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きみかずじゅふく
5 years ago
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1 Simulink +Unreal Engine 連携による ADAS/ 自動運転シミュレーション環境 MathWorks Japan アプリケーションエンジニアリング部宮川浩 2015 The MathWorks, Inc. 1

2 Session Key Take Away MathWorks は自動運転システム開発に必要なフルビークルモデルを提供します 3

3 自動車業界のメガトレンド Connectivity Autonomous Driving (Car) Sharing Electrification 4

4 ADAS/ 自動運転システム開発の課題自動運転の車両の信頼性を実証するために必要なテスト走行距離は? 調査機関の報告によると 170 億 [km] 以上! やりきるためには約 500 年 100 台の自動運転車で 40[km/h] 24 時間 / 日 365 日 / 年稼働 5

5 ADAS/ 自動運転システム開発の課題限られた数の試作短期間で優れた設計を実現膨大なテストパターン路上でテストするには危険を伴う動作テスト制御ロジックの設計と検証のための単一のシミュレーション環境 6

6 ADAS/自動運転開発検証の統合プラットフォーム MATLAB / Simulink / Automated Driving System Toolbox / Vehicle LiDAR信号処理センサーデータの可視化 Dynamics Blockset 行動経路決定位置特定 Connectivity 制御認識 Sensors センサーフュージョン Cameras RADAR LIDAR GPS シナリオ作成とシミュレーション Commands Motion control Actuator フルビークルモデル 7

7 Agenda Vehicle Dynamics Blockset の紹介ゲームエンジンとの協調シミュレーション自動運転制御ロジックを検証するためのシミュレータ構成 8

8 Agenda Vehicle Dynamics Blockset の紹介ゲームエンジンとの協調シミュレーション自動運転制御ロジックを検証するためのシミュレータ構成 9

Vehicle Dynamics Blockset 仮想３D空間で車両ダイナミクスのモデル化とシミュレーション以降で利用可以下の利用を想定: Ride & handling: 標準車両運転テストにおける車両性能の把握例 ISO 3888-1:1999 Chassis controls: シャーシ制御システムの設計テスト ADAS / AD:

9 Vehicle Dynamics Blockset 仮想３D空間で車両ダイナミクスのモデル化とシミュレーション以降で利用可以下の利用を想定: Ride & handling: 標準車両運転テストにおける車両性能の把握例 ISO :1999 Chassis controls: シャーシ制御システムの設計テスト ADAS / AD: ADAS/自動運転機能の仮想３Dテスト環境の構築 Ride & handling Chassis controls Unreal is a trademark or registered trademark of Epic Games, Inc. in the United States of America and elsewhere ADAS / AD 10

10 ADAS/ 自動運転システム開発の課題限られた数の試作短期間で優れた設計を実現膨大なテストパターン路上でテストするには危険を伴う動作テスト制御ロジックの設計と検証のための単一のシミュレーション環境 11

11 オープンかつドキュメント化された車両ダイナミクスのモデリング用ライブラリ Vehicle Dynamics Blockset で手早くモデリング 12

12 オープンかつドキュメント化された車両ダイナミクスのモデリング用ライブラリドキュメント充実 13

13 カスタマイズ可能なリファレンスアプリケーションフルビークルモデルをプリアセンブリ済み 14

14 カスタマイズ可能なリファレンスアプリケーション ISO などで規定されているスタンダードテストシナリオ同梱のリファレンスアプリケーションを使ってジャンプスタート! Vehicle Dynamics Blockset は低負荷 15

15 ADAS/ 自動運転システム開発の課題限られた数の試作短期間で優れた設計を実現膨大なテストパターン路上でテストするには危険を伴う動作テスト制御ロジックの設計と検証のための単一のシミュレーション環境 16

ダブルレーンチェンジテスト : 50[km/h] シミュレーション活用が重要! ISO 3888-2のドライバーの操作手順 : 1. 右レーンで設定速度まで加速 2. アクセルオフ 3.

16 ダブルレーンチェンジテスト : 50[km/h] シミュレーション活用が重要! ISO のドライバーの操作手順 : 1. 右レーンで設定速度まで加速 2. アクセルオフ 3. 左のレーンへレーンチェンジ 4. 右のレーンへレーンチェンジリアルでは再現テストが困難! 自然環境天候 ( 雨風 ) 路面状態気温気圧 etc. 車両コンディションドライバーのコンディション 17

17 Unreal Engineのコマーシャルユースに関しては開発元(Epic Games社)にご確認くださいゲームエンジンとの協調シミュレーションコンパイルゲームエンジンと閉ループ構築可能 Vehicle Dynamics Blocksetに同梱 Unreal Engine (ゲームエンジンのエディター) カメラモジュール信号(RGB) 車高など Simulinkモデル車速車輪速車体傾きなどユーザ様インストールゲームエンジンの実行ファイル (コンパイル済みのモデル) 18

18 Unreal Engine4 Editor を使ったシーンのカスタマイズ Unreal Engine 4 Editor と接続して協調シミュレーションするためのサポートパッケージを提供 (Unreal Engine 4 のプロジェクトファイルを同梱 ) Vehicle Dynamics Blockset interface for Unreal Engine 4 Unreal Engine 4 上で任意のシナリオを作成することが可能 19

Blockset interface for Unreal Engine 4 Unreal

19 Unreal Engine4 Editor を使ったシーンのカスタマイズ Unreal Engine 4 Editor と接続して協調シミュレーションするためのサポートパッケージを提供 (Unreal Engine 4 のプロジェクトファイルを同梱 ) Vehicle Dynamics Blockset interface for Unreal Engine 4 Unreal Engine 4 上で任意のシナリオを作成することが可能 R2018b で追加された 3D シーン US Highway US City Block Mcity 20

20 MCity 2018 The Regents of the University of Michigan 21

21 Mcity 22

22 Agenda Vehicle Dynamics Blockset の紹介ゲームエンジンとの協調シミュレーション自動運転制御ロジックを検証するためのシミュレータ構成 23

23 Unreal Engineのコマーシャルユースに関しては開発元(Epic Games社)にご確認くださいゲームエンジンとの協調シミュレーション Vehicle Dynamics Blockset コンパイルゲームエンジンと閉ループ構築可能 Vehicle Dynamics Blocksetに同梱 Unreal Engine (ゲームエンジンのエディター) カメラモジュール信号(RGB) 車高など Simulinkモデル車速車輪速車体傾きなどユーザ様インストールゲームエンジンの実行ファイル (コンパイル済みのモデル) 24

24 Vehicle Dynamics Blockset と Unreal Engine とのインターフェースコンフィグブロック : 接続先を選択 ( スタンドアロンのゲーム or ゲームエディタ ) トランスフォームブロック : ( 車両の XYZ 軸方向変位 XYZ 軸中心角度軸中心の角度 ) ( 車両ボデー 4 輪 4 ) 輪 ) カメラゲットブロック : 3D シーンのカメラ画像地形センサブロック : 車体前方のオブジェクトまで距離車輪から地面までの距離 25

25 ADAS/AD 向けの仮想 3D テスト環境 Unreal Engine 上の車載カメラ画像は Simulink に取り込み可能ビジョンベースのアルゴリズム ( 例 : レーン検出など ) のテストに使用 26

26 Vehicle Dynamics Blockset デモベースモデル :Scene Interrogation リファレンスアプリケーション変更 : 停止標識を見つけたら自動で停車する ( ブレーキをかける ) 27

27 Vehicle Dynamics Blockset デモ : 標識認識とブレーキングブレーキ制御部カメラ信号取り込みブロック mp4 録画要 Computer Vision System Toolbox RGB 信号停止標識検出器 28

28 Vehicle Dynamics Blockset デモ : 標識認識とブレーキングブレーキ制御部カメラ信号取り込みブロック mp4 録画要 Computer Vision System Toolbox RGB 信号停止標識検出器 29

29 Vehicle Dynamics Blockset デモ : 標識認識とブレーキング ( 無灯火 ) 30

30 Tips: 停止標識の検出器 Computer Vision System Toolbox に付随のデモ学習させた停止標識の検出器は MAT ファイル形式で保存可能 31

31 Agenda Vehicle Dynamics Blockset の紹介ゲームエンジンとの協調シミュレーション自動運転制御ロジックを検証するためのシミュレータ構成 32

32 自動運転制御システム概要センサ信号 Perception 検出 Control 制御操作量 33

33 自動運転制御システム概要単眼カメラ画像検出器 : レーン / 車両検出 Perception 検出 Control 制御操作量 34

34 自動運転制御システム概要単眼カメラ画像 Perception 検出 Control 制御舵角操作加速度操作検出器 : レーン / 車両検出制御器 : 加速度操舵角 35

35 自動運転制御システム : レーン / 車両検出検出器シミュレーションベンチ検出器 P 動画検出器開発者 36

36 自動運転制御システム : 舵角 & 加速度制御制御器シミュレーションベンチ Cuboid 環境 & センサモデル車両モデル操作量検出結果制御器 C 制御器開発者 37

37 システムレベルのシミュレーションベンチ構築検出器シミュレーションベンチ制御器シミュレーションベンチ Cuboid 環境 & センシング結果車両モデル P 動画検出器開発者検出器検出結果制御器操作量制御器開発者 C 38

38 システムレベルのシミュレーションベンチ構築 : 閉ループを構築するための外界環境モデルは? システムシミュレーションベンチ車両モデル Cuboid 環境 & センサモデル検出器検出結果制御器操作量動画 S システム開発者 39

39 システムレベルのシミュレーションベンチ構築 : Unreal Engineをループに含めたシミュレーションベンチ Unreal Engine 3D Scene システムシミュレーションベンチ Camera sensor 車両モデル動画操作量検出器検出結果制御器 S システム開発者 40

40 ADAS/自動運転開発検証の統合プラットフォーム MATLAB / Simulink / Automated Driving System Toolbox / Vehicle LiDAR信号処理センサーデータの可視化 Dynamics Blockset 行動経路決定位置特定 Connectivity Sensors センサーフュージョンシナリオ作成とシミュレーション制御認識 Cameras RADAR LIDAR GPS Commands Motion control Actuator ゲームエンジンとのIF フルビークルモデル 41

統合プラットフォームとしての Simulink Model Export Data exchange Control [Simulink] Control [Simulink] Electronics [Simscape] Electronics [Simscape] Powertrain [Simulink] Vehicle Dynamics

41 統合プラットフォームとしての Simulink Model Export Data exchange Control [Simulink] Control [Simulink] Electronics [Simscape] Electronics [Simscape] Powertrain [Simulink] Vehicle Dynamics [Simulink] Other Other Component Component [Tool A] [Tool A] Suspension Suspension [Tool B] [Tool B] Cosim S-function FMI Simulink as your Simulation Integration Platform Data Access API 42

[Simulink] Other Other Component Component [Tool A] [Tool A] Suspension Suspension [Tool B] [Tool B]

42 統合プラットフォームとしてのSimulinkの利点 Model Export Data exchange Simulink以外のモデルも統合可能豊富な機能をシームレスに統合 Control Control [Simulink] [Simulink] Electronics Electronics [Simscape] [Simscape] Powertrain [Simulink] Vehicle Dynamics [Simulink] Other Other Component Component [Tool A] [Tool A] Suspension Suspension [Tool B] [Tool B] 優れたコストパフォーマンス Cosim S-function FMI Simulink as your Simulation Integration Platform 多くのユーザ様が使える業務効率 UP Data Access API 43

43 システムレベルのシミュレーションベンチ構築 Unreal Engine 3D Scene システムシミュレーションベンチ Camera sensor 車両モデル動画操作量検出器検出結果制御器 S システム開発者 44

44 自動運転制御システム : レーン / 車両検出検出器シミュレーションベンチ検出器 P 動画検出器開発者 45

45 自動運転制御システム : レーン / 車両検出コードベースであっても Simulink に実装可能 MATLAB System 46

46 自動運転制御システム : 舵角 & 加速度制御制御器シミュレーションベンチ Cuboid 環境 & センサモデル車両モデル操作量検出結果制御器 C 制御器開発者 47

47 自動運転制御システム : 舵角 & 加速度制御制御器 Cuboid 環境 & センサモデル車両モデル 48

48 自動運転制御システム : 統合検出器 Simulink とゲームエンジンとのインターフェース Simulink とゲームエンジンとのインターフェース 49

49 自動運転制御システムシミュレーションベンチ前走車シナリオ : 位置方向検出器 : レーン検出前走車検出フルビークルモデル制御器 : センサーフュージョン加速度制御操舵制御 Simulink とゲームエンジンとのインターフェース 50

50 自動運転制御システムシミュレーション 51

51 自動運転制御システムのシミュレーションを構築するための MathWorks 製品群 Vehicle Dynamics Blockset Simulink Model Predictive Control Toolbox Control System Toolbox MATLAB Automated Driving System Toolbox Computer Vision System Toolbox Image Processing Toolbox 52

自動運転制御システムのシミュレーションを構築するための MathWorks 製品群 Vehicle Dynamics Blockset 自車ダイナミクス Simulink ゲームエンジンとのコア製品 IF Model Predictive Control Toolbox 舵角制御

52 自動運転制御システムのシミュレーションを構築するための MathWorks 製品群 Vehicle Dynamics Blockset 自車ダイナミクス Simulink ゲームエンジンとのコア製品 IF Model Predictive Control Toolbox 舵角制御 Control System Toolbox 加速度制御 MATLAB Automated Driving System Toolbox 前走車シナリオ Computer Vision System Toolbox レーン検出 Image 前走車検出 Processing Toolbox 53

53 まとめ Vehicle Dynamics Blockset の紹介ゲームエンジンとの協調シミュレーション自動運転制御ロジックを検証するためのシミュレータ構成 54

54 次のステップ! Web ページ ADAS/ 自動運転のソリューションページ Vehicle Dynamics Blockset 紹介ページ評価版各種お問合せ 55

55 展示ブースでご覧いただけます! 自動運転 ADAS 56

56 Session Key Take Away MathWorks は自動運転システム開発に必要なフルビークルモデルを提供します 57

2018 The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink are registered trademarks of The MathWorks, Inc. See www.mathworks.

57 2018 The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink are registered trademarks of The MathWorks, Inc. See for a list of additional trademarks. Other product or brand names may be trademarks or registered trademarks of their respective holders The MathWorks, Inc. 58

Presentation Title

Presentation Title Simulink 環境で実施する ADAS( 先進運転支援システム ) 実験 MathWorks Japan アプリケーションエンジニアリング部制御村上直也 2015 The MathWorks, Inc. 1 Agenda はじめに弊社 ADAS 環境関連紹介弊社 ADAS 関連製品を使用した DEMO ADAS 関連開発適用事例まとめ 2 はじめに ADAS システムは今後もますます普及が進むと考えられる