一、產品概述
VTD（Virtual Test Drive）是由德國VIRES公司開發(fā)的自動駕駛及智能駕駛仿真測試平臺，現(xiàn)隸屬于海克斯康（Hexagon）工業(yè)軟件體系。該軟件專注于復雜交通環(huán)境的建模與仿真，覆蓋從道路網(wǎng)絡設計、動態(tài)場景配置到多傳感器仿真的全流程，支持自動駕駛系統(tǒng)在模型在環(huán)（MiL）軟件在環(huán)（SiL）、硬件在環(huán)（HiL）、駕駛員在環(huán)（DiL）及車輛在環(huán)（ViL）等V流程全階段的測試驗證。
VTD基于Linux平臺開發(fā)，提供高精度實時渲染能力，能夠模擬包括雨雪霧天氣、光照變化、路面反光等復雜環(huán)境效果，并支持完美傳感器和復雜的物理級傳感器仿真。其模塊化架構兼容多種國際標準，如ASAM OpenX系列標準（OpenDRIVE、OpenCRG、OpenSCENARIO等），軟件平臺開放，可靈活集成第三方工具，廣泛應用于汽車主機廠、零部件供應商及研究機構。
二、核心功能與技術特點
1、靜態(tài)道路環(huán)境建模
VTD提供圖形化的交互式路網(wǎng)編輯器Road Designer（ROD），可用作3D場景創(chuàng)建的基礎。支持用戶快速構建包含多車道、交通標志、信號燈等元素的復雜道路網(wǎng)絡，并同步生成符合OpenDRIVE標準的高精地圖。通過內置的3D模型庫和紋理資源，ROD可創(chuàng)建具有國家/地區(qū)特色的道路場景（如交通標志、綠化帶等），同時支持路面細節(jié)建模（如OpenCRG格式的微觀路面紋理）。
2. 動態(tài)場景配置
基于OpenSCENARIO標準，VTD的Scenario Editor支持路徑定義、自帶180+ 車輛模型庫，允許用戶定義動態(tài)交通行為，包括車輛軌跡、行人運動、交通流生成等。用戶在仿真過程中可實時通過腳本或圖形界面配置（時間/事件觸發(fā)）交通參與者的行為邏輯（如超車、變道、加速及緊急制動）。可模擬極端工況（如邊緣案例）以驗證自動駕駛系統(tǒng)的魯棒性。
3. 傳感器仿真
VTD支持完美級及物理級傳感器建模，針對于不同層級算法測試，可提供目標信息列表及原始數(shù)據(jù)，涵蓋攝像頭（Camera）、激光雷達（Lidar）、毫米波雷達（Radar）、超聲波雷達（USS ）等主流傳感器：
（1）基于VTD內置的完美傳感器，可用于毫米波/超聲波雷達目標級仿真，輸出目標信息列表，如目標ID、類型、屬性、距離、速度等，可驗證規(guī)控算法。
（2）攝像頭仿真
模擬真實相機的光學特性，包括鏡頭畸變（基于OpenCV參數(shù)或實驗擬合）、CMOS傳感器響應（RGB到YUV/RAW圖像數(shù)據(jù)轉換）、ISP后處理（自動曝光、白平衡調節(jié)）及噪聲效果（雨滴、光暈、圖像失真等）。此外，可生成語義分割圖與深度圖，為視覺算法提供標注數(shù)據(jù)。
（3）物理傳感器
- 激光雷達仿真
基于光線追蹤技術，生成點云數(shù)據(jù)并模擬多線束掃描特性，支持障礙物反射率、分辨率、天氣干擾等物理效應，可通過SDK自定義。
- 毫米波雷達仿真
基于PBR物理渲染特性，模擬點云信息，可設置天線增益圖譜、噪聲、失真、反射強度、天氣干擾等，可驗證雷達感知算法。
- 超聲波雷達仿真
基于光學追蹤進行SDK開發(fā)定義的物理模型，支持輸出超聲波FreeSpace自由空間點位的飛行時間/距離、坐標，可配置FOV和安裝位置、仿真頻率等。
4. 高精度渲染與實時仿真
VTD支持雨雪霧渲染，采用基于物理的渲染技術（PBR），實現(xiàn)高質量實時光影效果、動態(tài)天氣變化及復雜材質表現(xiàn)（如路燈/車燈仿真及反光、路面濕滑等）。其實時渲染引擎支持多顯示器同步輸出，并可通過云端部署進行大規(guī)模并行流程仿真，比實時仿真更快完成數(shù)十億次虛擬測試，顯著提升ADAS及AD系統(tǒng)測試效率。
5. 自動化測試支持與多平臺集成
VTD提供自動化測試工具鏈，通過開源Python實現(xiàn)自動化測試，也可以結合商用成熟的自動化測試軟件，如（Vector公司vTESTstudio、Synopsys公司TPT等），實現(xiàn)更加快速便捷的自動化測試。
此外，軟件支持故障注入（如鏡頭裂痕、噪點、污泥等）仿真，可用于故障注入功能安全測試。
其多傳感器仿真同步機制及開放式接口（如SDK），便于與車輛動力學模型（如DYNA4）、AI駕駛員算法及第三方測試平臺（如Vector ADAS HIL設備）集成，形成閉環(huán)測試系統(tǒng)。
三、典型應用場景
1. 自動駕駛算法開發(fā)與驗證
通過模擬復雜交通場景（如交叉路口擁堵、行人突然橫穿），驗證感知、決策與控制算法的可靠性。例如，利用語義分割圖像訓練目標檢測模型，或通過深度圖優(yōu)化距離估計算法。
2. 傳感器性能驗證
在虛擬環(huán)境中模擬復現(xiàn)真實相機的光學特性與噪聲，評估攝像頭在欠光/強曝光/對比度等極端條件下的成像質量，或測試激光雷達在雨霧天氣中的點云穩(wěn)定性。
3. 智能座艙測試
結合AR-HUD（增強現(xiàn)實抬頭顯示）仿真，模擬虛擬圖像與真實環(huán)境的融合效果。VTD基于開放架構和接口實時接收AR-HUD生成的影像圖層數(shù)據(jù)，并在渲染引擎中疊加顯示，驗證信息投射的準確性與實時性，以此實現(xiàn)智能座艙/智能網(wǎng)聯(lián)一體化測試。
4. 邊緣案例挖掘
利用云端并行計算能力，批量生成數(shù)百萬種罕見場景，加速發(fā)現(xiàn)自動駕駛系統(tǒng)的潛在風險，降低道路實測成本。
四、技術優(yōu)勢總結
1. 全鏈路仿真支持
覆蓋從靜態(tài)地圖構建、動態(tài)場景生成到傳感器數(shù)據(jù)輸出的完整流程，滿足MiL/SiL/HiL/DiL/ViL全階段測試需求。
2. 高逼真度與開放性
基于物理的傳感器模型與開放標準（OpenDRIVE/OpenSCENARIO），確保仿真結果與真實數(shù)據(jù)的高度一致，同時兼容行業(yè)主流HiL平臺（如Vector 等）。
3. 高效能計算架構
支持單機運行與云端分布式并行部署，可快速完成大規(guī)模場景測試，顯著縮短開發(fā)周期。
4. 行業(yè)應用廣泛性
已在奧迪、寶馬、奔馳及一汽、長安等國內外知名整車廠的ADAS/AD系統(tǒng)開發(fā)中成熟應用，并擴展至軌道交通與航空領域。
五、總結
VTD是使用廣泛的開放平臺，用于創(chuàng)建、配置和動畫化仿真環(huán)境以及用于ADAS和自動駕駛汽車的培訓、測試和驗證的場景。VTD憑借其全面的功能模塊、高精度仿真能力及靈活開放的集成特性，已成為自動駕駛開發(fā)領域的核心仿真工具之一。隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術的快速發(fā)展，VTD將持續(xù)優(yōu)化云端協(xié)同與AI數(shù)據(jù)驅動的測試方案，為行業(yè)提供更高效、安全的虛擬驗證平臺。
北匯信息作為海克斯康的重要合作伙伴，借助VTD虛擬場景仿真優(yōu)勢，結合北匯信息的總線仿真及系統(tǒng)集成測試經驗，為客戶提供優(yōu)質的智能網(wǎng)聯(lián)測試解決方案、測試系統(tǒng)和服務。
