駕駛員仿真平臺(tái)(DIL)及其應(yīng)用

駕駛員在環(huán)（DIL）模擬器在車(chē)輛零部件和系統(tǒng)研發(fā)方面發(fā)揮著支持汽車(chē)制造商在研究和開(kāi)發(fā)階段的重要作用。它們使研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠通過(guò)使用虛擬車(chē)輛仿真來(lái)驗(yàn)證關(guān)鍵部件，如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)，ADAS和智能駕駛人機(jī)交互系統(tǒng)及人機(jī)共駕系統(tǒng)等等與駕駛體驗(yàn)相應(yīng)的功能開(kāi)發(fā)。由于ADAS和自動(dòng)駕駛功能相比與傳統(tǒng)零部件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，更加復(fù)雜，且與駕駛員的交互和體驗(yàn)更密切，因此需要在早期階段測(cè)試各種情況。通過(guò)實(shí)時(shí)DIL模擬器，嵌入式硬件和控制算法可以在將模型部署到車(chē)輛之前進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化。

汽車(chē)工程師越來(lái)越依賴(lài)虛擬車(chē)輛模擬和DIL模擬器來(lái)合成邊緣場(chǎng)景的數(shù)據(jù)，并測(cè)試具體的輔助駕駛問(wèn)題，例如ADAS和智能駕駛車(chē)輛的人機(jī)共駕的研究，通過(guò)駕駛員在環(huán)可以用于功能接管相關(guān)問(wèn)題的研究，因?yàn)樗试S工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期，即在有實(shí)物原型之前，從專(zhuān)家測(cè)試駕駛員那里獲得可靠的主觀評(píng)價(jià)與建議。

同時(shí)隨著汽車(chē)行業(yè)致力于減少產(chǎn)品上市時(shí)間、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)和成本，虛擬汽車(chē)開(kāi)發(fā)對(duì)仿真的依賴(lài)達(dá)到前所未有的程度。通過(guò)減少所需的實(shí)物原型數(shù)量和核心屬性開(kāi)發(fā)所需的時(shí)間，仿真可以減少車(chē)輛開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的持續(xù)時(shí)間和成本。

因此，技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)、顛覆者和成熟的OEM可以通過(guò)利用先進(jìn)的駕駛員在環(huán)模擬器在以下方向進(jìn)行開(kāi)發(fā)，顯著提高他們的車(chē)輛屬性性能，同時(shí)減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間、風(fēng)險(xiǎn)和成本：

車(chē)輛動(dòng)力學(xué)

噪聲和振動(dòng)

剎車(chē)系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

性能和耐久性

智能駕駛系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)

智能座艙系統(tǒng)等。

最近十幾年，無(wú)論是國(guó)內(nèi)外高校，還是企業(yè)，駕駛模擬器一直試圖將真實(shí)的人與想象中的車(chē)輛聯(lián)系起來(lái)。 駕駛模擬器有很多很多的形式--從小型的駕駛娛樂(lè)系統(tǒng)，到高校和企業(yè)用于產(chǎn)品研究和開(kāi)發(fā)的大型系統(tǒng)。

吉林大學(xué)1996年投入的汽車(chē)性能模擬器

駕駛模擬器設(shè)計(jì)的巨大差異主要是由于使用情況的多樣性，以及對(duì)新興技術(shù)的采用而產(chǎn)生的。例如，有些模擬器只是為了從駕駛座的角度提供顯示器圖形，讓人們?cè)谝曈X(jué)上參與模擬，而另一些模擬器則旨在通過(guò)各種運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、投影圖形、復(fù)雜的音頻沉浸式等來(lái)吸引所有的感官。

在當(dāng)前和未來(lái)智能駕駛和無(wú)人駕駛汽車(chē)的新世界里，任何形式或規(guī)模的駕駛者在環(huán)路（DIL）模擬器都有什么意義？

人與機(jī)器的結(jié)合-駕駛員在環(huán) "司機(jī)"=一個(gè)真實(shí)的人：

當(dāng)人需要控制車(chē)輛的軌跡時(shí)，用控制系統(tǒng)工程的說(shuō)法，我們可以將其映射為以下情況。人類(lèi)駕駛員是車(chē)輛的控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)（人類(lèi)駕駛員）提供輸入--油門(mén)、剎車(chē)、轉(zhuǎn)向、換擋選擇、調(diào)整相關(guān)車(chē)輛屬性選擇等。- 這些駕駛員意圖被輸入汽車(chē)，而汽車(chē)則根據(jù)內(nèi)部的控邏輯作出相應(yīng)的反應(yīng)，并向控制系統(tǒng)提供反饋（人類(lèi)駕駛員的感覺(jué)信息），控制系統(tǒng)根據(jù)需要做出反應(yīng)。

ADAS-司機(jī)在環(huán)中 "司機(jī)"=一個(gè)真人+車(chē)載輔助系統(tǒng)：

開(kāi)啟高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）給車(chē)輛加入了一個(gè)額外的控制系統(tǒng)，與駕駛員平行運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)（人類(lèi)駕駛員+ADAS控制器）提供輸入--油門(mén)、剎車(chē)、轉(zhuǎn)向、擋位選擇等等。- 這些輸入被注入汽車(chē)，而汽車(chē)則作出相應(yīng)的反應(yīng)。車(chē)輛向控制系統(tǒng)提供反饋（人類(lèi)駕駛員的感官信息+ADAS的傳感器測(cè)量和處理邏輯），而控制系統(tǒng)根據(jù)需要作出反應(yīng)。循環(huán)往復(fù)，司機(jī)--在這種情況下，仍然是一個(gè)真實(shí)的人。

有了ADAS，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)/評(píng)估周期的主要干擾是由于對(duì)人類(lèi)駕駛（控制）任務(wù)的有目的的干擾，以及對(duì)主觀和客觀評(píng)估的潛在影響。比如人類(lèi)駕駛員對(duì)ADAS功能告知的接受的方式的研究。人類(lèi) "在環(huán) "組件的價(jià)值與輔助組件的干預(yù)程度成正比，也就是說(shuō)，更多的ADAS需要更多的DIL模擬和評(píng)估。

人工智能（AI）駕駛員在環(huán)中的 "駕駛員"=人工智能：

對(duì)于無(wú)人駕駛（自主）汽車(chē)，即使在SAEL3-L5級(jí)概念的極端情況下，我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)自己處于一個(gè)類(lèi)似的范式。在這種情況下，一個(gè)人工智能（AI）控制系統(tǒng)已經(jīng)到位，而人類(lèi)乘員也在旅途中。人工智能控制系統(tǒng)提供輸入--油門(mén)、剎車(chē)、轉(zhuǎn)向、換擋等。- 這些輸入被注入汽車(chē)，而車(chē)輛則作出相應(yīng)的反應(yīng)。汽車(chē)向控制系統(tǒng)提供反饋（感知對(duì)周?chē)h(huán)境的測(cè)量、控制器的邏輯處理到執(zhí)行器對(duì)命令的執(zhí)行），控制系統(tǒng)根據(jù)需要做出反應(yīng)。循環(huán)往復(fù)，司機(jī)--在這種情況下，是一個(gè)人工智能系統(tǒng)--"在循環(huán)中"。對(duì)于L3和L4級(jí)，自動(dòng)駕駛功能由于具備自己設(shè)計(jì)的運(yùn)行范圍即設(shè)計(jì)運(yùn)行域ODD，在超出范圍時(shí)，或者系統(tǒng)故障時(shí)，需要駕駛員及時(shí)接管，或者系統(tǒng)做出相應(yīng)的響應(yīng)，在這些方面的技術(shù)研究與應(yīng)用中，駕駛員在環(huán)具備高效且低成本的應(yīng)用。

所有上述內(nèi)容--包括ADAS和甚至各大企業(yè)正在和將要研發(fā)AI自動(dòng)駕駛技術(shù)--在過(guò)去的一百多年里，作為消費(fèi)產(chǎn)品，一直是發(fā)展汽車(chē)的核心。即使現(xiàn)有的技術(shù)在汽車(chē)產(chǎn)品方面和產(chǎn)品研發(fā)方面都變化很快，但汽車(chē)開(kāi)發(fā)程序是相當(dāng)穩(wěn)定的。 通過(guò)對(duì)已經(jīng)建立的原型車(chē)和模擬模型， 人類(lèi)專(zhuān)家評(píng)估員 "駕駛 "它們，以評(píng)估各種性能特征（駕駛、操控、轉(zhuǎn)向、智能駕駛特性等等）。客觀數(shù)據(jù)與主觀評(píng)估一起被收集，并與基線驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)標(biāo)車(chē)型進(jìn)行比較，并獲得可優(yōu)化的方向，通過(guò)對(duì)不同參數(shù)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)性能和功能的最優(yōu)。 在時(shí)間允許的情況下，在進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目之前，通過(guò)模擬和使用原型車(chē)來(lái)驗(yàn)證變化。

駕駛員在環(huán)（DIL）模擬器已經(jīng)做出了相應(yīng)的反應(yīng)，提供了鏡像的 "虛擬測(cè)試駕駛 "經(jīng)驗(yàn)和評(píng)估機(jī)會(huì)--無(wú)論誰(shuí)在軌跡控制意義上實(shí)際 "駕駛"。DIL模擬器實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)主要與效率的提高有關(guān)，早期和經(jīng)常，用想象的硬件來(lái)縮小或消除真正的原型測(cè)試回合有關(guān)。

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