在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)真實(shí)道路的仿真環(huán)境，雷達(dá)場景仿真器解決ADAS 仿真難點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)自動駕駛的關(guān)鍵在于首先汽車準(zhǔn)確獲取到周邊的情況，有一個足夠豐富的視野將外界信息收集進(jìn)來。當(dāng)前車上的ADAS方案中主要采用的傳感器是攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。隨著自動駕駛逐步升級，雷達(dá)傳感器的車載率和車載數(shù)量也會提升。面對雷達(dá)傳感器大規(guī)模普及的未來趨勢，從雷達(dá)元器件廠商、到模組廠商、到車廠都在一起努力推動，當(dāng)然這其中也離不開測試測量廠商的密切參與。針對毫米波雷達(dá)傳感器的在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的仿真測試難題，是德科技推出了創(chuàng)新的雷達(dá)場景仿真器，它仿佛一個專毫米波雷達(dá)設(shè)計的“VR”設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了多達(dá) 512 個雷達(dá)目標(biāo)仿真，可以在實(shí)驗(yàn)室中為毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)盡可能接近真實(shí)道路的仿真測試環(huán)境。

ADAS系統(tǒng)中雷達(dá)仿真測試難題

要實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛，車需要擁有一個完整的視野，這個視野由雷達(dá)傳感器等提供，整個ADAS模組需要在真實(shí)的道路環(huán)境中對其進(jìn)行大量的測試驗(yàn)證。但這種驗(yàn)證需要大量的資源投入，要完成所需的真是道路環(huán)境的測試?yán)锍?，在時間花費(fèi)上來看并不現(xiàn)實(shí)。

針對這一難題，業(yè)內(nèi)ADAS公司普遍做法是先用軟件仿真進(jìn)行初期ADAS算法的迭代，中后期將較為成熟的算法與真實(shí)的傳感器模組一起搭載到車上進(jìn)行實(shí)際道路測試。在基于軟件仿真的方式去做多場景的模擬時，很多傳感器的數(shù)據(jù)都是完全依賴于軟件中直接輸出的數(shù)據(jù)，并不是真實(shí)的傳感器世紀(jì)接收到的物理信號，只是從軟件層面上直接導(dǎo)出傳感器數(shù)據(jù)給ECU。ECU接收到的傳感器數(shù)據(jù)輸入到自動駕駛算法中給出反饋，給出預(yù)判和動作等。這種軟件仿真的方式測試效率較高，但所有的數(shù)據(jù)都是虛擬的，很難代表真實(shí)世界的情況。所以這種測試方式通常用在算法前期迭代的階段，快速實(shí)現(xiàn)算法的迭代升級。但一旦進(jìn)入到中后期，算法相對完善之后，需要將搭載著算法的ECU，和傳感器模組放在真實(shí)的車輛上，到真實(shí)的搭建的道路測試環(huán)境中進(jìn)行測試，最終到真實(shí)的道路上測試。這種真實(shí)道路環(huán)境的測試效率較低，而且會產(chǎn)生很多實(shí)際的風(fēng)險，測試成本也并不理想。

軟件的仿真必須要有，真實(shí)的道路測試也必須要有，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)都很明顯。從整個ADAS的系統(tǒng)測試的角度來看，要實(shí)現(xiàn)成本下降和效率提升，需要在軟件測試上做文章，在軟件測試上加入真實(shí)的元素。例如在軟件測試中，將直接生成的傳感器數(shù)據(jù)換成真實(shí)的傳感器數(shù)據(jù)的輸出，給到后端的ECU去處理。是德科技新推出的雷達(dá)場景仿真器，就是基于這樣的業(yè)界需求開發(fā)而來。

雷達(dá)場景仿真器可以給雷達(dá)一個非常接近真實(shí)道路環(huán)境的全場景，在這種全場景的仿真中，雷達(dá)傳感器產(chǎn)生真實(shí)的傳感器數(shù)據(jù)，給到后端的ECU，進(jìn)行算法的計算，實(shí)現(xiàn)算法測試迭代。這樣ADAS開發(fā)人員、雷達(dá)傳感器開發(fā)者就可以實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中需要模擬出真實(shí)道路情況的全場景來進(jìn)行雷達(dá)傳感器的仿真測試。

雷達(dá)場景仿真器構(gòu)建真實(shí)的道路環(huán)境

所謂的雷達(dá)傳感器的“VR”設(shè)備，是一種非常形象的比喻，并不是具體原理的表述。雷達(dá)場景仿真器是在設(shè)備中構(gòu)建了多達(dá)512個目標(biāo)物體的雷達(dá)回波仿真場，所以雷達(dá)傳感器在其中就可以獲得和真實(shí)道路非常接近的回波反饋信息。

據(jù)是德科技汽車與新能源事業(yè)部大中華區(qū)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理祝曉悅介紹，是德科技此次推出的雷達(dá)場仿真器是將原本軟件仿真中傳感器探測信號的虛擬數(shù)據(jù)生成部分變成真實(shí)的傳感器測試。這一強(qiáng)大的工具能夠把場景里面各種復(fù)雜的目標(biāo)信息全部用實(shí)際雷達(dá)回波信號發(fā)送出來，給到雷達(dá)傳感器，讓其可以在各種復(fù)雜的場景來進(jìn)行計算，從而驗(yàn)證極限到底在哪里。

要實(shí)現(xiàn)接近真實(shí)道路狀況的場景仿真，首先視野非常重要。該雷達(dá)場景仿真器具有非常大的視野區(qū)域（FOV）：水平方向正負(fù)70度，覆蓋現(xiàn)在市面上幾乎所有毫米波雷達(dá)的指標(biāo)。另外重要的一點(diǎn)是需要足夠多的雷達(dá)回波才可以構(gòu)建出足夠復(fù)雜的場景，該雷達(dá)場景仿真器可以支持多達(dá)512個目標(biāo)，能幫助工程師構(gòu)建像十字路口或高架橋等復(fù)雜場景，這是該產(chǎn)品在業(yè)界絕無僅有的一個能力。另外該雷達(dá)場景仿真器還支持對于近距離的仿真，近可達(dá)到 1.5 米。由于近距離的探測給予自動駕駛系統(tǒng)的處理時間窗口更短，所以比起長距離的探測而言更為關(guān)鍵。

ADAS雷達(dá)仿真測試的變革：從多目標(biāo)到全場景

是德科技之前推出的雷達(dá)仿真方案叫做雷達(dá)目標(biāo)模擬器，這種模擬器目前在市場上是一種比較常見的雷達(dá)仿真方案。通常這種方案只能支持2～4個獨(dú)立目標(biāo)，通過級聯(lián)的方式可以做到4～8個目標(biāo)。少數(shù)廠商也有在單一方向上推出的多達(dá)20幾個目標(biāo)的方案，結(jié)合一些機(jī)械臂來實(shí)現(xiàn)更大視角范圍的仿真環(huán)境。但整體系統(tǒng)的復(fù)雜度、標(biāo)準(zhǔn)不一、機(jī)械臂的延遲等，都是這種單獨(dú)方案的問題。

還有一種采用天線陣列的方式，將一兩個目標(biāo)模擬器的回波用開關(guān)切換的方式發(fā)散到陣列的不同方向的天線上。但因?yàn)楹蠖说哪繕?biāo)數(shù)量是一定的，所以無法實(shí)現(xiàn)一個場景的模擬，只是一個分時的多方向的仿真。

如果自動駕駛的市場要起量后，以上的這些仿真測試方案顯然是無法支撐的。是德科技新推出的雷達(dá)場景仿真器，通過在一個設(shè)備內(nèi)模擬512個獨(dú)立目標(biāo)，結(jié)合起點(diǎn)云回波反射的效果，實(shí)現(xiàn)了全場景的真實(shí)道路仿真環(huán)境的搭建。

據(jù)祝曉悅分享，現(xiàn)有的雷達(dá)回波信號仿真方式都是目標(biāo)級的仿真，目標(biāo)的大小其實(shí)用回波的功率差異來反映，也就是說不管目標(biāo)大小，回波信號都只有一個點(diǎn)。而在是德科技的雷達(dá)場景仿真中，一個車輛由遠(yuǎn)及近的朝雷達(dá)開過來時，很遠(yuǎn)的時候因?yàn)檐囕v只是很小的一個點(diǎn)，所以只是給雷達(dá)一個回波信號；當(dāng)車輛越來越近的時候，給到雷達(dá)的回波信號就是一個點(diǎn)云的陣列，而不是單獨(dú)一個回波信號。因?yàn)橛凶銐蚨嗟纳漕l前端，所以針對很近的物體可以生成一組具有外形信息的點(diǎn)云的回波信號給到雷達(dá)，讓雷達(dá)看到的信號和真實(shí)道路上的信號盡可能的接近。

全場景仿真構(gòu)建的條件除了上述提到的同一物體近大遠(yuǎn)小的回波反饋?zhàn)兓?，還有一點(diǎn)關(guān)鍵就是對于Corner Case的處理。是德科技的雷達(dá)場景仿真器將業(yè)界4米的仿真探測提升到了1.5米的近距離，囊括了更多的真實(shí)路面上的場景。這項(xiàng)參數(shù)的提升，其中沉淀了是德科技多年來非常深厚的信號處理技術(shù)。

總結(jié)

從雷達(dá)目標(biāo)仿真器，到雷達(dá)場景仿真器，是德科技在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中為毫米波雷達(dá)模擬出了最接近真實(shí)道路環(huán)境的全場景仿真測試。該方案的推出，將原本需要在真實(shí)道路上進(jìn)行的雷達(dá)常感器測試工作盡量減少，將部分重心轉(zhuǎn)移到了實(shí)驗(yàn)室中。該仿真器結(jié)合是德科技大的自動駕駛仿真平臺其他攝像頭、網(wǎng)聯(lián)等方案，可以大大提升ADAS系統(tǒng)整體的仿真測試的效率。

當(dāng)下智能汽車的研發(fā)生產(chǎn)，整個產(chǎn)業(yè)鏈變得更為緊密。雷達(dá)場景仿真器的推出將更有助于雷達(dá)芯片廠商、雷達(dá)模組商、ADAS系統(tǒng)設(shè)計商和整車廠更好地統(tǒng)一仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加速上市。