虚拟仿真，自动驾驶的加速训练场

虚拟仿真，和游戏最大的区别在于，游戏可以脱离现实架空呈现，而虚拟仿真必须尽可能地接近真实世界。

从而在高度仿真的虚拟世界以最低成本、最低风险、最高测试效率完成“路测”验证。

在大疆车载自研的高真实度、高实时性的自动驾驶虚拟仿真平台DJI-ADSIM上，开发了路网+场景编辑器，可自行搭建目标测试场景，并支持航测/路测数据一键生成测试场景等多种场景生成模式。

实现全天候全时段日均5000+不同有效测试场景的虚拟仿真测试。

路测的随机性和偶发性，直接影响自动驾驶功能边界的测试验证效果和效率。

且存在较高的测试安全风险和测试成本，需要多人多车长时间行驶测试。

而对提高自动驾驶系统安全性最重要的corner case（极端场景），在路测中不仅遇见概率较低，并且难以再次遇到相同场景。

除了在场景复现性上有明显优势，在测试场景覆盖度、测试安全性和测试效率等维度上，虚拟仿真与封闭场地测试和开放道路测试形成了有效互补。

• 虚拟仿真测试中发现的功能边界，可针对性在封闭场地和公开道路中进行实测验证。

• 实测验证中发现的corner case或危险场景，可在虚拟仿真测试中进行场景复现，进而多次测试获取所有情况的数据集。

但前提条件是，虚拟仿真足够“真实”，才能保证虚拟仿真测试的验证结果，在真实世界具有参考价值和指导意义。

对真实世界进行1：1数字化还原的虚拟仿真，意味着对道路、天气、行人等环境因素，都需进行仿真重建。

对真实世界的车道线、道路、交通标志、建筑等静态场景仿真 —— 包括路面材质、停车位宽度等。

对真实世界的交通流（车辆、行人、动物等）、天气变化、昼夜交替等动态场景仿真 —— 包括不同场景下的车流变化、天气变化带来的明暗度改变等。

对真实世界的摄像头、毫米波雷达、激光雷达等各类传感器仿真 —— 包括相机的内外参数如焦距、畸变等；雷达的FOV视场角等。

对真实世界的汽车动力学仿真 —— 包括动力传动系统、转向系统、制动系统等。

一个“真实”的虚拟仿真世界，不仅包括上述几个仿真模块，还包括各仿真模块间的交互影响。

如雨天，不同的雨量大小会导致路面是否有积水，进而影响路面的摩擦力和激光雷达的识别精度。另一方面，路面摩擦力降低又会导致车辆打滑，同时开启的雨刮器也可能对视觉感知造成影响等。

充分考虑所有情况的虚拟仿真，才足够接近“真实世界”，才能对自动驾驶系统的功能和性能边界进行有效验证。

同时可以最大程度，真实复现路测中难以遇到的corner case或危险场景。

如路边自行车突然横穿马路的交通场景，不仅在路测中难以再次遇到，在真实道路上复现该场景也具有较高危险性。

通过在虚拟仿真中重建该场景，可以进行全天候全时段不限次数的测试训练，以最低成本、最低安全风险和最高效率完成自动驾驶系统的功能验证。

此外，“高真实度”的虚拟仿真，还可以提供大量有价值的场景数据，作为机器学习算法训练的燃料来源。

如“炫光+积水“的夜晚场景，受炫光角度、炫光类型、环境亮度、积水位置等多种因素影响，路测难以采集到所有情况的数据集。

但通过仿真重建 “炫光+积水”所有组合情况的夜晚场景，可以获得真实且充足的场景数据，提供给机器学习进行算法训练，进而提高算法的迭代效率。

以上图例和视频，出自大疆车载为自动驾驶打造的虚拟仿真世界 —— DJI-ADSIM。

为了让虚拟仿真更真实，我们基于点云、地图影像等路测数据，将三维场景的构建精度提高至厘米级。

并引入了实时光线追踪技术，让光影效果、明暗变换更接近真实世界。同时引入NVIDIA DLSS 深度学习超采样技术，在保证渲染效率的同时，将更高分辨率下的几何细节做到极致逼真。

1. 自研规划和控制系统

在车辆AI仿真中，使AI车辆和真车行为保持高度一致。

2. 自研实时天气系统

在天气仿真中，实现比拟现实的昼夜交替和雨、雪等多种天气类型。

3. 自研基于规则的数据驱动交通流仿真算法

在交通流仿真中，实现大规模的车流仿真，可模拟连续车道和十字路口的交通情况。

4. 引入帧同步技术

在传感器仿真中，实现多传感器的高实时性同步。

我们增加了如航测/路测数据一键生成测试场景，点云数据和照片建模1：1还原场景等多个动态场景大规模自动化生成模式。

并开发了一套路网+场景编辑器，可支持自行搭建目标测试场景，极大提高测试场景覆盖度。

在不断提高自身仿真能力和测试场景覆盖度的同时，2019年底，我们加入了ASAM组织，参与了多个智能驾驶模拟和仿真工具的标准化工作，积极推动建设完善的自动驾驶虚拟仿真行业标准。

* ASAM：Association for Standardization of Automation and Measuring Systems，非营利组织，致力于推动汽车开发和测试中工具链的标准化

随着自动驾驶虚拟仿真行业日趋完善，将进一步加速自动驾驶落地进程。同时，基于相同底层技术栈，虚拟仿真也为游戏从业者打开了另一扇门。

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