В ВШЭ создали среду для моделирования беспилотного транспорта

Разработка группы исследователей и студентов во главе с преподавателем департамента компьютерной инженерии МИЭМ ВШЭ Виталием Степанянцем, реализуемая в Учебной лаборатории систем автоматизированного проектирования МИЭМ ВШЭ под руководством Александра Романова и Александра Американова, впервые в мире позволяет одновременно учитывать детальное моделирование восприятия окружающей среды беспилотным транспортом и распространения сигналов подключенного транспорта. На сегодняшний день среда не имеет аналогов среди программ такого рода с открытым кодом.

Технологии беспилотного транспорта, позволяющие частично или полностью заменить водителя, в настоящее время уже применяются на дорогах. Следующий этап — разработка технологий подключенного транспорта, дающих транспортным средствам возможность обмениваться информацией между собой для корректного взаимодействия на дороге, обеспечения безопасности и скорости движения, в том числе без участия воспринимаемой человеком дорожной инфраструктуры, например светофоров.

Проект реализуется в рамках гранта РНФ «Разработка моделей систем совместного восприятия и совместного управления дорожным движением с помощью технологий подключенного и  беспилотного транспорта». Руководитель — Александр Американов, доцент, ведущий научный сотрудник Учебной лаборатории САПР МИЭМ ВШЭ.

Для технологий подключенного и беспилотного транспорта по отдельности уже существуют инструменты для моделирования с высокой детализацией. Интеграция моделей двух групп технологий в единую систему автоматизированного проектирования, позволяющую изучать влияние оборудованных ими транспортных средств на макроскопические параметры транспортной системы, — задача, решение которой стоит перед передовыми инженерными школами мира.

Интегрированная среда моделирования подключенного и беспилотного транспорта CAVISE (Connected and Automated Vehicle Integrated Simulation Environment), разработанная научной группой Виталия Степанянца, позволяет объединить существующие общедоступные симуляторы (CARLA, SUMO, OMNeT++) и фреймворки (OpenCDA, Artery) за счет создания между ними интерфейсов для двухстороннего синхронизированного обмена результатами моделирования. Она впервые в мире позволяет одновременно учитывать детальное моделирование восприятия окружающей среды беспилотным транспортом и детальное моделирование распространения сигналов подключенного транспорта.

Сейчас научная группа подключенного транспорта дорабатывает интерфейс CAPI (CAVISE Application Programming Interface), позволяющий передавать данные между симуляторами, а также пользовательский интерфейс, который упрощает создание сценариев движения беспилотного транспорта. С помощью пользовательского интерфейса можно расположить объекты участников дорожного движения и инфраструктуры на интерактивной 3D-карте, задать характеристики и пути следования автомобилей, погоду. Это позволяет упростить процесс создания сценариев и сократить затраты времени для пользователей, в том числе на отработку сценариев.

Кроме того, исследователями разработан модуль для параллельного моделирования отдельных географических сцен в симуляторе CARLA.

«Итогом работ должны стать эксперименты, с помощью которых будет проведена оценка способности существующих сегодня моделей совместного восприятия управления улучшить безопасность и пропускную способность транспортных систем по сравнению с использованием обычного беспилотного транспорта, — говорит Виталий Степанянц. — Существующие модели совместного управления дорожным движением раньше тестировались только в идеальных условиях без потерь сигналов: предполагалась идеальная связь, где доставляется 100% сообщений от всех отправителей всем получателям. Мы же моделируем распространение сигналов с учетом окружающих препятствий и таким образом учитываем возможность потерь части (или всех) передаваемых сообщений в реальном сценарии».

Научная группа планирует разработать несколько важных инструментов: модель совместного восприятия, которая будет учитывать возможность потерь и задержек в передаче сигналов; датасет для обучения моделей совместного восприятия, который будет учитывать потери данных, передаваемых между участниками дорожного движения; модель совместного управления дорожным движением за счет доработки существующих моделей и переноса их в среду CAVISE, которая позволит учитывать машинное восприятие окружающей среды и потери при обмене данными.

В настоящее время идет активный набор в проекты группы Виталия Степанянца.