【模擬器，會(huì)是自動(dòng)駕駛的下一個(gè)刺激戰(zhàn)場(chǎng)嗎？】目前行業(yè)內(nèi)逐漸達(dá)成共識(shí)，模擬成為每一位自動(dòng)駕駛玩家的技術(shù)儲(chǔ)備。模擬測(cè)試已經(jīng)成為保證自動(dòng)駕駛安全的一劑良藥。

在亞利桑那州梅薩的南隆摩街和西南大街的拐角處有一個(gè)左轉(zhuǎn)黃燈，自動(dòng)駕駛行業(yè)內(nèi)的人士習(xí)慣戲稱它為“死亡之地”，因?yàn)檫@種類型的路口對(duì)于人類和無(wú)人車來(lái)說(shuō)都是非常棘手的。司機(jī)進(jìn)入五個(gè)方向的路口后，要在車流里找到縫隙通過(guò)。 過(guò)早左轉(zhuǎn)可能會(huì)造成危險(xiǎn)，太晚轉(zhuǎn)彎可能會(huì)阻礙交通。

Waymo花費(fèi)了大量的功夫訓(xùn)練自家無(wú)人車順利通過(guò)此路口。這種訓(xùn)練方式，并非傳統(tǒng)意義上的路測(cè)，而是自動(dòng)駕駛模擬測(cè)試。

*Waymo 重構(gòu)的東部山谷

Waymo通過(guò)定制傳感器套件構(gòu)建了一個(gè)詳細(xì)的虛擬現(xiàn)實(shí)版東部山谷，讓無(wú)人車在模擬器中一次又一次的訓(xùn)練如何通過(guò)路口。這個(gè)虛擬路口，擁有與現(xiàn)實(shí)相同的尺寸、車道線、路肩和左轉(zhuǎn)黃燈。Waymo無(wú)人車可以在這個(gè)虛擬版拐角處練習(xí)數(shù)千次，在復(fù)雜的車流中找到合適的時(shí)機(jī)插入。

上述左轉(zhuǎn)黃燈的例子，經(jīng)常被Waymo提起，用來(lái)闡述自家自動(dòng)駕駛汽車如何通過(guò)模擬測(cè)試來(lái)升級(jí)算法，征服一個(gè)個(gè)“死亡之地”。

如今，進(jìn)行模擬測(cè)試已經(jīng)成為Waymo無(wú)人車開(kāi)展公共道路路測(cè)前必做的項(xiàng)目。Waymo 高級(jí)軟件工程師 James Stout近日透露了公司模擬器Carcraft的部分?jǐn)?shù)據(jù)：累計(jì)50 億英里模擬測(cè)試?yán)锍獭?5000臺(tái)虛擬的自動(dòng)駕駛汽車、每天800萬(wàn)英里的行駛里程、年超25億英里的數(shù)據(jù)，幾十億級(jí)的模擬里程數(shù)據(jù)的背后，折射著Waymo對(duì)模擬測(cè)試的重視。

目前行業(yè)內(nèi)逐漸達(dá)成共識(shí)，模擬成為每一位自動(dòng)駕駛玩家的技術(shù)儲(chǔ)備。即使自動(dòng)駕駛里程已經(jīng)達(dá)到800萬(wàn)英里，擁有10年自動(dòng)駕駛經(jīng)驗(yàn)的Waymo依舊非常依賴模擬測(cè)試；百度阿波羅也早早將仿真平臺(tái)作為其主要的核心技術(shù)；AutoX創(chuàng)始人肖健雄也將仿真作為無(wú)人車量產(chǎn)的4大技術(shù)儲(chǔ)備之一；Roadstar.ai、Pony.ai等諸多自動(dòng)駕駛初創(chuàng)公司都在自主研發(fā)模擬器。

為什么自動(dòng)駕駛公司都自己做模擬器？

模擬測(cè)試對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的積極作用，行業(yè)政策的規(guī)定，以及市場(chǎng)趨勢(shì)的變化，促使模擬器成為自動(dòng)駕駛玩家必備?？傆^整個(gè)自動(dòng)駕駛行業(yè)內(nèi)，初創(chuàng)公司也好，資深玩家也罷，凡是與自動(dòng)駕駛有關(guān)的公司幾乎都開(kāi)始布局自己的模擬器。

從自動(dòng)駕駛技術(shù)方面講，隨著越來(lái)越多的公司將自動(dòng)駕駛汽車量產(chǎn)提上日程，無(wú)人車在公共道路上行駛必須要面對(duì)諸多不確定的環(huán)境?？v然加州灣區(qū)每天有諸多公司的自動(dòng)駕駛汽車在路測(cè)，但這些先進(jìn)的自動(dòng)駕駛技術(shù)僅局限在極其有限的條件和道路環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，而限定環(huán)境測(cè)試并不能保證相關(guān)技術(shù)的安全性和穩(wěn)定性。面對(duì)一些突發(fā)情況，例如行人闖進(jìn)馬路、汽車逆行、前方發(fā)生道路事故等等突發(fā)狀況時(shí)，自動(dòng)駕駛汽車并不能保證可以做出正確的判定。否則，今年3月份的Uber行人致死事件就不會(huì)出現(xiàn)出了……

模擬器為廠商們提供了無(wú)風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下測(cè)試和更新自動(dòng)駕駛軟件算法的工具，加速了自動(dòng)駕駛汽車的生產(chǎn)周期，公司可以在虛擬環(huán)境中提前測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車，確保其在現(xiàn)實(shí)世界可以安全上路。

虛擬環(huán)境中測(cè)試算法的功能促使模擬器成為自動(dòng)駕駛公司基礎(chǔ)構(gòu)架的一部分，它和無(wú)人駕駛系統(tǒng)緊密結(jié)合，這也“逼迫”與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)有關(guān)系的公司把模擬測(cè)試提上日程。

雖然業(yè)內(nèi)有英特爾的CARLA、微軟的AirSim等開(kāi)源式自動(dòng)駕駛平臺(tái)模擬器，但開(kāi)源平臺(tái)需對(duì)接諸多合作方，不一樣的軟硬件設(shè)備，耗費(fèi)精力，進(jìn)展緩慢。因各家架構(gòu)不同、傳感器方案不同，開(kāi)源平臺(tái)很難將傳感器模擬做到真正的通用化。有行業(yè)人士表示，各家自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的解決方案在硬件、軟件、算法上不盡相同，為了更加適配自家自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，大多數(shù)公司選擇自主研發(fā)模擬器。且開(kāi)源模擬器目前并沒(méi)有成熟的解決方案，在開(kāi)源的基礎(chǔ)上修改，自動(dòng)駕駛公司需要耗費(fèi)更多的精力。

如今，一些地方對(duì)模擬駕駛的把控也已經(jīng)上升到政策上。例如加利福尼亞州，立法機(jī)構(gòu)要求公司在獲批公共路測(cè)自動(dòng)駕駛汽車之前，必須證明已在其設(shè)計(jì)的模擬環(huán)境通過(guò)測(cè)試。

今年3月份Uber無(wú)人車造成的行人致死事件，讓許多公司開(kāi)始覺(jué)醒，這也成為一部分玩家加碼模擬器的導(dǎo)火索。關(guān)于這場(chǎng)悲劇，Uber內(nèi)部透露的一條訊息讓人印象深刻：只在意路測(cè)，忽略了模擬器上的測(cè)試。谷歌相關(guān)人士曾表示“如果模擬器能夠更好滿足自動(dòng)駕駛汽車的測(cè)試需求，那么工程師們就可以轉(zhuǎn)戰(zhàn)軟件市場(chǎng)了，升級(jí)軟件，然后在模擬器中跑?！盬aymo對(duì)模擬器的重視，以及Carcraft的強(qiáng)大，引來(lái)業(yè)內(nèi)諸多旁觀者重新正視自動(dòng)駕駛模擬測(cè)試。

模擬器的意義及開(kāi)發(fā)難點(diǎn)

模擬測(cè)試已經(jīng)成為保證自動(dòng)駕駛安全的一劑良藥。從理論上來(lái)講，如果圖形處理軟件、算法、云存儲(chǔ)系統(tǒng)足夠強(qiáng)大，測(cè)試的事也可以完全在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，并且數(shù)據(jù)還可能更精準(zhǔn)。

模擬器能夠重構(gòu)現(xiàn)實(shí)世界，讓自動(dòng)駕駛汽車在進(jìn)行真實(shí)道路驗(yàn)證之前，測(cè)試其技術(shù)的成熟度。工程師可以在虛擬環(huán)境中構(gòu)建更多更復(fù)雜的場(chǎng)景，幫助自動(dòng)駕駛汽車在不確定的環(huán)境中盡情的進(jìn)行算法測(cè)試，不用擔(dān)心碰撞事故危險(xiǎn)。

自動(dòng)駕駛模擬測(cè)試大都離不開(kāi)這幾項(xiàng)流程：搭建場(chǎng)景、搭建傳感器、添加算法、仿真測(cè)試。

·    模擬場(chǎng)景：即構(gòu)建道路地圖，包括地面類型、車道線、信號(hào)燈、地標(biāo)，并加入交通參與者（人、車、運(yùn)動(dòng)路徑）

·    模擬傳感器：根據(jù)實(shí)際路測(cè)車輛裝備的傳感器，給模擬車輛添加同樣的攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器，設(shè)置參數(shù)使其和現(xiàn)實(shí)使用中盡可能保持一致

·    添加算法：開(kāi)發(fā)者將算法導(dǎo)入模擬環(huán)境中，控制模擬車輛行駛

·    仿真測(cè)試：搭建好場(chǎng)景后，正式開(kāi)始測(cè)試，檢測(cè)算法的成熟度

其中，模擬場(chǎng)景的搭建包括現(xiàn)實(shí)環(huán)境再現(xiàn)和人工設(shè)計(jì)環(huán)境。

1，現(xiàn)實(shí)環(huán)境再現(xiàn)，類似于Waymo的Carcraft重構(gòu)梅薩路口左轉(zhuǎn)黃燈的場(chǎng)景。測(cè)試工程師將現(xiàn)實(shí)遇到的場(chǎng)景復(fù)制到虛擬環(huán)境中，已確保自動(dòng)駕駛汽車走進(jìn)現(xiàn)實(shí)時(shí)，可以安全通過(guò)路口。

2，人工設(shè)計(jì)場(chǎng)景，在測(cè)試的過(guò)程中，工程師可以利用高級(jí)圖形處理技術(shù)，人工設(shè)計(jì)場(chǎng)景因素，并進(jìn)行隨時(shí)的調(diào)整。例如暴風(fēng)雨、晃眼的陽(yáng)光、坑洼不平的行駛環(huán)境。即通過(guò)人工再設(shè)環(huán)境，增加道路環(huán)境的復(fù)雜性，來(lái)測(cè)試算法的最大極限。當(dāng)然，這些模擬環(huán)境要盡可能的接近現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，才可保證自動(dòng)駕駛模擬測(cè)試的高效率和可落地性。

環(huán)境構(gòu)建是模擬系統(tǒng)中重要的一步。無(wú)論是真實(shí)場(chǎng)景再現(xiàn)，還是人工設(shè)計(jì)環(huán)境，對(duì)環(huán)境構(gòu)建的合理性、真實(shí)性，以及還原真實(shí)世界的精確程度方面都有要求。更接近現(xiàn)實(shí)、更高的精度可以使得傳感器反應(yīng)更自然，測(cè)試結(jié)果更有參考性。

虛擬環(huán)境的構(gòu)建要有大量的真實(shí)的道路數(shù)據(jù)支持，這就需要搭載攝像頭和傳感器的測(cè)繪車上路采集信息，這也是自動(dòng)駕駛模擬中環(huán)境構(gòu)建的難點(diǎn)所在。單從道路信息收集方面講，Waymo、高德、四維圖新、Deepmap等在地圖測(cè)繪方面有經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)更適合推出自動(dòng)駕駛模擬器。Waymo擁有龐大的高精度地圖測(cè)繪車隊(duì)。一位業(yè)內(nèi)人士稱，2016年，Waymo構(gòu)建的模擬場(chǎng)景中，真實(shí)環(huán)境再現(xiàn)場(chǎng)景約占80%，人工設(shè)計(jì)環(huán)境約占20%。這也折射出真實(shí)環(huán)境在模擬場(chǎng)景搭建中的重要地位，路測(cè)對(duì)于自動(dòng)駕駛模擬器廠商的重要性。

業(yè)內(nèi)熟知的以色列自動(dòng)駕駛仿真平臺(tái)公司——Cognata，也是由搭載傳感器和攝像頭的汽車收集道路數(shù)據(jù)，通過(guò)專利算法，將真實(shí)道路數(shù)據(jù)應(yīng)用在虛擬環(huán)境中，使仿真系統(tǒng)和真實(shí)環(huán)境情況足夠契合。

rFpro的英國(guó)初創(chuàng)公司創(chuàng)建的首個(gè)商用自動(dòng)駕駛模擬器在仿制世界精確度上較有優(yōu)勢(shì)。利用相位匹配（phase-based）激光掃描調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建建模，其三維精度已達(dá)到1毫米左右。

傳感器模擬難也是業(yè)內(nèi)的共識(shí)。對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車而言，攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器仍在不斷變化之中，沒(méi)有完全定型。不斷涌現(xiàn)更換的傳感器產(chǎn)品，經(jīng)常迭代更新的軟件算法，這也影響著傳感器模擬。每當(dāng)傳感器或軟件更新時(shí)，自動(dòng)駕駛企業(yè)都需要重新模擬傳感器并進(jìn)行算法測(cè)試、升級(jí)。這就需要模擬器能夠適應(yīng)傳感器、軟件算法的改變。

*Metamoto的模擬軟件

硅谷初創(chuàng)企業(yè)metamoto推出的全新自動(dòng)駕駛模擬服務(wù)，可以隨需適應(yīng)自動(dòng)駕駛產(chǎn)品的迭代升級(jí)，通過(guò)Jenkins和Jira等工具，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫回歸測(cè)試，靈活的工作流程和版本控制。

模擬器之于自動(dòng)駕駛的過(guò)程正是：測(cè)試、升級(jí)、再測(cè)試。在鍛煉提升算法的過(guò)程中，自動(dòng)駕駛企業(yè)都會(huì)有自己的一套自動(dòng)化評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)判定車輛是否違規(guī)，無(wú)需人工干預(yù)。

模擬器能不能催生一門(mén)生意？

自動(dòng)駕駛模擬器這一細(xì)分市場(chǎng)正在悄然興起，諸多自動(dòng)駕駛玩家開(kāi)始自主研發(fā)模擬器，也有一些專門(mén)提供自動(dòng)駕駛模擬服務(wù)的公司涌現(xiàn)，并受到投資者的青睞。

除了Waymo，Roadstar.ai、Pony.ai、Drive.ai等諸多自動(dòng)駕駛初創(chuàng)公司都在布局仿真器，Auto X自主研發(fā)的仿真器產(chǎn)品是基于多傳感器的三維仿真，并根據(jù)仿真數(shù)據(jù)構(gòu)建高精度地圖，完全模擬無(wú)人駕駛的運(yùn)行環(huán)境。AImotive也正在通過(guò)實(shí)時(shí)模擬器來(lái)對(duì)深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行培訓(xùn)。

了解到，Drive.ai建立了3D化的“大型場(chǎng)景庫(kù)”，工程師在虛擬世界中通過(guò)自動(dòng)駕駛模擬器來(lái)評(píng)估公司的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。近日，Drive.ai在德克薩斯州的自動(dòng)駕駛出行服務(wù)落地，公司透露其自動(dòng)駕駛汽車完成了基于Frisco道路的一百萬(wàn)英里模擬路程。Drive.ai收集的模擬數(shù)據(jù)幫助自動(dòng)駕駛車輛能夠快速適應(yīng)周圍場(chǎng)景。工程師沒(méi)有為不同形狀和大小的燈光編寫(xiě)特定的識(shí)別程序，而是讓車輛的計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法通過(guò)在數(shù)千個(gè)交叉路口的訓(xùn)練，學(xué)會(huì)獨(dú)立識(shí)別不同的紅綠燈信號(hào)。

在Uber行人致死事件之后，自動(dòng)駕駛模擬器的作用凸顯，英偉達(dá)推出了全新的自動(dòng)駕駛模擬平臺(tái)“Drive Constellation”，這套程序由兩臺(tái)服務(wù)器組成，第一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行英偉達(dá)DRIVE Sim軟件，用來(lái)模擬自動(dòng)駕駛汽車的傳感器；第二臺(tái)服務(wù)器則搭載英偉達(dá)DRIVE Pegasus計(jì)算平臺(tái)，運(yùn)行完整的自動(dòng)駕駛汽車軟件堆棧，并快速處理模擬數(shù)據(jù)。了解到，受試車輛可以在5個(gè)小時(shí)內(nèi)，完成約48萬(wàn)公里的道路測(cè)試。也就是說(shuō)，兩天內(nèi)，即可完成全美所有道路的測(cè)試。

百度將其仿真平臺(tái)列為阿波羅主要變現(xiàn)途徑，通過(guò)給阿波羅合作伙伴提供仿真云服務(wù)來(lái)創(chuàng)收。Cognata也去年募得資金500萬(wàn)美元，Maniv Mobility、法雷奧、空客集團(tuán)風(fēng)投公司（Airbus Ventures）及Emerge都是其背后的投資方，公司也同奧迪達(dá)成合作，為后者提供自動(dòng)駕駛平臺(tái)。了解到，Metamoto也在2017年共募得了500萬(wàn)美元+的資金。

行業(yè)內(nèi)目前達(dá)成的共識(shí)是，模擬正在成為自動(dòng)駕駛的標(biāo)準(zhǔn)之一，成為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期的一部分。不同于激光雷達(dá)、芯片、算法，自動(dòng)駕駛模擬器因?qū)?biāo)公共環(huán)境路測(cè)，其發(fā)展相對(duì)較晚，擁有成熟產(chǎn)品形態(tài)的公司較少。