軟硬一體化有助于實(shí)現(xiàn)算法調(diào)優(yōu)，已成為當(dāng)下智能科技產(chǎn)品的核心命脈。

針對(duì)汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)面臨的痛點(diǎn)與挑戰(zhàn)性難題，PanoSim?推出了高精度、高端實(shí)時(shí)、軟硬件一體化自動(dòng)駕駛仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)?PanoSim-xPilot。PanoSim-xPilot 可廣泛支持汽車自動(dòng)駕駛包括智能駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)、智能底盤(pán)、智能座艙等在內(nèi)的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，及產(chǎn)業(yè)化所需的測(cè)試、驗(yàn)證與評(píng)價(jià)等。

“十四五”期間，智能網(wǎng)聯(lián)汽車政策不斷發(fā)力，中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入黃金發(fā)展期。近日，工信部公開(kāi)征求對(duì)《國(guó)家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）（2022年版）》（征求意見(jiàn)稿）的意見(jiàn)，以推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快建設(shè)汽車強(qiáng)國(guó)。

仿真測(cè)試是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。為大幅降低自動(dòng)駕駛產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和測(cè)試過(guò)程中的道路測(cè)試需求，以更安全、高效的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試取代高風(fēng)險(xiǎn)、高成本的道路測(cè)試，深耕智能駕駛仿真領(lǐng)域十?dāng)?shù)年的PanoSim打造了一款高精度、高端實(shí)時(shí)自動(dòng)駕駛仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)——PanoSim-xPilot，為自動(dòng)駕駛研發(fā)和測(cè)試提供安全、高效的全流程一體化解決方案。

一、自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試面對(duì)的挑戰(zhàn)置信度&覆蓋度

仿真測(cè)試技術(shù)要真正滿足自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)和測(cè)試需求，需要解決兩大難題：仿真模型的置信度和場(chǎng)景模型的覆蓋度。

仿真測(cè)試的意義在于，通過(guò)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)來(lái)推動(dòng)算法的更新和迭代，從而在虛擬的仿真層面解決實(shí)際的應(yīng)用問(wèn)題。若要實(shí)現(xiàn)業(yè)界普遍認(rèn)可的目標(biāo)：99.9%的仿真測(cè)試+0.09%封閉場(chǎng)地測(cè)試+0.01%道路測(cè)試，仿真模型必須滿足精度和置信度要求，仿真結(jié)果必須是可信、可靠的。車輛動(dòng)力學(xué)的精確建模是汽車自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，但國(guó)內(nèi)仿真軟件卻鮮有車輛動(dòng)力學(xué)模型，更不用提精度和置信度啦。

汽車行駛環(huán)境十分復(fù)雜，且不可預(yù)測(cè)、難以復(fù)制、不可窮舉。而自動(dòng)駕駛算法沒(méi)有人類的邏輯思維能力，只有對(duì)其進(jìn)行盡可能多的場(chǎng)景測(cè)試和訓(xùn)練，自動(dòng)駕駛算法才可能越來(lái)越接近人類駕駛員。這就要求仿真場(chǎng)景可以盡可能覆蓋更多更廣的極端案例。

此外，汽車技術(shù)和產(chǎn)品，特別是現(xiàn)代主動(dòng)安全和智能行駛技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)涉及從概念設(shè)計(jì)與定義、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分解、軟硬件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)集成、測(cè)試與驗(yàn)證等諸多技術(shù)環(huán)節(jié)，而不同研發(fā)階段又有著不同的技術(shù)需求。傳統(tǒng)的模擬仿真工具往往建立在不同的軟件平臺(tái)，仿真時(shí)序不同步、數(shù)據(jù)不兼容、用戶界面不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)處理不一致及仿真與測(cè)試和驗(yàn)證脫節(jié)等問(wèn)題，不僅嚴(yán)重影響了開(kāi)發(fā)效率，而且造成了系統(tǒng)維護(hù)的困難。

二、PanoSim-xPilot產(chǎn)品組成

PanoSim-xPilot采用高精度物理建模、高逼真環(huán)境渲染、高效率數(shù)值仿真等技術(shù)及虛實(shí)融合的數(shù)字孿生仿真理念，構(gòu)建出反映真實(shí)物理世界復(fù)雜的 “人-車-路-環(huán)”系統(tǒng)強(qiáng)耦合特征的多物理體在環(huán)軟硬一體化仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

PART 01 仿真實(shí)驗(yàn)中控臺(tái)（PanoSim-RT）

用于構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)、配置仿真參數(shù)、調(diào)用仿真工具鏈等，由以下三部分組成：

--仿真工具鏈

• PanoExp：仿真實(shí)驗(yàn)構(gòu)建與中控臺(tái)運(yùn)行

• WorldBuilder：仿真場(chǎng)地及場(chǎng)景構(gòu)建軟件工具

• VehicleBuilder：車輛及車輛動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建軟件工具

• SensorBuilder：傳感器模型參數(shù)配置與傳感器安裝軟件工具

• TestBuilder：仿真實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化工具

• PlotBuilder：仿真數(shù)據(jù)后處理及繪圖軟件工具

--仿真場(chǎng)景庫(kù)

• 豐富的高速公路、城市工況、停車場(chǎng)等場(chǎng)景庫(kù)

• 法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)

• 道路及路面路網(wǎng)模型、高精地圖導(dǎo)入

• 天氣（雨、雪、霧、霾）及光照模型

• 異常交通流和干擾交通流模型

• 數(shù)百畝測(cè)試場(chǎng)和大型城市場(chǎng)地、數(shù)百種各類交通參與物

--算法開(kāi)發(fā)平臺(tái)

• 支持與Matlab/Simulink的無(wú)縫協(xié)同與聯(lián)合仿真

• 支持C/C++、Python算法開(kāi)發(fā)環(huán)境

• 豐富的接口API和數(shù)據(jù)總線DataBus，支持二次開(kāi)發(fā)

• 支持云平臺(tái)的云端一體仿真

• 支持虛實(shí)融合的數(shù)字孿生仿真

  
  

PART 02 駕駛模擬器（PanoDrive）

駕駛模擬器，提供逼真的駕駛場(chǎng)景、駕駛體驗(yàn)、人機(jī)交互和力感反饋，支持駕駛員在環(huán)駕駛仿真和人機(jī)共駕，包括：

--轉(zhuǎn)向力感模型及方向盤(pán)力感模擬系統(tǒng)

--踏板力感模擬（油門(mén)/制動(dòng)踏板）

--高精度實(shí)時(shí)車輛動(dòng)力學(xué)模型（xCar-RT）

--場(chǎng)景模型及沉浸式高清晰視頻顯示

--高靈活度人機(jī)交互平臺(tái)（HMI/HUD）

PART 03 傳感器模擬器（SensorBox）

基于高精度傳感器模型，進(jìn)一步產(chǎn)生與真實(shí)傳感器一致的傳感信號(hào)輸出，形成與真實(shí)車輛和場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)一致的傳感器信號(hào)模擬，包括：

--傳感器模型

• 相機(jī)模型（單/雙目、魚(yú)眼等）

• 雷達(dá)模型（毫米波、超聲波、激光等）

• IMU、GNSS、無(wú)線通信等

--傳感器信號(hào)模擬

• 相機(jī)原始圖像信號(hào)（LVDS）

• 雷達(dá)目標(biāo)及回波信號(hào)（CAN、CANFD、LIN、單wire、DSI3）

• 激光點(diǎn)云信號(hào)（ETH）

• GNSS/IMU信號(hào)（CAN/ETH)

  
  

PART 04 車輛模擬器（PanoBox）

實(shí)時(shí)仿真機(jī)，用于實(shí)時(shí)運(yùn)行車輛動(dòng)力學(xué)模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類車輛的模擬，給上層算法提供類真車的受控對(duì)象：

--復(fù)雜車輛動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)模型 (xCar-RT)

• 高精度非線性27自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型

• 支持多車、高效實(shí)時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行步長(zhǎng)小于1ms

• 完全兼容CarSim-RT

--電動(dòng)汽車車輛動(dòng)力學(xué)模型 (xCar-E)

包括電池、電機(jī)機(jī)器相應(yīng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型

三、PanoSim-xPilot核心優(yōu)勢(shì)

PART 01 高精度和高效車輛動(dòng)力學(xué)模型

PanoSim-xPilot擁有汽車高精度建模和高效數(shù)值仿真等關(guān)鍵技術(shù)，車輛動(dòng)力學(xué)模型（xCar-RT）在仿真精度上與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)高度一致，可支持汽車在包括大氣非線性、極限條件及自動(dòng)駕駛軌跡跟隨與安全避撞等在內(nèi)的各種工況下的高逼真模擬與仿真。

PART 02 高逼真度行駛環(huán)境及環(huán)境傳感器模型

PanoSim-xPilot擁有對(duì)汽車復(fù)雜行駛環(huán)境和環(huán)境傳感器建模的關(guān)鍵技術(shù)，還擁有對(duì)汽車復(fù)雜行駛環(huán)境和環(huán)境傳感器建模的關(guān)鍵技術(shù)和對(duì)汽車行駛道路和道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)字地圖、GPS導(dǎo)航、交通標(biāo)記和信號(hào)、汽車行駛場(chǎng)景等的模擬，支持車車通信的車載無(wú)線通信信道建模和支持車聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線路由及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建模等關(guān)鍵技術(shù)。

PART 03 完整且一體化模擬仿真工具鏈

PanoSim-xPilot建立了一個(gè)高效、完整和一體化的自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)，包括從離線仿真、實(shí)物/硬件在環(huán)和駕駛員在環(huán)等實(shí)時(shí)仿真到實(shí)車測(cè)試的無(wú)縫工具鏈和數(shù)據(jù)鏈，形成了基于該平臺(tái)下汽車新產(chǎn)品、新技術(shù)開(kāi)發(fā)在不同階段、不同環(huán)節(jié)和不同需求下的分析、設(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證等一體化研發(fā)流程，并形成一個(gè)支持先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的高效、完整和一體化的技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)體系。

PART 04 支持自動(dòng)化測(cè)試和評(píng)價(jià)

PanoSim軟件內(nèi)置的TestBuilder自動(dòng)化測(cè)試客戶端及軟件內(nèi)置的豐富場(chǎng)景及泛化能力，加上內(nèi)置的豐富檢測(cè)器、評(píng)價(jià)系統(tǒng)和自動(dòng)化報(bào)告生成能力，可提供一站式自動(dòng)化測(cè)試、評(píng)價(jià)和報(bào)告輸出。

PART 05 豐富的軟硬件I/O接口和開(kāi)放的軟硬件架構(gòu)

PanoSim-xPilot支持豐富的傳感數(shù)據(jù)信號(hào)接口，提供真值/目標(biāo)/原始信號(hào)等方式的輸出，支持控制、決策/規(guī)劃、感知算法的集成與解耦開(kāi)發(fā)，提供豐富的動(dòng)力學(xué)主車控制信號(hào)輸入支持及數(shù)字主車控制信號(hào)輸入支持。搭配豐富的目標(biāo)級(jí)和信號(hào)級(jí)傳感信號(hào)注入硬件板卡，可提供一站式感知系統(tǒng)注入搭建服務(wù)。

基于開(kāi)放的軟件架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供豐富的API支持二次開(kāi)發(fā)，支持面向不同開(kāi)發(fā)對(duì)象和開(kāi)發(fā)方式的仿真系統(tǒng)快速搭建，支持多種算法開(kāi)發(fā)和調(diào)試平臺(tái)，如Simulink/C++/Python等，支持快速對(duì)接ROS/ROS2/CyberRT等主流的自動(dòng)駕駛軟件棧系統(tǒng)框架。

PART 06 高精度轉(zhuǎn)向力感模擬

基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)力感建模方法，實(shí)現(xiàn)了力感反饋系統(tǒng)的高精度跟隨和低延遲響應(yīng)，在力感模擬精度、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)上均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

四、PanoSim-xPilot行業(yè)應(yīng)用

PART 01 自動(dòng)駕駛技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)

汽車產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的正向研發(fā)都離不開(kāi)工具鏈的支持，傳統(tǒng)歐美巨頭的工具鏈產(chǎn)品目前還無(wú)法滿足自動(dòng)駕駛產(chǎn)品正向研發(fā)的需求，PanoSim作為國(guó)產(chǎn)自研的仿真工具鏈，能夠提供全產(chǎn)業(yè)鏈、全周期的智能網(wǎng)聯(lián)汽車正向研發(fā)。

PART 02 自動(dòng)駕駛產(chǎn)品測(cè)試認(rèn)證

自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)品上市，其功能性和安全性都需要通過(guò)嚴(yán)格的行業(yè)認(rèn)證，目前L3+級(jí)別自動(dòng)駕駛產(chǎn)品上市需要完整行業(yè)測(cè)試認(rèn)證體系。PanoSim目前已成功為國(guó)家智能商用車檢測(cè)中心、中國(guó)汽研、中汽中心、國(guó)汽智聯(lián)等國(guó)家級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供產(chǎn)品/服務(wù)保障。

PART 03 自動(dòng)駕駛產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)

自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)品所用的零部件，如傳感器、處理器等，目前還缺乏統(tǒng)一的行業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系。從自動(dòng)駕駛行駛安全性角度出發(fā)，圍繞產(chǎn)品質(zhì)量的上市前及使用過(guò)程（如年檢）中的檢驗(yàn)檢測(cè)必不可少，PanoSim目前已與國(guó)內(nèi)一些頭部檢測(cè)機(jī)構(gòu)合作，探討以仿真工具鏈支撐行業(yè)檢驗(yàn)檢測(cè)體系建設(shè)的方法。

PART 04 汽車智能化科研與教育

汽車智能化大潮引發(fā)的技術(shù)換道和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，也帶來(lái)了汽車智能化方向科研和教育的極大需求，仿真工具鏈?zhǔn)侵С之?dāng)前高校和科研機(jī)構(gòu)的智能駕駛方向科研，以及未來(lái)智能駕駛方向工程師培養(yǎng)的必不可少的基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品。PanoSim除了提供軟硬一體化的自動(dòng)駕駛仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)產(chǎn)品，另外還整合資源編撰了3部智能駕駛方向的專業(yè)教材，支持中國(guó)高校智能駕駛方向的教育。

日前，中國(guó)公路學(xué)會(huì)、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)及中國(guó)通信學(xué)會(huì)聯(lián)合發(fā)布了《車路協(xié)同自動(dòng)駕駛一致行動(dòng)宣言》，正式啟動(dòng)車路協(xié)同自動(dòng)駕駛一致行動(dòng)計(jì)劃。作為中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)的會(huì)員單位，PanoSim將與相關(guān)高校、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)一起加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)攻關(guān)，注重資源共享，開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新，突破一批“卡脖子”核心技術(shù)，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)、汽車強(qiáng)國(guó)！