4月10日在深圳舉辦的CITE2021智能汽車技術生態峰會暨第五屆ADAS與自動駕駛論壇上，霹圖衛軟件科技（上海）有限公司中國區總經理沈暢女士發表了主題演講《PTV VISSIM軟件在自動駕駛仿真測試中的應用》。演講內容如下：

很高興有機會向大家介紹一下PTV VISSIM軟件在自動駕駛中的應用。我的演講主要分四部分：

PTV公司背景；

自動駕駛仿真測試需要復雜的交通場景；

PTV VISSIM軟件介紹；

聯合仿真及其它應用介紹。

PTV公司背景

從2017年開始，位于斯圖加特的Porsche Automobil Holding SE（保時捷汽車控股公司）收購了PTV Plannung Transport Verkehr AG 的100%的股份。作為PTV Group在中國的子公司，霹圖衛軟件科技（上海）有限公司是德國PTV集團在世界范圍內投資的第20家外商獨資子公司。

PTV公司距今已有40多年歷史，一直深耕在傳統的交通領域和物流領域，從2005年開始進入中國市場，近年來慢慢在汽車市場中被廣泛熟知。PTV在全世界在120多個國家有著20多家分公司，共有5400多個用戶，軟件應用在全球分布廣泛。

在自動駕駛車輛開發階段，會大量進行路側、測試單元，以及極限場景的測試。

擬人化的自動駕駛車輛開發有很多階段：階段1、階段2主要是基礎場景和高級場景；階段3涉及到交通的狀態；階段4為交通場景。

通俗解釋就是：自動駕駛車輛不可能僅為一輛車在一條道路上運行，會不可避免碰到道路的其他使用者和其它交通工具，比如，公共汽車、小汽車、自行車、摩托車、行人等。在這樣一些復雜的場景下，自動駕駛車輛是否符合城市交通環境的運行狀態，是需要在車輛開發高階段考慮的問題。

已經有很多車廠給我們反饋，自動駕駛車輛開發到高階段時，交通狀態是繞不開的一個坎。PTV VISSIM會提供一個虛擬交通場景狀態以及交通流狀態。

場景1

多種交通方式參與的交通場景

如上三幅圖所示的交通場景，就是交通流仿真的具體形式。圖片展示的是一個典型歐洲城市的交叉口，在這個交叉口里，有很多信號燈控制的標識以及交通信號燈配置方案，包含：大巴車、公共汽車、自行車、小汽車、軌道交通。

在一個復雜的交通空間里，所有交通參與者都會互相發生作用，PTV VISSIM可以在這樣一個平臺上進行仿真分析——通行時間、速度、加速度等，這是標準城市交叉口的交通仿真。

場景2

隨機生成的駕駛員操作失誤的仿真

PTV VISSIM可以根據需求開發不同的交通場景。舉個例子：根據不同路段類型，隨機生成駕駛員操作失誤仿真。比如，等紅綠燈時看手機、有讓行標志但沒注意避讓、限速路段超速、壓線行駛等等，這幾種駕駛員操作失誤場景，在實際道路物理測試時，不一定會發生。

但在仿真平臺上，很容易定義它的發生概率，把類似的仿真場景放到仿真軟件里，可以和自動駕駛車輛一起進行仿真，觀察在這種狀況下，自動駕駛算法是否能夠處理這種情況。

場景3

多種交通方式在交叉口混行

這是一個比較典型的交通場景，路面不止一個交叉口，由幾個交叉口或一個交通走廊組成。在這個交通走廊中有很多交通流，在這些交叉口處，對應大量指示牌以及行人的步行空間。

在這樣一個復雜的交叉口場景中，PTV VISSIM可以把真實世界中很多的交通元素，包括標識、信號燈配時，以一種軟件能夠理解的語言讀進去，而不是簡單地放一張圖，立一個信號燈，背后有相對應的駕駛規則、讓行規則，都會模擬出來，給無人駕駛測試提供交通場景。

場景4

自動駕駛車隊

這是2020年增加的新功能。無人駕駛最容易落地的一個場景之一，就是高速公路上的無人駕駛車隊。VISSIM提供一些新的對象，模擬自動駕駛的編隊和離隊場景，在軟件里可以進行測試。

PTV擅長做交通仿真工具，擅長做很多不同交通流方式。交通工具可以放到仿真軟件里面來進行模擬，同時道路上很多信號燈控制、交通控制信息，也可以放到軟件平臺里面。這些交通控制信息會對駕駛行為產生影響。

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跟車模型和換道模型

PTV背后有一個國際認可的模型，用來支持車輛和車輛之間的相互行為。一個是跟車模型，即車輛跟車輛之間的跟隨，它有四種狀態：自由流狀態、逼近狀態、跟隨狀態、剎車狀態。

換道模型方面，一種是基于路徑考慮的必要換道模型，還有一種是不滿前面這輛車的速度，在旁邊超速空間允許的情況下，進行換道超車，這是自由車道換道模型。

另外還有一種針對中國來說比較重要的機動車和非機動車混行的模型，這種情況也是可以模擬的。

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目標決策—如何定義優先權

在這個車道上有很多車輛，有貨車、小汽車，中間還有摩托車，摩托車和小汽車混在一起排隊過紅綠燈，像這樣車和車之間的關系，不需要人為定義軌跡點的信息，而是通過軟件來幫助運行。

在使用VISSIM的時候，除了定義很多車流量的信息，以及車本身的信息以外，還需要定義它的目標決策，比方說匝道匯入、變道，或者是交叉口的轉彎沖突，到底誰讓誰，需要通過軟件里面的特征屬性或者是工具來進行定義，這都是定義優先權的問題。

定義優先權的問題很多種方法，最簡單的方法是模擬紅綠燈或是交通標志、限速標志，可以根據這些方式對車輛進行流量或者行為影響。

PTV VISSIM還可以定義很多種不同的路徑，簡單的靜態路徑，或者是根據公式函數定義的路徑，或者是定義一些局部的路徑。

比如說在高速上有一輛車拋錨了，需要有半個小時的處理時間。后面所有的車輛可通過VISSIM設置的局部路徑，了解車輛拋錨所在的車道，（為了避免擁堵）后車提前變到其他車道上進行通行。出了事故以后，本來是三車道的道路，變成兩車道，會導致高速公路上的車流量非常擁堵。VISSIM可以定量分析它的擁堵情況，然后做出交通流規劃。

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如何通過VISSIM模擬自動駕駛

接下來我們聚焦無人駕駛車，了解如何通過VISSIM模擬自動駕駛車輛，或者是智能網聯車輛。

第一種，在VISSIM內部提供了默認的自帶自動駕駛車輛行為的車輛類型。可以自己選車輛類型，把它對應的駕駛參數稍作更改，涉及到跟車模型、車道變化模型、車速等都可以設置。

如果是從交通視角去分析無人駕駛車輛在交通流的不同比例，對于整個交通的影響，可以用上面的模型。如果站在車企視角，要研究具體無人駕駛車輛，可以提供不同的方式，具體為下面幾種模式。

大家可以看到這個點相當于是一輛車，上面是有駕駛員操控的車輛，下面是無人駕駛車輛。小汽車和小汽車之間的跟車距離是有變化的，無人駕駛車隊可以允許車輛之間的距離非常短。

如果是車企角度，可以用我們外部駕駛員的模型接口。比方說，車輛有一套自己的算法，可以知道在每一個仿真秒，周邊每個車的位置、速度，自己做一個判定，該加速還是減速，是否變道。可以把這個算法放到軟件里面，用這個算法去控制交通流仿真里面的一輛車或者是幾輛車，其它的背景車輛還是自由控制。這樣就可以做到在一個比較大的交通場景里測試無人駕駛車的控制邏輯算法是否正確。

在這里面，我們的接口是C++的，支持windows版本，也提供Linux版本，如果大算力、大仿真也可以做。

其工作原理是，VISSIM每一個仿真步長會計算車輛新的位置，把周邊的環境、信號燈狀態、速度、加速度等信息傳給外部駕駛員接口，外部駕駛員接口跟無人駕駛的算法對接，對接以后，由于周圍車輛的信息都已更新，可以通過算法去更新這輛車的位置、速度、加速度的情況，再返回到VISSIM的交通場景里，VISSIM里面的一輛車或者幾輛車會被自動駕駛算法控制更新，接下來周圍的車輛也會相應地更新。

以上說的是外部駕駛員接口，接下來講一下駕駛模擬器的接口，這要跟一個硬件的駕駛模擬器進行對接，做人機互動或者是軟件硬件在環。同樣也是支持C++接口，支持windows版本，也支持Linux版本。

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聯合仿真

在無人駕駛里面現在用得最多的是聯合仿真。PTV的優勢是做交通流的仿真，還有很多公司擅長做動力學仿真，或者車輛通訊軟件、車輛感知、車輛調度軟件，可以一起合作做聯合仿真，以達到用戶要求的工具鏈。

很多種仿真軟件工具都可以和PTV的仿真軟件對接，比如VTD和VISSIM、UC-Winrodad和VISSIM，dSPACE ASM和VISSIM。

一個合作案例是Carmaker和VISSIM的結合，Carmaker注重的是動力學仿真。VISSIM和Carmaker一起聯合仿真，左邊是Carmaker軟件的界面，右邊是PTV VISSIM的界面。

PTV負責提供交通流背景，回傳給Carmaker，Carmaker來控制這輛小黃車，把對應的速度、加速度的信息回傳給VISSIM。

另一個合作案例是國內客戶用dSPACE ASM的模型和VISSIM對接，我們聯合起來，各取所長。

總結起來，在仿真工具鏈里面，PTV VISSIM是可以和很多仿真軟件對接的，比如：V2X仿真、傳感器仿真工具、車輛動力學仿真、車輛控制軟件工具，可視化軟件工具，通過游戲引擎提供的VR、AR等，都可以完成對接。

以上就是我的演講，謝謝大家。

原文標題：霹圖衛：VISSIM軟件在自動駕駛仿真測試中的應用

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責任編輯：haq