真巨頭致力打造閉環(huán)仿真平臺(tái)，構(gòu)建行業(yè)壁壘

從工業(yè)仿真向自動(dòng)駕駛仿真這一細(xì)分市場(chǎng)挺進(jìn)的過程中，Ansys、西門子等巨頭通過不斷的收購、合作和技術(shù)開發(fā)，對(duì)自動(dòng)駕駛仿真的各個(gè)模塊進(jìn)行補(bǔ)齊短板，強(qiáng)化仿真平臺(tái)閉環(huán)，構(gòu)建行業(yè)壁壘。目前，國外頭部企業(yè)的布局已涵蓋到80%以上仿真板塊，并正在持續(xù)更新。

圖：國外部分仿真企業(yè)自動(dòng)駕駛仿真板塊布局

2020-2021年，國外頭部仿真企業(yè)更新優(yōu)化的板塊主要有：

01、支持?jǐn)z像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等更多傳感器模型

Ansys：增加攝像頭、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)的統(tǒng)一仿真

2020年2月，Ansys與FLIR System達(dá)成合作，在其駕駛模擬器中加入FLIR的熱傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)熱攝像頭設(shè)計(jì)的建模、測(cè)試和驗(yàn)證，優(yōu)化基于熱攝像頭的AEB、行人檢測(cè)等功能。

2021年1月，Ansys在最新發(fā)布的2021 R1版本中新增以下功能：新增Sensor Viewer，可以幫助實(shí)現(xiàn)傳感器探測(cè)真值信息的3D可視化輸出；新增Ansys VRX Sensor Simulator模塊，可以直接在Ansys VRX Driving Simulator平臺(tái)實(shí)現(xiàn)攝像頭，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)仿真；最新集成的全物理毫米波雷達(dá)GPU加速仿真幫助加速仿真實(shí)現(xiàn)。

西門子：增強(qiáng)激光雷達(dá)仿真

2020年9月，西門子與固態(tài)激光雷達(dá)供應(yīng)商XenomatiX合作，在其仿真軟件Prescan中增加了一個(gè)通用的、基于物理的激光雷達(dá)仿真模型，通過和XenomatiX的實(shí)際路測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，實(shí)現(xiàn)仿真模型的微調(diào)與優(yōu)化。

目前西門子Prescan平臺(tái)的激光雷達(dá)模型，已能夠精確描述材料的所有光學(xué)特性，包括表面形狀、反射特性、材質(zhì)屬性、結(jié)構(gòu)。

CARLA：升級(jí)LIDAR傳感器

2020年9月，CARLA發(fā)布的0.9.10版本，對(duì)激光雷達(dá)傳感器進(jìn)行升級(jí)，全新的基于語義的LIDAR傳感器可提供有關(guān)周圍環(huán)境的更多信息。

02、擴(kuò)展云端仿真

云計(jì)算能力可以支持大規(guī)模仿真構(gòu)建，覆蓋海量駕駛場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)高并發(fā)運(yùn)行測(cè)試，加快仿真運(yùn)行速度。因此云端大規(guī)模并行加速是自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試平臺(tái)必備核心能力之一。目前，自動(dòng)駕駛行業(yè)普遍選擇微軟Azure作為云端仿真合作伙伴。

例如：

2020年10月，Ansys通過與微軟合作，將Ansys VRXPERIENCE在Azure上運(yùn)行，提高可擴(kuò)展性，為雙方客戶提供云端自動(dòng)駕駛汽車仿真功能。

2020年12月，AirSim版本更新，增加AirSim在Azure上的開發(fā)環(huán)境部署文檔，支持云端仿真。

此外，西門子PreScan實(shí)現(xiàn)了跟微軟Azure、亞馬遜AWS的兼容，以及國內(nèi)一些云服務(wù)商、云平臺(tái)的兼容。

03、聯(lián)合仿真成為重點(diǎn)發(fā)展方向

不同的仿真平臺(tái)在仿真模塊上側(cè)重點(diǎn)不同，比如有專注于車輛動(dòng)力學(xué)仿真的Carsim、CarMaker、VI-Grade、VeDYNA等，專注于交通流仿真的Vissim、SUMO等。2020-2021年，越來越多方案商開放軟件接口，和其他解決方案進(jìn)行聯(lián)合仿真。

2020年1月，Prescan發(fā)布的新版本中支持大規(guī)模交通流的生成，該功能由Aimsun插件和PTV Vissim插件提供支持。其中Aimsun插件可以支持同步Aimsun的微觀交通原始場(chǎng)景；Vissim插件可以在TASS PreScan軟件和PTV Vissim軟件之間進(jìn)行協(xié)同仿真和數(shù)據(jù)傳輸。

2020年4月，CARLA發(fā)布的0.9.9版本，可實(shí)現(xiàn)和SUMO的協(xié)同仿真，在該模式下，一個(gè)模擬器中發(fā)生的動(dòng)作或事件會(huì)自動(dòng)傳播到另一個(gè)模擬器中。

2020年12月，CARLA發(fā)布的0.9.11，可實(shí)現(xiàn)和CarSim的協(xié)同仿真，使用戶能夠創(chuàng)建CarSim車輛，并控制包括懸架系統(tǒng)、輪胎等在內(nèi)的數(shù)十個(gè)參數(shù)。

2021年1月，Mechanical Simulation 發(fā)布 的CarSim 2021.0版本，一大亮點(diǎn)就是擴(kuò)展第三方軟件支持。未來其將繼續(xù)開放與Epic Games、NVIDIA、atlatec、Foretellix、monoDrive、Siemens和CARLA等技術(shù)合作伙伴的第三方軟件接口。

國內(nèi)企業(yè)從場(chǎng)景入手，拿下自動(dòng)駕駛仿真門票

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能處理的場(chǎng)景覆蓋范圍越大，自動(dòng)駕駛汽車可行駛的區(qū)域就越廣。隨著自動(dòng)駕駛功能升級(jí)，從L1→L4/L5的升級(jí)迭代過程中，需要測(cè)試與驗(yàn)證的場(chǎng)景數(shù)量呈幾何級(jí)增加，場(chǎng)景庫的搭建成為仿真產(chǎn)業(yè)鏈中至關(guān)重要的一環(huán)。

目前，國內(nèi)騰訊、中汽中心、中國汽研、百度、51World等公司均建立了自己的自動(dòng)駕駛仿真場(chǎng)景庫。

騰訊：可覆蓋99%以上自動(dòng)駕駛汽車模擬場(chǎng)景

基于強(qiáng)大的游戲引擎能力，騰訊自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)TAD Sim在場(chǎng)景的真實(shí)度和精度上表現(xiàn)優(yōu)秀。其次，其場(chǎng)景生成系統(tǒng)能夠基于2000類邏輯場(chǎng)景衍生出2000萬個(gè)虛擬場(chǎng)景，覆蓋99%以上的自動(dòng)駕駛汽車模擬場(chǎng)景。

圖：騰訊TAD Sim 2.0：真實(shí)數(shù)據(jù)+游戲技術(shù)雙擎驅(qū)動(dòng)

2020年6月，騰訊發(fā)布TAD Sim2.0版本。在場(chǎng)景層面，與1.0相比，新版本打破了真實(shí)數(shù)據(jù)和虛擬數(shù)據(jù)間的壁壘，用戶可根據(jù)自動(dòng)駕駛測(cè)試的需求，結(jié)合路采的交通流數(shù)據(jù)，形成虛實(shí)一體的測(cè)試場(chǎng)景。

但騰訊不會(huì)停留于自動(dòng)駕駛，其更深一步的布局是：進(jìn)一步開放自身的能力，構(gòu)建虛擬孿生城市，助力智慧城市和智慧交通。具體的做法是，將其游戲技術(shù)、云技術(shù)、仿真技術(shù)融合起來，打造一個(gè)虛擬孿生平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界和虛擬世界的映射，并在虛擬世界自我學(xué)習(xí)和更新，未來還將實(shí)現(xiàn)迭代、預(yù)測(cè)、決策等能力。

中汽中心：增加AD Scenario場(chǎng)景生成器，擴(kuò)大內(nèi)置場(chǎng)景庫至4千個(gè)

中汽中心自研仿真平臺(tái)AD Chauffeur內(nèi)置場(chǎng)景庫涵蓋自然駕駛場(chǎng)景、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)場(chǎng)景、CIDAS危險(xiǎn)事故場(chǎng)景以及經(jīng)驗(yàn)重組場(chǎng)景等。

2020年9月，中汽中心發(fā)布的AD Chauffeur 2.0版本中，加入AD Scenario場(chǎng)景生成器，可以解決場(chǎng)景構(gòu)建、多源數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化OpenSCENARIO、邏輯場(chǎng)景拼接及重組等行業(yè)斷點(diǎn)問題，為場(chǎng)景生成提供重要支撐。同時(shí)，其擴(kuò)大內(nèi)置場(chǎng)景庫至4千個(gè)，滿足用戶開箱即用的需求。

圖：AD Chauffeur內(nèi)置場(chǎng)景庫

 

中國汽研：新增典型事故場(chǎng)景、自動(dòng)駕駛事故場(chǎng)景、預(yù)期功能安全場(chǎng)景

2020年12月，中國汽研發(fā)布“i-VISTA中國典型駕駛場(chǎng)景庫V3.0”，在上一版本的自然駕駛場(chǎng)景、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)場(chǎng)景、經(jīng)驗(yàn)場(chǎng)景及少量事故場(chǎng)景基礎(chǔ)上，新增了典型事故場(chǎng)景、自動(dòng)駕駛事故場(chǎng)景、預(yù)期功能安全場(chǎng)景，支持自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試評(píng)價(jià)，可應(yīng)用于MIL、SIL、HIL等仿真系統(tǒng)。

圖：中國汽研i-VISTA中國典型駕駛場(chǎng)景庫V3.0

除了上述企業(yè)，百度依托Apollo技術(shù)優(yōu)勢(shì)建立了仿真場(chǎng)景庫；51World發(fā)布的“城市級(jí)全要素場(chǎng)景自動(dòng)化平臺(tái)AES2021”在場(chǎng)景覆蓋度和精度上實(shí)現(xiàn)提升。

總體來看，中國目前在場(chǎng)景庫建設(shè)上仍處于各自為戰(zhàn)的局面，面臨著場(chǎng)景數(shù)據(jù)不一致，自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試評(píng)價(jià)、認(rèn)證體系難以建立等難題。因此場(chǎng)景庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立也成為目前仿真領(lǐng)域關(guān)注點(diǎn)之一。

2020-2021自動(dòng)駕駛仿真產(chǎn)業(yè)鏈研究報(bào)告（上）目錄

01、自動(dòng)駕駛仿真簡(jiǎn)介

1.1 仿真技術(shù)概述

1.2 仿真測(cè)試對(duì)自動(dòng)駕駛研發(fā)的意義

1.3 自動(dòng)駕駛仿真技術(shù)類型

1.4 自動(dòng)駕駛仿真軟件構(gòu)成

1.5 自動(dòng)駕駛仿真標(biāo)準(zhǔn)化國際組織

1.5.1 ASAM簡(jiǎn)介

1.5.2 ASAM近期動(dòng)態(tài)

1.5.3 C-ASAM工作組

1.5.4 ASAM標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域及發(fā)布路線

1.5.5 ASAM的OpenX系列標(biāo)準(zhǔn)

1.5.6 用于高級(jí)自動(dòng)駕駛的新ASAM標(biāo)準(zhǔn)

1.6 中國自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1.6.1 國家級(jí)自動(dòng)駕駛道路測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

1.6.2 省市級(jí)自動(dòng)駕駛道路測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

1.7 中國參與自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景國際標(biāo)準(zhǔn)制定現(xiàn)狀

1.8 主機(jī)廠自動(dòng)駕駛仿真布局

02、自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)及公司研究

2.1 一體化仿真平臺(tái)的典型組成要素

2.2 仿真軟件模擬系統(tǒng)總覽圖

2.3 國外重點(diǎn)企業(yè)對(duì)比

2.4 國內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)對(duì)比

2.5 ANSYS

2.5.1 公司簡(jiǎn)介

2.5.2 ANSYS產(chǎn)品分布

2.5.3 ANSYS仿真能力加強(qiáng)

2.5.4 ANSYS投資收購事件

2.5.5 ANSYS自動(dòng)駕駛仿真工具鏈

2.5.6 ANSYS SCADE

2.5.7 ANSYS SCADE Suite

2.5.8 ANSYS VRXPERIENCE

2.5.9 ANSYS 2021 R1更新

2.5.10 合作伙伴分布

2.5.11 合作動(dòng)態(tài)

2.5.12 ANSYS 仿真規(guī)劃

2.6 西門子

2.6.1 公司簡(jiǎn)介

2.6.2 西門子自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域的解決方案

2.6.3 西門子在ADAS及自動(dòng)駕駛仿真的擴(kuò)展

2.6.4 PreScan

2.6.5 Prescan 傳感器模型

2.6.6 PreScan 支持的傳感器類型和部分場(chǎng)景

2.6.7 PreScan 自動(dòng)駕駛仿真及詳細(xì)功能

2.6.8 PreScan 2020版本更新

2.6.9 PreScan 應(yīng)用案例

2.6.10 PAVE360

2.6.11 配套客戶

2.6.12 合作動(dòng)態(tài)

2.7 NVIDIA

2.7.1 公司簡(jiǎn)介

2.7.2 仿真方案

2.7.3 Drive Sim軟件

2.7.4 計(jì)算模塊

2.7.5 DRIVE AV Safety Force Field

2.7.6 合作事件

2.8 CARLA

2.8.1 CARLA簡(jiǎn)介

2.8.2 CARLA的基本架構(gòu)

2.8.3 CARLA產(chǎn)品特征

2.8.4 Carla 0.9.11

2.8.5 2020年版本更新

2.9 AVSimulation

2.9.1 公司簡(jiǎn)介

2.9.2 仿真軟件SCANeR

2.9.3 仿真軟件SCANeR studio 1.9版本

2.9.4 仿真軟件SCANeR studio 版本更新

2.9.5 合作事件

2.10 LGSVL

2.10.1 仿真方案LGSVL

2.10.2 LGSVL 版本更新

2.11 Panosim

2.11.1 公司簡(jiǎn)介

2.11.2 仿真方案PanoSim

2.12 AirSim

2.12.1 開源仿真方案AirSim

2.12.2 AirSim 版本更新

2.13 51World

2.13.1 公司簡(jiǎn)介

2.13.2 51Sim-One 1.3

2.13.3 51Sim-One 版本更新

2.13.4 合作事件

2.14 華為

2.14.1 公司簡(jiǎn)介

2.14.2 華為自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)Octopus

2.14.3 云+AI+軟硬件+芯片的組合生態(tài)

2.14.4 華為昇騰910 AI芯片

2.15 百度

2.15.1 Apollo仿真平臺(tái)

2.15.2 Apollo場(chǎng)景庫

2.15.3 AADS系統(tǒng)

2.15.4 合作事件

2.16 騰訊

2.16.1 騰訊自動(dòng)駕駛布局

2.16.2 TAD Sim仿真平臺(tái)

2.16.3 TAD Sim環(huán)境仿真

2.16.4 TAD Sim傳感器仿真

2.16.5 TAD Sim 版本更新

2.16.6 自動(dòng)駕駛仿真衍生應(yīng)用

2.16.7 合作事件

2.17 阿里

2.17.1 阿里自動(dòng)駕駛布局

2.17.2 AutoDrive平臺(tái)

2.17.3 混合式仿真測(cè)試平臺(tái)

2.18 BATH仿真業(yè)務(wù)對(duì)比

2.19 中汽中心

2.19.1 公司簡(jiǎn)介

2.19.2 中汽中心駕駛場(chǎng)景仿真平臺(tái)

2.19.3 AD Chauffeur2.0

2.20 中國汽研

2.20.1 公司簡(jiǎn)介

2.20.2 場(chǎng)景庫與仿真系統(tǒng)綜合解決方案

2.20.3 虛擬仿真場(chǎng)景庫

2.20.4 中國典型駕駛場(chǎng)景庫

2.20.5 自研軟件工具鏈

2.20.6 數(shù)據(jù)處理云平臺(tái)

2.20.7 數(shù)據(jù)采集平臺(tái)

2.20.8 合作事件

2.21 賽目科技

2.21.1 公司簡(jiǎn)介

2.21.2 賽目科技仿真測(cè)試平臺(tái)搭建

03、車輛動(dòng)力學(xué)仿真研究

3.1 車輛動(dòng)力學(xué)仿真研究

3.2 車輛動(dòng)力學(xué)相關(guān)企業(yè)信息

3.3 IPG Carmaker

3.3.1 IPG Automotive

3.3.2 CarMaker

3.3.3 CarMaker在ADAS開發(fā)中的應(yīng)用

3.3.4 CarMaker客戶運(yùn)用實(shí)例

3.3.5 CarMaker 版本更新

3.3.6 合作事件

3.4 Carsim

3.4.1 動(dòng)力學(xué)仿真軟件CarSim

3.4.2 動(dòng)力學(xué)仿真軟件CarSim 版本更新

3.5 AVL

3.5.1 公司簡(jiǎn)介

3.5.2 AVL CRUISE

3.5.3 AVL Smart ADAS Analyzer

3.5.4 合作事件

3.6 Simpack

3.6.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

3.6.2 Simpack Automotive應(yīng)用

3.6.3 SIMPACK 版本更新

3.7 TESIS DYNAware

3.7.1 TESIS公司及產(chǎn)品簡(jiǎn)介

3.7.2 TESIS DYNAware

3.7.3 DYNA4 仿真場(chǎng)景

3.7.4 DYNA4 版本更新

3.8 MATLAB/Simulink

3.8.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

3.8.2 汽車相關(guān)解決方案

3.8.3 Vehicle Dynamics Blockset

3.8.4 Automated Driving Toolbox

3.9 VI-Grade

3.9.1 公司簡(jiǎn)介

3.9.2 VI-CarRealTime

3.9.3 DiM DYNAMIC Simulator