昨天(10月13日)，由中國電動汽車百人會、騰訊和中汽數(shù)據(jù)聯(lián)合撰寫的《中國自動駕駛仿真技術(shù)藍(lán)皮書2020》正式發(fā)布。
作為自動駕駛仿真領(lǐng)域的測試分析，該藍(lán)皮書對自動駕駛仿真測試的意義、功能需求、測試方法和作用、技術(shù)架構(gòu)、軟件現(xiàn)狀、評價體系等方面進行深入分析，系統(tǒng)介紹了自動駕駛仿真技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀，展望了仿真測試平臺未來的發(fā)展方向，為自動駕駛仿真技術(shù)今后的發(fā)展提供了細(xì)致的參考依據(jù)。
藍(lán)皮書呼吁通過行業(yè)共建，統(tǒng)一格式標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)豐富、通用的、可移植的場景庫，加速自動駕駛研發(fā)測試的同時，還可用于智慧交通管理運營、智能網(wǎng)聯(lián)車輛安全合規(guī)評測、保險等一系列的交通生態(tài)當(dāng)中，最終實現(xiàn)自動駕駛技術(shù)的普適性。
騰訊自動駕駛總經(jīng)理蘇奎峰表示，“與傳統(tǒng)的仿真相比，面向自動駕駛的虛擬仿真測試有更高的技術(shù)要求，騰訊自動駕駛虛擬仿真平臺希望成為自動駕駛車輛研發(fā)測試的基礎(chǔ)設(shè)施，并逐步深度融入到自動駕駛車輛的開發(fā)流程、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)評價過程中”。
自動駕駛技術(shù)經(jīng)過多年的積累，國內(nèi)頭部玩家基本上都已經(jīng)完成了硬件和算法的積累，L3級以上自動駕駛汽車的實際道路測試已經(jīng)在全國多個城市陸續(xù)展開。
但是由于人工智能是通過學(xué)習(xí)、復(fù)現(xiàn)以往的情景來進行決策，并不具備人類的邏輯思維能力。
自動駕駛測試將是一個漫長且成本巨大的工作。
根據(jù)美國蘭德公司的研究，自動駕駛算法想要達(dá)到人類駕駛員水平至少需要累計 177 億公里的駕駛數(shù)據(jù)來完善算法。
如果配置一支 100 輛自動駕駛測試車的車隊，每天 24 小時不停歇路測，平均時速 25 英里(40 公里)每小時來計算，需要 500 多年的時間才能完成目標(biāo)里程，期間所耗費的時間和成本是難以承受的。
與此同時，極端交通條件和危險場景復(fù)現(xiàn)困難，而且測試安全存在隱患，自動駕駛汽車在實際道路行駛過程中，極端交通條件和危險場景可遇不可求，且安全問題也是一大困擾。
根據(jù)美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，汽車平均行駛 43.6 萬英里(70 萬公里)才會發(fā)生一起事故，平均行駛 1 億英里(1.6 億公里)死亡大約 1 人。
此外，自動駕駛汽車測試行業(yè)依然沒有就測試的安全性等標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致，制約了自動駕駛的研發(fā)測試。
為了解決自動駕駛道路測試的瓶頸，虛擬仿真技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用，將現(xiàn)實的交通環(huán)境和物理規(guī)則、運轉(zhuǎn)邏輯復(fù)制到虛擬世界中，支持自動駕駛仿真測試，可以極大的提升測試效率，降低測試成本。
這一做法已經(jīng)成為自動駕駛算法測試的行業(yè)通用手段。
當(dāng)前，國內(nèi)自動駕駛技術(shù)走入以落地應(yīng)用為核心目標(biāo)的“下半場”，虛擬仿真測試在國內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。
科技巨頭先后入局，仿真領(lǐng)域垂直企業(yè)以及眾多自動駕駛企業(yè)紛紛展開布局，各大智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試區(qū)也開始將仿真測試作為重點能力加緊完善，有行業(yè)機構(gòu)預(yù)測，未來5年我國自動駕駛仿真市場規(guī)模將達(dá)到百億美元規(guī)模。
根據(jù)藍(lán)皮書發(fā)布的數(shù)據(jù)，目前自動駕駛算法測試大約90%用仿真平臺完成，9%在測試場完成，1%通過實際路測完成。
隨著仿真技術(shù)水平的提高和應(yīng)用的普及，行業(yè)旨在達(dá)到99.9%測試量通過仿真平臺完成，封閉測試完成0.09%，最后0.01%進行實路測試，使自動駕駛研發(fā)更高效、經(jīng)濟。
基于場景庫的仿真測試，可以實現(xiàn)自動駕駛感知、決策規(guī)劃、控制等算法的閉環(huán)仿真測試，滿足自動駕駛測試的要求。
測試場景庫是智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)與測試的基礎(chǔ)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)依據(jù)，其豐富性、交互性、無限性、擴展性等特性將直接影響到自動駕駛測試的效果和邊界。
目前國內(nèi)中汽數(shù)據(jù)、中國汽車工程研究院等研究機構(gòu)、騰訊TAD Sim等科技公司均已建立起各自的場景數(shù)據(jù)庫。
在此基礎(chǔ)上，利用云加速仿真，可以進一步提高測試效率。
中國是世界最大的汽車生產(chǎn)與消費國，仿真軟件作為自動駕駛研發(fā)過程中最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一，必須實現(xiàn)自主研發(fā)，以在國際競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位。
同濟大學(xué)汽車學(xué)院汽車安全技術(shù)研究所所長朱西產(chǎn)稱，“沒有虛擬仿真平臺，根本無法實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的開發(fā)，更無法實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)智能'中國方案'的超越”。
他還強調(diào)稱，“作為核心技術(shù)的虛擬仿真平臺必須自主可控”。
據(jù)藍(lán)皮書總結(jié)，自動駕駛仿真測試平臺必須要具備幾種核心能力：真實還原測試場景的能力、高效利用路采數(shù)據(jù)生成仿真場景的能力、云端大規(guī)模并行加速的能力，使得仿真測試滿足自動駕駛?cè)珬Ｋ惴ǖ拈]環(huán)。
在仿真領(lǐng)域眾多參與機構(gòu)中，騰訊作為科技企業(yè)代表，基于自身在地圖、游戲、云計算、人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，在自動駕駛仿真領(lǐng)域已經(jīng)有了深度積累，自主研發(fā)的仿真平臺TAD Sim已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
騰訊推出的新一代自動駕駛虛擬仿真平臺TAD Sim 2.0具備每日1000萬公里以上的測試能力，進行7*24不間斷測試，通過MMO同步技術(shù)保證數(shù)據(jù)同步，滿足高并發(fā)的測試需求。
騰訊自動駕駛仿真技術(shù)總監(jiān)孫馳天談到，“TAD Sim經(jīng)歷了兩年多的市場應(yīng)用，結(jié)合行業(yè)用戶的需求，2.0版本在行業(yè)內(nèi)率先使用真實數(shù)據(jù)和游戲技術(shù)的雙擎驅(qū)動，在真實性、全面性、可視化、標(biāo)準(zhǔn)化、輕量化五個維度進行了升級，全面提升自動駕駛開發(fā)和測試效率，更靈活易用的滿足國內(nèi)、國際車企、檢測機構(gòu)等合作伙伴的需求。”
騰訊自動駕駛虛擬仿真平臺TAD Sim在設(shè)計之初，就有別于傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，是為自動駕駛測試驗證而專門設(shè)計開發(fā)，內(nèi)置厘米級高精度地圖，構(gòu)建了包含動態(tài)和靜態(tài)要素真值數(shù)字孿生系統(tǒng)，用千變?nèi)f化的場景進行自動駕駛算法完備性的測試。
在2.0升級版本中，用戶可根據(jù)自動駕駛測試的需求，結(jié)合路采的交通流數(shù)據(jù)，形成虛實一體的測試場景。通過完整的模型在環(huán)、軟件在環(huán)、硬件在環(huán)、車輛在環(huán)的測試驗證體系，TAD Sim 2.0覆蓋了完整的汽車V字開發(fā)流程，并融入了自動駕駛研發(fā)體系。
另外，數(shù)據(jù)可視化對于算法開發(fā)和測試人員來說也非常重要，為此，TAD sim 2.0中集成了數(shù)據(jù)可視化組建TAD Viz，全面、細(xì)致的可視化數(shù)據(jù)能極大的提升工作效率。
孫馳天說，“自動駕駛仿真平臺就是一個數(shù)字孿生世界，在上面測試的自動駕駛車輛就好像正在參與一個大型的RPG(角色扮演類)游戲，游戲場景的真實性和高效性決定了測試效果的有效性，以及算法驗證的工作效率和成本。”
對此，自動駕駛行業(yè)對仿真測試的真實性不斷提出更高的要求。
騰訊的做法是利用游戲中的場景還原、三維重建、物理引擎、MMO同步、Agent AI等技術(shù)，提升自動駕駛仿真平臺測試的還原度和高效性。
在還原度方面，TAD Sim 2.0借助騰訊游戲引擎，讓仿真平臺的幾何規(guī)律則、物理規(guī)則和運行邏輯與真實世界一致。
比如，模擬出突然竄出的行人、強行加塞甚至產(chǎn)生剮蹭的NPC車輛、測試車輛快速駛過減速帶造成的顛簸等，都可通過仿真平臺的算法模型反饋到測試車輛上，進而驗證自動駕駛決策控制算法對突發(fā)情況的的應(yīng)對能力。
同時，基于強大的游戲引擎，TAD Sim 2.0三維場景重建以及傳感器仿真在精準(zhǔn)度上實現(xiàn)突破，場景內(nèi)的細(xì)節(jié)表現(xiàn)更加逼真。
在TAD Sim 2.0場景庫中，有超過1000種場景類型，還可以通過泛化，生成萬倍以上規(guī)模的豐富場景，基于騰訊云計算并行加速，TAD Sim 2.0具備每日1000萬公里以上的測試能力，自動駕駛的車輛可大量部署，進行7*24不間斷測試，通過MMO同步技術(shù)保證數(shù)據(jù)同步，滿足高并發(fā)的測試需求。
對于自動駕駛研發(fā)測試來說，更高效率意味著更低的成本，在數(shù)據(jù)和游戲技術(shù)的雙擎驅(qū)動下，TAD Sim 2.0通過架構(gòu)的升級，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸、加速能力和資源占用的全面優(yōu)化，為測試驗證降本增效。
可見，借助騰訊在AI、云計算領(lǐng)域以及高精度地圖領(lǐng)域的積累，騰訊已經(jīng)形成了仿真測試、開發(fā)云和高精度地圖三大基礎(chǔ)平臺和自動駕駛核心技術(shù)套件。
目前騰訊已經(jīng)完成了全國重點城市快速路、高速公路的高精度地圖采集和數(shù)據(jù)生產(chǎn)，以及車端關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，云端閉環(huán)的部署，并根據(jù)市場和用戶痛點，推動高速場景的自動駕駛方案應(yīng)用落地。
此外，百度、阿里和華為也都推出了自動駕駛仿真系統(tǒng)，百 度 自 主 研 發(fā) 的 增 強 現(xiàn) 實 的 自 動 駕 駛 仿 真 系 統(tǒng)(AADS：Augmented autonomous driving simulation usingdata-driven algorithms)由百度研究院機器人與自動駕駛實驗室開發(fā)，它不僅能大大降低仿真系統(tǒng)的測試成本，還在真實性和擴展性方面實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
阿里達(dá)摩院對外發(fā)布全球首個自動駕駛“混合式仿真測試平臺”，該平臺采用虛擬與現(xiàn)實結(jié)合的仿真技術(shù)，引進真實路測場景和云端訓(xùn)練師。
該平臺可以任意增加極端路測場景變量，在實際路測中，復(fù)現(xiàn)一次極端場景的接管可能需要 1 個月的時間，阿里混合式仿真測試平臺可在 30 秒內(nèi)模擬一次極端場景。每日虛擬測試?yán)锍炭沙^ 800 萬公里，提升自動駕駛 AI 模型訓(xùn)練效率。
華為的自動駕駛云服務(wù) Octopus 形為八爪魚，服務(wù)覆蓋自動駕駛數(shù)據(jù)、模型、訓(xùn)練、仿真、標(biāo)注等全生命周期業(yè)務(wù)，向開發(fā)者提供包括數(shù)據(jù)服務(wù)、訓(xùn)練服務(wù)、仿真服務(wù)在內(nèi)的三大服務(wù)。
在仿真訓(xùn)練服務(wù)方面，華為自動駕駛云服務(wù)平臺內(nèi)置超過 1 萬個仿真場景，覆蓋智能駕駛、主動安全、危險場景等六大場景，并且支持將路測數(shù)據(jù)場景轉(zhuǎn)換為仿真場景，每日虛擬測試?yán)锍炭沙^ 500 萬公里。
隨著國內(nèi)車企、智能網(wǎng)聯(lián)和智慧交通示范區(qū)對仿真技術(shù)應(yīng)用市場需求的擴大，自動駕駛虛擬仿真測試技術(shù)已經(jīng)成為讓自動駕駛商業(yè)落地不可缺失的一環(huán)。
不過，《中國自動駕駛仿真技術(shù)藍(lán)皮書2020》也對企業(yè)提出了新的要求，針對目前場景庫領(lǐng)域面臨的問題，建議加強以下方面的工作。
第一，將仿真技術(shù)應(yīng)用于交通行為管理和監(jiān)督。在虛擬仿真世界中，機動車、非機動車、步行行人、殘疾人、動物等交通參與者均可以模擬現(xiàn)實世界的邏輯運行，根據(jù)不同交通參與者的行為邏輯關(guān)系可以界定各個實體的行為合法性。
第二，建立全國范圍的基礎(chǔ)場景庫，同時鼓勵發(fā)展個性化場景庫，由科技公司、車企、自動駕駛解決方案提供商、高校及科研機構(gòu)平均分?jǐn)偦A(chǔ)場景庫建設(shè)資金，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式，存儲在公有云平臺。
第三，探索自動駕駛汽車與智慧交通、智慧城市有機融合的仿真技術(shù)。目前的仿真軟件中道路標(biāo)志、標(biāo)線、道路設(shè)施是作為靜態(tài)環(huán)境要素存在的。
第四，建立仿真測試、認(rèn)證、審查機制。在虛擬仿真世界，自動駕駛車輛是在按法律法規(guī)規(guī)定的算法環(huán)境中運行，可以率先進行模擬，嘗試各種模擬的優(yōu)劣性，給真實世界提供參考。
第五，鼓勵混行交通、人機交互等方面仿真測試研究。
第六，推動仿真技術(shù)的國產(chǎn)化，推動仿真軟件國產(chǎn)化有助于我國自動駕駛測試、技術(shù)提升，實現(xiàn)仿真軟件技術(shù)獨立自主，實現(xiàn)中國智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略 2025 年目標(biāo)。
