模拟赢得Indy自动驾驶挑战赛

By 万博Ansys Advantage Staff

2021年6月30日，自动驾驶的印地赛车将在印第安纳波利斯赛道上以高达180英里/小时的速度比赛，这将成为历史上第一场高速无人驾驶比赛。作为独家模拟赞助商印第自动驾驶挑战赛(IAC)， 万博Ansys已经为来自世界各地大学的40个团队的485名学生提供了万博Ansys SCADE软件生成嵌入式控制代码，引导自动驾驶汽车在赛道上行驶。团队也可以访问万博Ansys VRXPERIENCE，他们可以将其用作虚拟现实驾驶模拟器，以便在安全的虚拟空间中测试他们的嵌入式软件把真正的赛车放到赛道上。获胜者将获得100万美元的奖金，并成为世界上第一个自动驾驶赛车冠军。

为了帮助这些团队为IAC做好准备，Ansys举办了一系列“黑客马拉松”。万博这些黑客马拉松旨在向工程师展示如何使用仿真来设计自主控制代码，并在印第安纳波利斯赛车场的虚拟模型上使用虚拟汽车在难度逐渐增加的场景中进行测试。

Ansys交通运输行业营销总监塔伦•泰杰帕尔表示:“IAC是开发自动驾驶技术及其所需人才的试验台。”万博“一辆自动驾驶赛车基本上就是一台带轮子的超级计算机。团队必须优化超级计算机，而你能做到这一点的唯一方法就是使用Ansys仿真技术。”万博他指出，在过去的十年里，硬件和软件一直在结合在一起，使自动驾驶更接近现实。“现在这只是人类聪明才智的问题，”他说。“通过将这些学生团队置于竞争环境中，他们将以指数方式创新自动驾驶技术，最终将用于商用汽车。”

“我们在车辆动力学控制方面有很强的背景，但这是我们第一次体验自动驾驶赛车。所以我们基本上是从零开始，”Parravicini说。“我们认为学习Ansys模拟环境是一项挑战，但也是一项万博有趣的挑战。我们没有退缩，我们试图从中得到最好的。SCADE和vrexperience是非常强大、非常有趣的工具。”

这家网站# 2

在2020年9月举行的第二届黑客马拉松上，参赛团队将展示他们在印第赛道上驾驶的虚拟赛车，该赛车由SCADE嵌入式软件提供支持。在第一场预赛中，每队单独占领赛道，并试图创造最快圈速;在第二轮预赛中，另外两辆赛车被放在车队赛车前面的赛道上，他们必须在不撞车的情况下通过，同时保持最快的速度。

为了达到最快圈速，车队需要在赛道周围找到最佳路线。在这种情况下，一些车队似乎在赛道的内边界和外墙之间慢慢地来回徘徊，一直保持在边界内，但牺牲了速度。几辆车意外地闯入了赛道内场或撞到了墙上，以DNF(未完成)的成绩取消了他们参加这次黑客马拉松的资格。

在有21辆车参加的第一场预赛中，poliMOVE赛车在整个比赛过程中尽可能地靠近赛道内线，以1分14秒75的成绩获得第一名，刚刚击败了Crimson Autonomous Racing(阿拉巴马大学)和Black & Gold(普渡大学和西点军校)车队，后者以1分14秒85的成绩并列第二名。

“我们正在寻找的是最短的单圈时间轨迹，”帕帕在解释车队的策略时说。“对于我们来说，这是否是最短的路径并不重要。如果有一条更长的但速度更快的路，我们就走那条路。在vrexperience驾驶模拟器中，我们尝试迭代我们的工作并重新寻找最佳轨迹。我们的目标是在每一圈、每一个时间、每一种情况下都做到最好。”

在第二轮预赛中，有18辆车参加，大多数车队选择超过前面的两辆车，有几辆车在两辆车之间超车，还有几辆车在两辆车下面的低线上超车。一支队伍在试图超车时撞上了领头的一辆车。在高速公路的第二和第三个转弯之间的直道上进行了加热，比第一次加热要短得多。

poliMOVE车队在两辆车之间行驶，以13分850秒的成绩进入第二轮预赛，与其他八支车队并列第一。他们在两场预赛中的综合表现——每场比赛第一名50分——使他们在当天获得了100分的满分，使他们成为黑客马拉松#2的获胜者。

这家网站# 3

到1月21日的黑客马拉松开始时，poliMOVE似乎是要击败的团队，后面还有几个团队紧随其后。这一次，两支车队将在同一条赛道上进行正面交锋，每次两支，因此任务更加复杂:在避免与另一辆车相遇的同时，找到最佳路线。

为了准备这次黑客马拉松，poliMOVE团队增加了他们运行的模拟次数。在这个过程中，除了享受使用SCADE的图形界面以块方式开发嵌入式代码的便捷性之外，poliMOVE的工程师还发现了他们最喜欢的另一个功能。

Parravicini说:“你可以在SCADE的主方案中包含完整的C代码片段。“这是我们利用最多的东西之一，可以让我们更好地控制赛车的自动性能。”

SCADE从框图生成C代码，包括poliMOVE工程师可能创建的任何自定义块。“当你完成SCADE的开发过程时，你就有了一个可执行文件，你可以运行它。你让它与VRXPEREINCE对话，你看到结果，你分析你的数据，然后你回到SCADE。”爸爸说。

所有这些迭代都在黑客马拉松中得到了回报。这一次，参加比赛的18支队伍中的每一支都与另一支进行了两轮正面交锋的预赛，这要求他们在赛道边界内无事故地完成五圈。poliMOVE的对手是慕尼黑工业大学的TUM自主赛车运动。

在第一场预赛中，poliMOVE创造了整个比赛的最快圈速记录，在第2圈、第3圈和第4圈以46分384秒的成绩击败了TUM。在第二轮预赛中，在第一圈开始时，TUM在poliMOVE前面做出了一个激进的过轨动作，导致poliMOVE赛车减速以避免碰撞。虽然他们再次击败了TUM，但在第一圈的时间损失导致poliMOVE在黑客马拉松#3中以第二名的成绩落后于阿拉巴马大学的Crimson Autonomous Racing。

帕帕说:“如果你看一下黑客马拉松#3，你就会发现，总的来说，我们是相当积极的，我们总是在寻找最佳路线。”“我们不害怕潜在的互动和潜在的超越。我不知道这是否是一个成功的解决方案——只有时间才能证明。”

帕拉维奇尼指出:“但如果发生了危险的事情，第二轮热表明我们放慢了速度，以避免这种情况，我们总是试图以最佳方式做到这一点。”“你总是要在性能和安全之间做出妥协，但最终，你必须努力取胜，对吗?”

渲染图代表了一辆印第自动驾驶挑战赛赛车周围不同的摄像头视图。

未来的自动驾驶挑战

尽管帕帕和帕拉维奇尼对他们目前在IAC虚拟赛事中的表现感到满意，但他们知道，所有球队都面临着最大的挑战。今年6月，参赛队伍将获得一辆真实赛车的钥匙，他们必须将自己的软件从虚拟世界转移到现实世界。poliMOVE团队将派出一个小组前往美国，开始在一辆真正的赛车上测试该软件。他们将有很多工作要做。

Parravicini说:“目前在虚拟赛道上使用虚拟汽车的模拟环境是有价值的，但它显然跳过了自动驾驶赛车挑战的感知部分。”“在虚拟比赛中，你有非常好的传感器，可以很好地告诉你对手的确切位置、速度和方向。当然，当你看到真正的汽车时，情况就完全不同了。你必须了解所有的传感器是如何工作的。你必须理解并考虑到传感器运行的所有可能的非理想情况，然后尝试融合所有信息，从每个传感器中获得最佳信息，以获得对你周围发生的事情的最佳估计。”

考虑到这一切，他们能赢得IAC吗?Parravicini说:“这是一个价值百万美元的问题。”

在这里观看Indy自动驾驶挑战赛直播。