一、產(chǎn)品概述  

VTD（Virtual Test Drive）是由德國VIRES公司開發(fā)的自動駕駛及智能駕駛仿真測試平臺，現(xiàn)隸屬于海克斯康（Hexagon）工業(yè)軟件體系。該軟件專注于復(fù)雜交通環(huán)境的建模與仿真，覆蓋從道路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、動態(tài)場景配置到多傳感器仿真的全流程，支持自動駕駛系統(tǒng)在模型在環(huán)（MiL）軟件在環(huán)（SiL）、硬件在環(huán)（HiL）、駕駛員在環(huán)（DiL）及車輛在環(huán)（ViL）等V流程全階段的測試驗證。  

VTD基于Linux平臺開發(fā)，提供高精度實(shí)時渲染能力，能夠模擬包括雨雪霧天氣、光照變化、路面反光等復(fù)雜環(huán)境效果，并支持完美傳感器和復(fù)雜的物理級傳感器仿真。其模塊化架構(gòu)兼容多種國際標(biāo)準(zhǔn)，如ASAM OpenX系列標(biāo)準(zhǔn)（OpenDRIVE、OpenCRG、OpenSCENARIO等），軟件平臺開放，可靈活集成第三方工具，廣泛應(yīng)用于汽車主機(jī)廠、零部件供應(yīng)商及研究機(jī)構(gòu)。  

二、核心功能與技術(shù)特點(diǎn) 

1、靜態(tài)道路環(huán)境建模  

VTD提供圖形化的交互式路網(wǎng)編輯器Road Designer（ROD），可用作3D場景創(chuàng)建的基礎(chǔ)。支持用戶快速構(gòu)建包含多車道、交通標(biāo)志、信號燈等元素的復(fù)雜道路網(wǎng)絡(luò)，并同步生成符合OpenDRIVE標(biāo)準(zhǔn)的高精地圖。通過內(nèi)置的3D模型庫和紋理資源，ROD可創(chuàng)建具有國家/地區(qū)特色的道路場景（如交通標(biāo)志、綠化帶等），同時支持路面細(xì)節(jié)建模（如OpenCRG格式的微觀路面紋理）。  

2. 動態(tài)場景配置  

基于OpenSCENARIO標(biāo)準(zhǔn)，VTD的Scenario Editor支持路徑定義、自帶180+ 車輛模型庫，允許用戶定義動態(tài)交通行為，包括車輛軌跡、行人運(yùn)動、交通流生成等。用戶在仿真過程中可實(shí)時通過腳本或圖形界面配置（時間/事件觸發(fā)）交通參與者的行為邏輯（如超車、變道、加速及緊急制動）?？赡M極端工況（如邊緣案例）以驗證自動駕駛系統(tǒng)的魯棒性。

3. 傳感器仿真

VTD支持完美級及物理級傳感器建模，針對于不同層級算法測試，可提供目標(biāo)信息列表及原始數(shù)據(jù)，涵蓋攝像頭（Camera）、激光雷達(dá)（Lidar）、毫米波雷達(dá)（Radar）、超聲波雷達(dá)（USS ）等主流傳感器：

（1）基于VTD內(nèi)置的完美傳感器，可用于毫米波/超聲波雷達(dá)目標(biāo)級仿真，輸出目標(biāo)信息列表，如目標(biāo)ID、類型、屬性、距離、速度等，可驗證規(guī)控算法。

（2）攝像頭仿真

模擬真實(shí)相機(jī)的光學(xué)特性，包括鏡頭畸變（基于OpenCV參數(shù)或?qū)嶒灁M合）、CMOS傳感器響應(yīng)（RGB到Y(jié)UV/RAW圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換）、ISP后處理（自動曝光、白平衡調(diào)節(jié)）及噪聲效果（雨滴、光暈、圖像失真等）。此外，可生成語義分割圖與深度圖，為視覺算法提供標(biāo)注數(shù)據(jù)。  

（3）物理傳感器

• 激光雷達(dá)仿真

基于光線追蹤技術(shù)，生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)并模擬多線束掃描特性，支持障礙物反射率、分辨率、天氣干擾等物理效應(yīng)，可通過SDK自定義。  

• 毫米波雷達(dá)仿真

基于PBR物理渲染特性，模擬點(diǎn)云信息，可設(shè)置天線增益圖譜、噪聲、失真、反射強(qiáng)度、天氣干擾等，可驗證雷達(dá)感知算法。

• 超聲波雷達(dá)仿真

基于光學(xué)追蹤進(jìn)行SDK開發(fā)定義的物理模型，支持輸出超聲波FreeSpace自由空間點(diǎn)位的飛行時間/距離、坐標(biāo)，可配置FOV和安裝位置、仿真頻率等。

4. 高精度渲染與實(shí)時仿真 

VTD支持雨雪霧渲染，采用基于物理的渲染技術(shù)（PBR），實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量實(shí)時光影效果、動態(tài)天氣變化及復(fù)雜材質(zhì)表現(xiàn)（如路燈/車燈仿真及反光、路面濕滑等）。其實(shí)時渲染引擎支持多顯示器同步輸出，并可通過云端部署進(jìn)行大規(guī)模并行流程仿真，比實(shí)時仿真更快完成數(shù)十億次虛擬測試，顯著提升ADAS及AD系統(tǒng)測試效率。  

5. 自動化測試支持與多平臺集成

VTD提供自動化測試工具鏈，通過開源Python實(shí)現(xiàn)自動化測試，也可以結(jié)合商用成熟的自動化測試軟件，如（Vector公司vTESTstudio、Synopsys公司TPT等），實(shí)現(xiàn)更加快速便捷的自動化測試。

此外，軟件支持故障注入（如鏡頭裂痕、噪點(diǎn)、污泥等）仿真，可用于故障注入功能安全測試。 

其多傳感器仿真同步機(jī)制及開放式接口（如SDK），便于與車輛動力學(xué)模型（如DYNA4）、AI駕駛員算法及第三方測試平臺（如Vector ADAS HIL設(shè)備）集成，形成閉環(huán)測試系統(tǒng)。  

三、典型應(yīng)用場景  

1. 自動駕駛算法開發(fā)與驗證

通過模擬復(fù)雜交通場景（如交叉路口擁堵、行人突然橫穿），驗證感知、決策與控制算法的可靠性。例如，利用語義分割圖像訓(xùn)練目標(biāo)檢測模型，或通過深度圖優(yōu)化距離估計算法。  

2. 傳感器性能驗證

在虛擬環(huán)境中模擬復(fù)現(xiàn)真實(shí)相機(jī)的光學(xué)特性與噪聲，評估攝像頭在欠光/強(qiáng)曝光/對比度等極端條件下的成像質(zhì)量，或測試激光雷達(dá)在雨霧天氣中的點(diǎn)云穩(wěn)定性。  

3. 智能座艙測試

結(jié)合AR-HUD（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示）仿真，模擬虛擬圖像與真實(shí)環(huán)境的融合效果。VTD基于開放架構(gòu)和接口實(shí)時接收AR-HUD生成的影像圖層數(shù)據(jù)，并在渲染引擎中疊加顯示，驗證信息投射的準(zhǔn)確性與實(shí)時性，以此實(shí)現(xiàn)智能座艙/智能網(wǎng)聯(lián)一體化測試。  

4. 邊緣案例挖掘

利用云端并行計算能力，批量生成數(shù)百萬種罕見場景，加速發(fā)現(xiàn)自動駕駛系統(tǒng)的潛在風(fēng)險，降低道路實(shí)測成本。  

 四、技術(shù)優(yōu)勢總結(jié)  

1. 全鏈路仿真支持

覆蓋從靜態(tài)地圖構(gòu)建、動態(tài)場景生成到傳感器數(shù)據(jù)輸出的完整流程，滿足MiL/SiL/HiL/DiL/ViL全階段測試需求。  

2. 高逼真度與開放性 

基于物理的傳感器模型與開放標(biāo)準(zhǔn)（OpenDRIVE/OpenSCENARIO），確保仿真結(jié)果與真實(shí)數(shù)據(jù)的高度一致，同時兼容行業(yè)主流HiL平臺（如Vector 等）。  

3. 高效能計算架構(gòu)

支持單機(jī)運(yùn)行與云端分布式并行部署，可快速完成大規(guī)模場景測試，顯著縮短開發(fā)周期。  

4. 行業(yè)應(yīng)用廣泛性

已在奧迪、寶馬、奔馳及一汽、長安等國內(nèi)外知名整車廠的ADAS/AD系統(tǒng)開發(fā)中成熟應(yīng)用，并擴(kuò)展至軌道交通與航空領(lǐng)域。  

五、總結(jié)

VTD是使用廣泛的開放平臺，用于創(chuàng)建、配置和動畫化仿真環(huán)境以及用于ADAS和自動駕駛汽車的培訓(xùn)、測試和驗證的場景。VTD憑借其全面的功能模塊、高精度仿真能力及靈活開放的集成特性，已成為自動駕駛開發(fā)領(lǐng)域的核心仿真工具之一。隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的快速發(fā)展，VTD將持續(xù)優(yōu)化云端協(xié)同與AI數(shù)據(jù)驅(qū)動的測試方案，為行業(yè)提供更高效、安全的虛擬驗證平臺。  

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