Ecossistema NVIDIA DRIVE Sim Cria Diversos Campos de Prova para Automóveis Autônomos

Modelos e plugins de parceiros oferecem flexibilidade para simulação de automóveis autônomos (AV - Autonomous Vehicle).
por Martijn Tideman

O desenvolvimento de automóveis autônomos com simulação em larga escala requer um amplo ecossistema de parceiros e ferramentas.

O NVIDIA DRIVE Sim com tecnologia Omniverse aborda os desafios de desenvolvimento de AVs com uma plataforma de simulação dimensionável, diversificada e fisicamente precisa. Com o DRIVE Sim, os desenvolvedores podem melhorar a produtividade e a cobertura de testes, acelerando o tempo de comercialização e minimizando a necessidade de condução no mundo real.

A variedade e a profundidade das empresas que formam o ecossistema DRIVE Sim são componentes fundamentais que tornam essa plataforma a solução mais importante para simulação de automóveis autônomos.

Explorando as tecnologias principais da NVIDIA, incluindo NVIDIA RTX, Omniverse e AI, o DRIVE Sim permite simulação de alta fidelidade para oferecer uma plataforma poderosa de simulação baseada em cloud. Ele pode gerar conjuntos de dados para treinar o sistema de percepção do automóvel ou fornecer um campo de testes virtual para testar a lógica de tomada de decisões e controle do automóvel.

A plataforma pode ser conectada à pilha de AV em configurações de software em loop ou hardware em loop para testar toda a experiência de condução.

O DRIVE Sim vem com uma avançada biblioteca de modelos configuráveis para ambientes, cenários, automóveis, sensores e tráfego que funcionam imediatamente.

Ele também inclui interfaces de programação de aplicações dedicadas que permitem que os desenvolvedores criem conectores, plug-ins e extensões do DRIVE Sim para personalizar a experiência de simulação de acordo com requisitos e workflows específicos. Essas APIs possibilitam aproveitar o investimento e o desenvolvimento anteriores permitindo a integração com cadeias de ferramentas de simulação de AV preestabelecidas.

Um amplo ecossistema de parceiros oferece conectores, plug-ins e extensões para personalizar a experiência de simulação do DRIVE Sim de acordo com requisitos e workflows específicos.

Com um amplo ecossistema de parceiros de simulação, o DRIVE Sim sempre apresenta a vanguarda em modelos de simulação virtual, ambientes ricos, bem como ferramentas de verificação e validação.

Ambientes em Constante Mudança

O comportamento da condução varia de acordo com o ambiente em que o automóvel está dirigindo. Desde tráfego intenso em condução urbana às estradas esparsas e sinuosas de rodovias, os carros autônomos devem ser capazes de lidar com diferentes domínios, bem como seguir as leis exclusivas de diferentes países.

Os parceiros do ecossistema DRIVE Sim oferecem modelos virtuais realistas do ambiente rodoviário tridimensional, incluindo ferramentas para criar esses ambientes, mapas de referência para criar elementos precisos da rede viária e do ambiente, como sinais de trânsito e luzes, outros veículos, pedestres, ciclistas, edifícios, árvores, postes de luz, hidrantes e detritos.

O DRIVE Sim apresenta modelos virtuais realistas de ambientes rodoviário complexos, seja com ambientes de amostra prontos ou ambientes e elementos importados de parceiros do ecossistema.

A NVIDIA firmou parceria com vários provedores de modelos 3D para disponibilizar esses elementos para fácil download e importação pelo Omniverse em ambientes e cenários simulados para o DRIVE Sim.

Modelagem do Comportamento do Automóvel

Além de recriar o ambiente do mundo real no mundo virtual, a simulação deve reproduzir com precisão a maneira como o automóvel responde a comandos e controles na estrada, como aceleração, direção e frenagem.

Os modelos de dinâmica do automóvel respondem aos sinais de controle enviados pelo DRIVE Sim com a posição e a orientação corretas do automóveis de acordo com os dados.

Esses modelos simulam a dinâmica do automóvel para ajudar a validar algoritmos de planejamento e controle com a mais alta fidelidade possível. Eles podem recriar a orientação e o movimento dos sensores à medida que o automóvel vira ou freia de repente, bem como a reação do sensor à vibração na estrada ou outras condições adversas.

Os modelos de automóveis também ajudam a avaliar a robustez do próprio sistema de condução autônoma. À medida que o automóvel sofre desgaste de pneus e freio, com cargas e alinhamento de rodas variados, é fundamental ver como o sistema responde para garantir a segurança.

Modelos de dinâmica de automóveis de alta fidelidade são necessários para avaliar algoritmos de planejamento e controle, mesmo para manobras de estacionamento de baixa velocidade.

A NVIDIA está colaborando com todos os principais provedores de modelos de dinâmica de automóveis para garantir que seus modelos possam ser integrados ao DRIVE Sim.

Detecção de Simulação

Assim como com automóveis autônomos no mundo físico, os automóveis virtuais também precisam de sensores para perceber seus arredores. O DRIVE Sim vem com uma biblioteca de modelos padrão para câmera, radar, Lidar e sensores ultrassônicos.

Usando APIs, também é possível que usuários e parceiros do ecossistema integrem modelos dedicados para simulação de sensores ao DRIVE Sim.

Normalmente, esses modelos simulam componentes de sensores, como transmissores, receptores, imagens e lentes, além de incluir software de processamento de sinais e transcodificadores.

A simulação de luz fisicamente precisa usando ray tracing em tempo real da RTX, em combinação com modelos detalhados de sensores, é usada para validar casos extremos, como o nascer ou o pôr do sol, quando a luz do sol está brilhando diretamente na câmera.

Vários fornecedores de câmera, radar e Lidar já oferecem modelos de seus sensores para o DRIVE Sim. Ao incorporar modelos de sensores com esse nível de granularidade, o DRIVE Sim pode recriar com precisão a saída que um sensor físico no mundo real criaria conforme o automóvel dirige.

Encontrando o Desconhecido

Os automóveis que dirigem no mundo real não são os únicos na estrada, e o mesmo é verdade na simulação.

Com modelos de tráfego detalhados, os desenvolvedores podem reproduzir cenários específicos com as mesmas variáveis e imprevisibilidade do mundo real. Alguns parceiros do Drive Sim desenvolvem tráfego naturalista, ou situações em que o resultado final é desconhecido, para testar e validar os sistemas de automóveis autônomos.

Obter eventos realistas (e, às vezes, imprevisíveis) no DRIVE Sim pode ser alcançado com catálogos de cenários, modelos de simulação de tráfego e metodologias de V&V baseadas em cenários de parceiros do ecossistema.

Outros parceiros contribuem com metodologias específicas de verificação e validação baseadas em cenários que avaliam se um sistema de automóveis autônomos atende a indicadores-chave específicos de desempenho.

Esses critérios podem ser requisitos regulatórios ou padrões do setor. A NVIDIA está participando de vários projetos, consórcios e organizações de padrões em todo o mundo com o objetivo de criar padrões para simulação de automóveis autônomos.

Sempre no Loop

Por fim, o ecossistema do DRIVE Sim possibilita usar a simulação para testar e validar todo o sistema de hardware de automóveis autônomos.

A plataforma de hardware no loop NVIDIA DRIVE Constellation, que contém o sistema de computação de AI que é executado no automóvel, permite validação em escala precisa de bits da pilha do AV no hardware de destino.

Os parceiros de integração de sistemas fornecem a infraestrutura para conectar o DRIVE Constellation ao resto da arquitetura eletrônica do automóvel. Essa integração completa com componentes como as unidades de frenagem, motor e controle da cabine permite que os desenvolvedores avaliem como o automóvel completo reage em cenários específicos de condução autônoma.

Com parceiros experientes contribuindo com modelos diversos e constantemente atualizados, os sistemas autônomos podem ser continuamente desenvolvidos, testados e validados usando conteúdo da mais alta qualidade.