自動駕駛虛擬仿真技術(shù),作為推動自動駕駛落地的必要工具,已經(jīng)被行業(yè)廣泛運(yùn)用。與在游戲中復(fù)現(xiàn)虛擬的現(xiàn)實(shí)世界類似,自動駕駛虛擬仿真系統(tǒng),是通過虛構(gòu)一個幾何形象、物理規(guī)律乃至運(yùn)行邏輯都與真實(shí)世界無限接近的虛擬環(huán)境,讓自動駕駛汽車在其中運(yùn)行,積累算法訓(xùn)練和驗(yàn)證需要的海量數(shù)據(jù),以此解決現(xiàn)實(shí)中測試成本高、耗時(shí)長、風(fēng)險(xiǎn)高、場景局限性大等問題。

日前,騰訊自動駕駛仿真技術(shù)總監(jiān)孫馳天分享了利用游戲技術(shù),騰訊如何助推自動駕駛仿真實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

騰訊自2016年布局自動駕駛以來,將虛擬仿真當(dāng)作三大基礎(chǔ)平臺之一,于2018推出了自動駕駛虛擬仿真系統(tǒng)TAD Sim,該系統(tǒng)可以高效構(gòu)建還原度極高的測試場景,完成自動駕駛汽車感知、決策、控制算法的閉環(huán)仿真測試,目前已經(jīng)和國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(長沙)測試區(qū)等測試機(jī)構(gòu)以及多家車企達(dá)成了商業(yè)合作項(xiàng)目。

作為國內(nèi)游戲領(lǐng)域的最強(qiáng)玩家,騰訊在構(gòu)建TAD Sim的過程中也運(yùn)用了多項(xiàng)領(lǐng)先的游戲技術(shù)。

TAD Sim以游戲引擎提升仿真系統(tǒng)真實(shí)性

正如轟動游戲行業(yè)的虛幻引擎5帶來接近真實(shí)世界的視覺效果,在自動駕駛仿真測試中同樣需要模擬出高還原度的場景細(xì)節(jié),以使得仿真測試條件與真實(shí)世界無限接近,才能對算法測試的效果做出更客觀的評價(jià),如光線變化、雨雪變化等對車輛傳感器的效率和精準(zhǔn)度影響。

仿真系統(tǒng)自帶場景元素真值,無需標(biāo)注自動生成各種天氣、路況,保證覆蓋度

騰訊TAD Sim在場景構(gòu)建中,采用了三維重建和游戲引擎等技術(shù),以小于3cm的精度誤差模擬道路交通場景及虛擬城市場景,并借助游戲引擎還原出日出、日落等光照條件,以及風(fēng)、霜、雨、雪等天氣條件的變化,使得場景和傳感器仿真的測試條件接近真實(shí),進(jìn)而保證測試效果的真實(shí)性。

TAD Sim核心能力

TAD Sim攝像頭仿真及激光雷達(dá)仿真

TAD Sim運(yùn)用物理引擎構(gòu)建物理計(jì)算規(guī)則

雨雪天氣剎車距離會變長、路面積水反光會影響傳感器感知等現(xiàn)實(shí)世界中存在的物理規(guī)律,需要真實(shí)的“移植”到虛擬仿真平臺中,這對感知算法以及控制算法的測試同樣非常重要。

騰訊TAD Sim實(shí)現(xiàn)這一步,依靠的是物理引擎以及精準(zhǔn)的傳感器模型和專業(yè)的車輛動力學(xué)模型。物理引擎在游戲中的作用是使得游戲角色遵循運(yùn)動規(guī)律,比如當(dāng)角色跳起的時(shí)候,系統(tǒng)內(nèi)定的重力值決定它可以跳多高,當(dāng)角色碰到墻體的時(shí)候,系統(tǒng)的碰撞檢測決定它無法穿越。

類比到TAD Sim中,內(nèi)置的物理引擎決定了車輛、傳感器以及其他角色的運(yùn)動需要遵循事先輸入的傳感器及車輛動力學(xué)等模型。此外,運(yùn)轉(zhuǎn)自動駕駛車輛動力學(xué)模型仿真,需要1000赫茲的超高更新頻率,對物理引擎有非常高的要求。

騰訊TAD Sim具有強(qiáng)大的游戲技術(shù)支持,同時(shí)本身具有高精度的傳感器模型,以及27自由度的專業(yè)車輛動力學(xué)模型,還支持接入CarSim這樣行業(yè)頂尖的車輛動力學(xué)模型,能保證自動駕駛仿真測試結(jié)果的真實(shí)性。

Agent AI助力TAD Sim構(gòu)建交通流AI

騰訊TAD Sim的核心能力之一,是數(shù)據(jù)驅(qū)動構(gòu)建虛擬一體的測試場景,運(yùn)用到了游戲領(lǐng)域常用的Agent AI技術(shù)。

在游戲中Agent AI的作用主要是定義NPC(非角色玩家)的行為,每個NPC都需要有自己的行為邏輯。例如游戲中的敵人會根據(jù)玩家行為做出不同的反應(yīng),比如攻擊、躲避、發(fā)警報(bào)召喚隊(duì)友等,背后控制這個行為的就是Agent AI。

在自動駕駛的仿真測試中,傳統(tǒng)的測試平臺大多是通過路采數(shù)據(jù)回放的方式模擬測試場景,所以場景中交通元素的互動是固定模式。

為了提升路采數(shù)據(jù)的利用率及測試場景的豐富性,騰訊的TAD Sim除了支持場景編輯、路采數(shù)據(jù)回放式仿真之外,還可以利用類似于Agent AI的技術(shù),以大量路采數(shù)據(jù)訓(xùn)練交通流AI,生成真實(shí)度高、交互性強(qiáng)的交通場景,進(jìn)行閉環(huán)仿真,提高路采數(shù)據(jù)的利用率,進(jìn)而提高測試效率、降低采集成本。例如,被測試的自動駕駛主車想要超車,可以借由Agent AI來控制NPC車輛做出與真實(shí)世界一致的避讓或其他博弈行為。

云游戲助力云仿真提升測試效率

近兩年,“云游戲”快速發(fā)展,,將原本需要很高端的電腦配置才能運(yùn)行的游戲放到云端服務(wù)器運(yùn)行,大大降低了高端游戲的設(shè)備門檻,只需要有網(wǎng)絡(luò)及一個具有視頻解碼能力的終端,就可以隨時(shí)隨地體驗(yàn)3A級的游戲大作。

騰訊在云游戲領(lǐng)域也有著較多布局和積累。背靠騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室和云游戲部門的技術(shù)體系,借由高分辨率、低延時(shí)、高幀率等編解碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸和實(shí)時(shí)通信技術(shù),TAD Sim可以讓用戶隨時(shí)隨地訪問云仿真系統(tǒng)中任一節(jié)點(diǎn),并實(shí)時(shí)觀看超高真實(shí)度的仿真場景,便于用戶定位問題。在這樣的云端虛擬仿真測試場中,可以大量部署測試車輛,進(jìn)行7*24不間斷測試,甚至可以將時(shí)間調(diào)快,邏輯加速,提高測試效率。

運(yùn)用MMO同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模城市云仿真

大型RPG游戲運(yùn)用MMO同步技術(shù),保證所有玩家看到的世界和操作的結(jié)果都是一致的,這項(xiàng)技術(shù)在自動駕駛仿真平臺中也有重要作用。騰訊TAD Sim提供的虛擬城市型云仿真,是在系統(tǒng)中加載一個城市級別的高精度地圖,在其中部署大量自動駕駛主車以及交通流元素。通過高并發(fā)測試,找出自動駕駛算法處理不好的場景,再結(jié)合場景型云仿真進(jìn)行算法測試完善,兩種仿真模式相結(jié)合以提升算法研發(fā)測試效率。

在虛擬城市型云仿真中,同樣需要運(yùn)用MMO同步的技術(shù),以保證場景中所有動態(tài)交通元素看到的是同一個世界,保證自動駕駛主車以及交通流車輛的數(shù)據(jù)每一幀都是完全同步的,進(jìn)而保證對算法測試結(jié)果的正確判斷,這對開發(fā)者客觀評價(jià)自動駕駛算法來說至關(guān)重要。

結(jié)語

自動駕駛正在逐步實(shí)現(xiàn)場景化應(yīng)用,快速累積大量測試數(shù)據(jù)成為自動駕駛汽車落地的關(guān)鍵。虛擬仿真平臺作為一種被行業(yè)公認(rèn)的行之有效的工具,價(jià)值被進(jìn)一步放大,成為了自動駕駛行業(yè)競爭的關(guān)鍵賽點(diǎn)。

騰訊自動駕駛虛擬仿真平臺TAD Sim,作為最早入局的玩家之一,借由業(yè)內(nèi)頂級的游戲技術(shù)助力,或許已經(jīng)找到了突圍刺激戰(zhàn)場的制勝秘籍。