Vehicle Dynamics Blockset の 3D シミュレーション

Vehicle Dynamics Blockset™ は、Simulink^® で走行アルゴリズムをモデル化して 3D 環境でのパフォーマンスを可視化するコシミュレーションフレームワークを提供します。この 3D シミュレーション環境では、Epic Games^® の Unreal Engine^® を使用します。

Simulink model and corresponding Unreal Engine simulation

3D シミュレーション環境に関連する Simulink ブロックは、[Vehicle Dynamics Blockset] 、 [Vehicle Scenarios] 、 [Sim3D] ブロックライブラリにあります。これらのブロックを使用して、次のことができます。

あらかじめ用意されている 3D シミュレーション環境のシーンを構成する。
そのようなシーン内に車両を配置して運動させる。
車両のカメラを設定する。
車両周囲の環境に基づいてカメラ出力のシミュレーションを実行する。

このシミュレーションツールは一般的に、自動運転アルゴリズムの車両のパフォーマンスの開発、テスト、および検証を行うときに、実際のデータを補足する目的で使用されます。車両モデルとともにこれらのブロックを使用して、知覚から制御に至る自動運転スタック全体が含まれた現実的な閉ループシミュレーションを実行できます。

シミュレーション環境の詳細については、Vehicle Dynamics Blockset の 3D シミュレーションの仕組みを参照してください。

3D シミュレーションブロック

シーン

3D 環境とのコシミュレーションを実行するモデルを構成するには、Simulation 3D Scene Configuration (Automated Driving Toolbox) ブロックをモデルに追加します。このブロックを使用すると、あらかじめ用意された一連の 3D シーンの中から選択して、車両のパフォーマンスのテストと可視化を行うことができます。次のイメージは、Virtual Mcity シーンのものです。

Virtual MCity scene

ツールボックスには、以下のシーンが含まれています。

シーン	説明
Straight Road	直線道路セグメント
Curved Road	ループ状の曲線道路
Parking Lot	空の駐車場
Double Lane Change	ダブルレーンチェンジ操縦を実行するためにバレルと交通標識が設定された直線道路
Open Surface	道路オブジェクトのない、平坦な黒い舗装路面
US City Block	交差点、障壁、および信号機を備えた市街地
US Highway	コーン、障壁、信号機、および交通標識を備えたハイウェイ
Large Parking Lot	駐車車両、コーン、縁石、交通標識のある駐車場
Virtual Mcity	コーン、障壁、動物、信号機、交通標識が含まれている、ミシガン大学の性能試験場 (Mcity Test Facility を参照) である都市環境

Vehicle Dynamics Blockset Interface for Unreal Engine 4 Projects サポートパッケージがある場合は、これらのシーンを変更したり、新規のシーンを作成したりできます。詳細については、車両運動のシミュレーションのための 3D シーンのカスタマイズを参照してください。

車両、トラクター、およびトレーラー

シーン内にバーチャル車両を定義するには、Simulation 3D Vehicle with Ground Following ブロック、Simulation 3D Vehicle ブロック、Simulation 3D Tractor、または Simulation 3D Trailer ブロックをモデルに追加します。ブロックを使用すると、各タイムステップにおける車両の位置と向きを定義する X、Y、およびヨーの値を指定して、車両の運動を制御できます。

車両の色とタイプも指定できます。ツールボックスには、以下の車両タイプが含まれています。

通信

バーチャルセンサーを定義して車両のさまざまな位置に取り付けることができます。ツールボックスには、次のセンサーのモデリングおよび構成のブロックが含まれています。

ブロック	説明
Simulation 3D Camera Get	3D 可視化環境における典型的なカメラへのインターフェイスを提供します。イメージ出力は、赤、緑、青 (RGB) の配列です。
Simulation 3D Actor Transform Get	Simulink シミュレーション環境におけるアクターの並進、回転、およびスケールを取得します。
Simulation 3D Actor Transform Set	Unreal Engine 3D 可視化環境におけるアクターの並進、回転、およびスケールを設定します。
Simulation 3D Message Get	Unreal Engine 3D 可視化環境からデータを取得します。
Simulation 3D Message Set	Unreal Engine 3D 可視化環境にデータを送信します。

アルゴリズムのテストと可視化

Vehicle Dynamics Blockset Interface for Unreal Engine 4 Projects の 3D シミュレーションブロックには、パス計画、車両制御、および知覚の各アルゴリズムのテストと可視化を行うためのツールが用意されています。

閉ループシステム

3D シミュレーション環境で知覚システムの設計とテストを行ったら、それを使用して、実際に車両を操縦する制御システムを駆動できます。この場合、軌跡を手動で設定するのではなく、車両は知覚システムを使用して自動運転します。3D シミュレーション環境の閉ループシステムに知覚および制御を組み込むことで、車線逸脱防止支援やアダプティブクルーズコントロールなどの複雑なアルゴリズムを開発およびテストできます。