МАДИ использует Ansys VRXPERIENCE для тестирования беспилотных автомобилей на виртуальном полигоне

Кафедра организации и безопасности движения МАДИ одной из первых в России занялась интеллектуальными транспортными системами (ИТС). В рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги» специалисты МАДИ разработали концепт «Цифровая модель дорожного движения» (ЦМДД), которая вместе с кооперативными и классическими ИТС позволит обеспечить безопасность движения и повысить его эффективность, в том числе для высокоавтоматизированного транспорта (ВАТС). Для разработки прототипа цифровой модели дорожного движения на полигонно-тестовом участке МАДИ «Умная дорога» в МАДИ используют возможности Ansys VRXPERIENCE Driving Simulator.

Цифровая модель дорожного движения будет использовать собранные в МАДИ данные, которые повысят эффективность функций навигации по лидарам ВАТС и позволят дообучать алгоритмы нейронной сети, в том числе для распознавания разметки, знаков и т.д. ЦМДД может выстроить безопасный маршрут с учетом текущих условий движения, включая учет ДТП, состояния дорожного полотна и эффективности всей транспортной системы. Создание беспилотной транспортной системы вместе с развитием дорожной инфраструктуры позволит решить ряд проблем – от вопросов безопасности и снижения количества ДТП, аспектов кибербезопасности до улучшения ситуации с экологией и повышения пропускной способности, делая полосу движения эффективней примерно в 2-5 раз (в 10 раз на некоторых участках дорог).

Специалисты МАДИ используют Ansys VRXPERIENCE Driving Simulator в цифровой модели полигона для разработки сценариев движения ВАТС в штатных условиях, нештатных ситуациях, а также в фоновом режиме для информационной поддержки водителя при ручном управлении ВАТС. Модель включает те же параметры, что и реальная дорога, в том числе информационные табло и технические средства организации дорожного движения (знаки, разметку). Были созданы виртуальный светофор и служба, сообщающая автомобилю рекомендуемую скорость. Это позволяет увеличить пропускную способность регулируемого перекрестка, избежав задержек на старте, сэкономить время, а также снизить риск возникновения ДТП и заторов.

В этой же модели полигона специалисты МАДИ проводят исследование. Было выбрано 7 сценариев, в которых с помощью средств технического зрения ВАТС невозможно получить необходимую информацию о критически важных объектах, что может привести к аварии. Один (в ряде сценариев – два) беспилотный автомобиль из-за визуальных препятствий не видит часть дорожной сцены и должен реконструировать ее, чтобы избежать аварийной ситуации с другими участниками дорожного движения. Для этого ЦМДД должна собрать информацию с других источников детектирования динамических препятствий и передать ее ВАТС. Эксперимент позволяет определить, какая точность нужна ЦМДД, чтобы беспилотный автомобиль мог использовать эту информацию для определения траекторий препятствий и планирования своего маршрута для избежания ДТП.

Специалисты МАДИ использовали Ansys VRXPERIENCE для постановки базового сценария – создания аварийной ситуации. Это достаточно сложная задача, поскольку ДТП – это стечение многих обстоятельств, которые нужно было учесть, и нужно создать условия, при которых оба транспортных средства не могли видеть друг друга до самой аварийной ситуации. Создание этих условий снизило количество физических экспериментов и позволило сэкономить около 20% времени специалистов. Ansys VRXPERIENCE также использовался для начальных проверок гипотез. Для эксперимента со сценариями рассматривались по 3 гипотезы для каждого сценария и выбирался лучший вариант из трех.

«Мы решили использовать в этом проекте программные решения Ansys, поскольку у них есть несколько очень важных преимуществ. Во-первых, Ansys – бесспорно, один из мировых лидеров в данном направлении. Во-вторых, у них очень качественная поддержка в России, которую обеспечивают специалисты «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», а это особенно важно при работе со сложными продуктами. Наконец, Ansys VRXPERIENCE – комплексный продукт, позволяющий выполнять большую часть проекта в единой системе и не переключаться на другие решения при возникновении новых задач. Это, конечно, позволяет значительно сэкономить время, финансы и другие ресурсы, в том числе на обучение», – комментирует Андрей Воробьев, заместитель по научной работе заведующего кафедрой «Организация и безопасность движения» МАДИ, а также заместитель руководителя Центра компетенций МАДИ по ИТС.

Виртуальный полигон, разработанный МАДИ в Ansys VRXPERIENCE, используется и для тестирования основных функций беспилотного автомобиля перед запуском на маршрут. Сегодня МАДИ работает над двумя такими проектами. Первый из них выполнен на базе паркона – автомобиля, находящегося в контуре системы управления парковочным пространством города Москвы. Он в автоматическом режиме осуществляет фиксацию номеров автомобилей, припаркованных на заранее определенном маршруте его следования, и определяет нарушения, связанные с правилами парковки. Проект выполнялся вместе с Мостранспроектом и РОСДОРНИИ.

Второй пилотный проект связан c пандемией и выполнялся вместе с Мостранспроектом и Агентством инноваций города Москвы на территории Первой Градской больницы имени Н. И. Пирогова. Беспилотный автомобиль перевозит медицинские пробы, в том числе анализы на COVID-19, от места их сбора до лабораторий. Территория больницы является достаточно обширной, между корпусами и лабораториями большое расстояние – 500-800 м. Появление беспилотного автомобиля позволило сэкономить время, повысить эффективность медперсонала и повысить уровень дисциплинированности внутренних процессов за счет строгого расписания движения беспилотного автомобиля.

«Сегодня беспилотные автомобили активно развиваются как в нашей стране, так и во всем мире. Они становятся все более востребованными в различных отраслях, таких как авиация, железные дороги, сельское хозяйство и многих других. С одной стороны, создание таких транспортных средств является крайне перспективным и несет в себе большой экономический потенциал. С другой – добиться их полной безопасности пока не удалось из-за огромного количества всевозможных сценариев на дорогах. Так, на датчики автономного автомобиля сильно влияют условия видимости, а на динамику – погодные условия. В связи с этим разработчики признают, что обычных методов тестирования бывает недостаточно и необходимо применение виртуального тестирования. При поддержке специалистов «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» сотрудники МАДИ активно применяют платформу Ansys VRXPERIENCE для тестирования своих автономных транспортных средств. Виртуальное тестирование в Ansys позволяет оценить поведение автопилота с учетом восприятия камер, радаров и лидаров, полученного путем точного физического моделирования сценариев, а также маневрирования автомобиля с учетом работы систем и качества дорожного покрытия», – комментирует Александр Круглов, руководитель направления Автономный транспорт и сети 5G, «КАДФЕМ Си-Ай-Эс».