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「焦点观察」科技企业先后入局自动驾驶仿真测试蓝海市场

发布日期:2021-04-07

核心观点


仿真测试成为自动驾驶的基础关键技术,可有效加快自动驾驶研发进度。百度、腾讯、阿里等科技公司利用自身大数据、软件开发优势切入仿真市场,有望建立起良性仿真生态,助力自动驾驶研发。


2020年4月,阿里发布全球**自动驾驶“混合式仿真测试平台”。6月,腾讯发布进行架构升级的TAD Sim 2.0,数据传输和加速能力均有大幅提升。行业领头羊Waymo 也在不断迭代其自研仿真软件Carcraft,并于近期发布了新的仿真测试方法“SurfelGAN”,可通过AI将传感器采集的数据生成用于仿真的图像。如今,百度Apollo、阿里、腾讯、华为等国内领军的科技企业都进军自动驾驶仿真测试的“蓝海”中,到底是什么吸引了巨头们的目光?


仿真测试加快自动驾驶汽车研发


01 路测时间长、成本高,极端场景存在安全隐患是自动驾驶研发面临的挑战

采用路测来优化自动驾驶算法耗费的时间与成本太高。根据兰德公司的研究,自动驾驶算法想要达到人类驾驶员水平至少需要累计177亿公里的驾驶数据来完善算法。如果配置一支100辆自动驾驶测试车的车队,每天24小时路测、平均时速40公里计算,需要500多年才能完成,期间所耗费的时间和成本是难以承受的。

另一方面,极端交通条件和危险场景复现困难,测试过程存在安全隐患。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)统计数据显示,汽车平均行驶约70万公里会发生一起事故,平均行驶约1.6亿公里将有1人死亡,这些极端交通条件和危险场景难以要求自动驾驶路测时发生。而且人类驾驶测试时,极端交通条件和危险场景下的驾驶安全问题也是一大挑战。


02 仿真测试可提高自动驾驶研发效率,提升安全性

仿真测试是解决自动驾驶研发测试挑战的基础关键技术。通过构建虚拟场景库,实现自动驾驶感知、决策规划、控制等算法的闭环仿真测试,以满足自动驾驶测试的要求。在仿真测试中,通过云加速、高并发加速仿真进度,在虚拟世界中每天测试里程可达数千万公里,大大加快测试进度。

仿真测试可便捷重现极端场景,与封闭场地测试、道路测试共同推进自动驾驶技术迭代升级。全球各大车企自动驾驶研发过程中,用仿真测试里程来替代一部分实际路测里程。目前自动驾驶算法主流测试中,大约90%通过仿真平台完成,9%在测试场完成,1%通过实际路测完成。此外,仿真测试中极端场景可便捷重现且不存在任何安全隐患。未来随着仿真技术水平的提高和应用的普及,可达到通过仿真完成99.9%的测试量,使自动驾驶汽车研发更高效、更经济。

通过仿真测试、封闭场地测试以及道路测试形成闭环,总结自动驾驶评价准则。在道路测试基础上总结出危险场景,反馈到仿真测试与封闭测试中,完善测试场景库。通过测试形成评价准则,为自动驾驶量产提供功能评价标准与试验体系,进一步促进自动驾驶车辆落地(见图1)。


图 | 仿真测试、封闭场地测试及道路测试形成测试闭环

* 数据来源:i-VISTA,智能网联研究院整理


科技公司利用大数据、软件开发优势入局自动驾驶仿真市场

目前自动驾驶仿真市场主要包括整车厂、自动驾驶解决方案商、软件公司及科技企业等玩家。整车企业自身软件开发能力弱,一般与仿真软件企业合作,如宝马与CarMaker,一汽与Panosim。自动驾驶解决方案商针对自身研发开发仿真软件,较少对外提供服务,如Waymo、Cruise、小马智行、AutoX等。仿真公司多由传统仿真软件商进行二次开发,如CarMaker、TruckMaker等,也有部分初创企业,如以色列的Cognata、国内的Panosim等。而科技公司在自动驾驶仿真测试领域属于新兴力量,但是相比于传统车企与仿真公司,其软件开发能力强、数据资源雄厚,逐渐成为一股不可忽视的产业力量。


腾讯借助游戏技术助力自动驾驶仿真。腾讯自动驾驶仿真系统TAD Sim于2018年发布,结合游戏引擎、工业级车辆动力学模型、虚实一体交通流等技术,打造的虚实结合、线上线下一体的自动驾驶仿真系统。该平台集成了高精地图,可完成感知、决策、控制算法等实车的闭环仿真验证。目前TAD Sim场景库中有超过1000种场景类型,可泛化生成万倍以上丰富场景,具备每日1000万公里以上的测试能力。


百度Apollo增强现实的自动驾驶仿真系统AADS可实现快捷的场景搭建。AADS于2019年3月发布,包含基于数据驱动的交通流仿真框架和基于图像渲染的场景图片合成框架,在获得真实感的车流移动和场景图像之后,利用增强现实技术可直接、全自动地创建仿真图像。通过安装了激光雷达和双目相机的自动驾驶汽车扫描街道,AADS系统便可获得自动驾驶仿真的全部素材。


华为的自动驾驶云服务Octopus可实现自动驾驶全生命周期服务。2019年4月,华为推出基于芯片技术与云技术的Octopus覆盖自动驾驶数据、模型、训练、仿真、标注等全生命周期业务,向***提供包括数据服务、训练服务、仿真服务等三大服务。基于三大服务,华为具备为客户提供海量数据处理、软硬件加速、高并发仿真、云端协同等核心服务的能力。


阿里混合式仿真测试平台可快捷实现极端场景的复现。阿里于2020年4月推出自动驾驶仿真平台,采用虚拟与现实结合的仿真技术,引进真实路测场景和云端训练师,可以任意增加极端路测场景变量。在实际路测中,复现一次极端场景的接管可能需要1个月的时间,阿里混合式仿真测试平台可在短时间内模拟一次极端场景。

从业务生态来看,百度开源平台主要为自身的Apollo业务提供支撑。腾讯则意在扩张云服务生态,为自动驾驶研发团队提供测试验证、模型验证、管理调度、高精地图等“一条龙”服务。阿里欲构建包含高精地图、车载操作系统、算法、芯片、仿真测试等完整产业链。华为开发了MDC车载计算平台,与Octopus结合构建生态,可在仿真测试市场占据一席之地。


自动驾驶仿真测试面临的挑战

从产业的角度来看,自动驾驶仿真测试技术成为自动驾驶车辆测试的基础关键技术,也是未来行业定义自动驾驶车辆相关开发流程的基础工具。但想让仿真充分发挥价值,依然面临着许多挑战。


一是场景库搭建效率低、成本高。自动驾驶仿真测试中场景库的搭建需要依靠大量人工进行采集、标注,再进行场景分析挖掘、测试验证,整个流程不仅效率低,而且人工成本很高,目前全球每年人工标注成本在10亿美元量级。


二是仿真与真实世界仍存在差异。由于考虑所有相关的物理现象具有挑战性,而保持渲染图像/点云和现实世界高度一致性需要非常高的成本。目前,大多仿真系统对物理现实的表现并不是充分的,使得自动驾驶系统在仿真环境和实际运行环境之间的表现存在差异。


三是自动驾驶场景库共享难度大。当下各企业场景库建设都是各自为战,资源重复性投入,业内认为共享化是有效解决办法。但由于目前缺乏统一的场景库标准,各家企业对自身核心技术的谨慎保护,短时间内难以实现自动驾驶仿真场景库的共享化。


四是缺乏自动驾驶仿真测试评价体系。目前市面有数十家企业仿真软件,但如何评价各家软件的真实性、有效性尚未达成共识。不仅缺乏仿真测试场景标准方面的国家标准规范,也缺乏针对仿真工具链的评估,尤其是对仿真测试与实车测试差异性评估。


虽然存在诸多挑战,但科技公司的参与有望建立起更加良性自动驾驶仿真生态,助力自动驾驶车辆解决很多常规场景下无法解决的问题。在迈向自动驾驶车辆量产的路上,帮助玩家能够少走一点弯路,加速商用落地的到来。


执笔:车百智库研究员张强


* 本文仅代表署名研究员个人观点


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