模拟赢得印地自主挑战赛

由An万博sys Advantage Staff提供

2021年6月30日，自动驾驶的印地赛车(Indy Cars)将以高达180英里/小时的速度在印第安纳波利斯赛道(Indianapolis Motor Speedway)上比赛，作为第一场高速无人驾驶比赛创造历史。作为独家模拟赞助商印第自动挑战赛(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，引导自动驾驶车辆在赛道上行驶。参赛队伍还可以访问万博Ansys VRXPERIENCE他们可以将其用作虚拟现实驾驶模拟器，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“黑客松”。万博这些黑客马拉松的目的是向工程师展示如何使用模拟来设计自动控制代码，并在印第安纳波利斯赛道的虚拟模型上使用虚拟赛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(Tarun Tejpal)表示:“IAC是开发自动驾驶技术以及相关脑力的试验台。万博“一辆自动驾驶赛车基本上就是一台轮子上的超级计算机。团队必须优化超级计算机，而唯一能做到这一点的方法就是Ansys仿真技术。”万博他指出，在过去十年中，硬件和软件一直在结合，使自动驾驶更接近现实。他说:“现在这只是人类聪明才智的问题了。”“通过让这些学生团队参与竞争，他们将成倍地创新自动驾驶技术，最终应用于商用汽车。”

“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，”帕拉维奇尼说。“我们将学习Ansys仿真环境视为一个挑战，但也是一个万博有趣的挑战。我们没有退缩，我们试图从中得到最好的。SCADE和VRXPERIENCE是非常强大、非常有趣的工具。”

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在2020年9月举行的第二届黑客马拉松上，这些团队预计将在由SCADE嵌入式软件驱动的印地赛道上演示他们的虚拟赛车。在第一轮预赛中，每支队伍都独自占据赛道，并试图打出最快圈速;在第二轮预赛中，另外两辆赛车被安排在车队赛车前面的赛道上，他们必须设法在不撞车的情况下超车，同时保持最快的速度。

为了获得最快的圈速，车队需要在赛道周围找到最好的路线。在比赛中，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，一直停留在边界内，但牺牲了速度。有几辆车出人意料地闯入了赛道的内场，或者撞到了墙上，取消了他们参加这场黑客马拉松的资格，结果是DNF(未完成)。

在21辆赛车参加的第一阶段预赛中，poliMOVE赛车在整个比赛过程中尽可能地紧贴赛道内线，以1:14:75的成绩获得第一名，刚刚击败了以1:14:85并列第二名的Crimson Autonomous Racing(阿拉巴马大学)和Black & Gold Racing(普渡大学和西点大学)车队。

帕帕在解释车队的策略时说:“我们正在寻找的是最短的单圈时间轨迹。”“对我们来说，这是否是最短路径并不重要。如果有一条较长但速度较快的路，我们就走那条路。在VRXPERIENCE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。”

在第二轮比赛中，有18辆车参赛，大多数车队选择从外侧超过前面的两辆车，有一对情侣在两辆车之间通过，还有一对情侣在两辆车下面走低线。一队在试图超车时撞上了领头的车。这次预赛是在高速公路的第二和第三个弯之间的直道上进行的，比第一次预赛要短得多。

poliMOVE车队以13分850秒的成绩超越了两辆赛车，这使他们在第二轮比赛中与其他八支车队并列第一。他们在两场预赛中的综合表现——每场预赛第一名50分——让他们在当天获得了100分的满分，使他们成为了第二场黑客松的赢家。

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到1月21日的黑客马拉松时，poliMOVE看起来像是一个团队，有几个团队紧随其后。这一次，两支车队将在同一条赛道上面对面比赛，因此任务更加复杂:在避免与另一辆车相撞的同时，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，除了可以轻松地使用SCADE的图形界面以块方式开发嵌入式代码外，poliMOVE工程师还发现了另一个他们最喜欢的功能。

Parravicini说:“在SCADE中，你可以在主方案中包含完整的C代码片段。“这是我们利用得最多的事情之一，可以让我们更好地控制赛车的自动性能。”

SCADE从一个框图生成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，你有一个可执行文件，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。

所有这些迭代在黑客马拉松中再次得到了回报。这一次，参赛的18支队伍都与另一支队伍配对，进行两场面对面的预赛，要求他们在赛道边界内无事故地完成5圈。poliMOVE的对手是慕尼黑工业大学的TUM Autonomous Motorsports。

在第一轮预赛中，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46:384的成绩击败TUM。在第二轮预赛中，TUM在第一圈开始时在poliMOVE赛车前面做了一个侵略性的穿越赛道的动作，这导致poliMOVE赛车减速以避免碰撞。虽然他们再次击败了TUM，但第一圈的时间损失导致poliMOVE在第三次黑客马拉松中输给了阿拉巴马大学的Crimson Autonomous Racing。

Papa说:“如果你看看Hackathon #3，你会发现我们通常都很有侵略性，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车。我不知道这是否是成功的解决方案——只有时间会证明。”

帕拉维奇尼指出:“但如果发生了危险的事情，第二次高温表明我们会放慢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，对吧?”

效果图代表不同的相机视图周围的印第自动挑战赛车。

未来的自主挑战

虽然他们对目前在IAC虚拟赛事中的表现非常满意，但帕帕和帕拉维奇尼知道，所有队伍都面临着最大的挑战。今年6月，参赛队伍将获得一辆真正赛车的钥匙，他们必须将自己的软件从虚拟世界转移到现实世界。poliMOVE团队将派遣一个小组前往美国，开始在一辆实际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很有价值，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，当你开到真正的车时，情况就完全不同了。你必须了解所有传感器的工作原理。你必须理解并考虑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，从每个传感器获取最佳信息，以获得对周围发生情况的最佳估计。”

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。”

在这里观看印地自主挑战赛的直播．