Разработка модели поведения подключенного и беспилотного транспорта с учетом влияния окружающих объектов

В течении последних 10 лет сфера Интеллектуальных Транспортных Систем (ИТС) развивается необыкновенно быстро. Если 10 лет назад пределом мечтаний был автомобиль, оснащенный функцией круиз-контроля и антиблокировочной системой (ABS), то сейчас в базовых комплектациях автомобилей устанавливаются системы, которые автоматически удерживают автомобиль в полосе, автоматически тормозят, если впереди появляется препятствие, автоматически удерживают автомобиль при резком боковом ветре, и многое другое. 

Технологии автоматизированной помощи водителю (ADAS) активно развиваются и выходят на новый уровень - полностью самоуправляемых транспортных средств. Множество автоконцернов, технологических компаний и стартапов сейчас занимаются разработкой беспилотных автомобилей. Одновременно, появляются технологии и стандарты в области телекоммуникаций, позволяющие обеспечить обмен информацией между транспортными средствами - так реализуется технология подключенного транспорта.

Беспилотный и подключенный транспорт - сложные технологии, так как их работа обусловливается взаимодействием с окружающей средой. Прежде чем данные технологии смогут полноценно использоваться на личном транспорте, они должны пройти верификацию и валидацию. Вопросы безопасности ограничивают возможности для тестирования данных технологий на дорогах общего пользования, а требования к разнообразию сценариев, в которых они должны быть протестированы, еще сильнее затрудняют этот процесс. Для его облегчения первичное тестирование проводится с помощью компьютерного моделирования.

О проекте

Целью проекта является разработка программного комплекса для моделирования транспортных потоков, который будет включать в себя: модель поведения беспилотных транспортных средств в транспортных потоках, модель распространения сигналов по беспроводным каналам связи подключенного транспорта с учетом влияния на них объектов окружающей среды, модель совместного восприятия объектов окружающей среды с подключенным беспилотным транспортом.

Применение

Данный проект предполагается использовать для более точного моделирования поведения подключенных и беспилотных транспортных средств, и оценки их влияния на дорожную безопасность, пропускную способность участков дорог и сокращение расходов энергии.

Заказчик проекта

Заказчиком проекта является МИЭМ.

План проекта

 

1. Первым этапом проекта служит аналитическая работа: 
2. Изучение и создание информационной базы возможностей существующих инструментов (симуляторов и форматов описания сценариев) для моделирования исследуемых объектов
3. Выбор симуляторов, на основе которых будет создаваться интегрированная среда моделирования;
4. Поиск и выбор сценария дорожной ситуации и алгоритма совместного восприятия дорожной ситуации, подходящих для изучения поведения подключенного беспилотного транспорта и оценки точности моделей.

Вторым этапом проекта является изучение отобранных инструментов и разработка интегрированной среды моделирования: требуется установить модели на рабочую машину, настроить исполнительное окружение и разобраться, как с ними работать.

Третьим этапом необходимо провести моделирования определенных сценариев дорожного движения с заданными параметрами и характеристиками используемых транспортных средств. После этого необходимо модифицировать/доработать модель так, чтобы добавить возможность проведения моделирования с учетом влияния объектов окружающей среды.

Конечным этапом будет проведение моделирования выбранных сценариев дорожного движения с учетом влияния окружающих объектов, сравнить результаты моделирования с полученными ранее данными (откалибровать модель), доказать корректность работы программной модели. Эксперименты должны демонстрировать все внесенные изменения. 

Полученные в результате работы над проектом модели предполагается использовать для более точного моделирования поведения подключенных и беспилотных транспортных средств и оценки их влияния на дорожную безопасность, пропускную способность участков дорог и сокращение расходов энергии.

В дальнейшем планируется продолжить проект и добавить возможность учета других объектов и параметров в моделях.

Текущая стадия проекта
 

В настоящий момент проведен подробный анализ и сбор данных о более чем 30 инструментах для моделирования беспилотного транспорта, в числе которых Baidu Apollo, CARLA, AirSim, AutoWare, LGSVL Simulator. Закончена разработка архитектуры будущего приложения.

В качестве фреймворка используется фреймворк OpenCDA, который включает в себя CARLA + SUMO и подготовлен для прототипирования алгоритмов совместного восприятия.

К нему добавляется OpenCOOD - фреймворк для совместного восприятия, в котором уже реализованы многие алгоритмы, или библиотека coperception. Реализуется алгоритм SyncNet, который позволяет учитывать задержку в передаче данных между транспортными средствами.

Далее происходит установка фреймворка Artery для моделирования VANET-сетей по европейскому стандарту ETSI ITS-G5. Этот фреймворк включает в себя возможность получать информацию о местонахождении транспортных средств из SUMO и передавать их в OMNeT++. Необходимо подключить этот фреймворк к SUMO, который установлен вместе с OpenCDA. И использовать геометрическую детерминированную модель каналов связи GEMV2 - она уже включена в фреймворк Artery.

Для GEMV2 создается отдельная карта, повторяющая местность карты, выбранной в симуляторе CARLA (например, town03, town05, town06, town07, town10). Итоговая задача - данные о задержках в передаче данных из Artery передать в SyncNet.

Команда проекта:

Степанянц Виталий Гургенович, лидер проекта, исследователь

Андрончев Александр Дмитриевич, программист

Добжанский Егор Константинович, программист

Шабалин Егор Алексеевич, программист

Слобожанинова Марина Эдуардовна, стажер

Серов Арсений Алексеевич, стажер

Алешина Алиса Дмитриевна, стажер