Unreal Engine -ohjelmiston käyttö autoteollisuudessa: Autonomisen ajamisen simuloinnin soveltuvuus pelimoottorilla

Abstract

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on selvittää peliteollisuudesta tunnetun Unreal Engine ohjelmiston soveltuvuutta autonomisen ajamisen simulointiin autoteollisuudessa. Työssä selvitetään autonomisen ajamisen simuloinnin keskeisimpiä kysymyksiä autoteollisuuden tutkimuksen ja kehityksen näkökulmasta sekä esitellään ja arvioidaan kehitysehdotuksen käyttökelpoisuutta simuloinnin parantamiselle. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena. Työ alkoi esittelemällä Unreal Engine -ohjelmistoa ja sen käyttökohteita autoteollisuudessa. Tämän jälkeen käytiin läpi autonomista ajamista ja sen simulointia. Lisäksi vastattiin kysymyksiin, miksi pelimoottoreita (engl. game engine) käytetään autonomisen ajamisen simulointiin ja miten Unreal Engine alustalle adoptoitu CARLA-simulointiohjelmisto erottuu muista vaihtoehtoisista simulaattoreista. Työssä havaittiin, että autovalmistajat ovat niukasti tai eivät ole lainkaan jakaneet tietoa julkisuuteen autonomisen ajamisen kehitykseen käyttämistään ohjelmistoista tai niiden tuottamista tuloksista. Seuraavaksi selvitettiin, miten Unreal Engine pelimoottorina soveltuu autonomisen ajamisen simulointia varten painottaen simuloinnin deterministisyyttä. Työn lopuksi esiteltiin simuloinnin parantamista varten sensoreiden olosuhteiden realistista simulointia peittokuvan (engl. overlay) avulla, joka estää sensorin näkyvyyttä lisäämällä likaa ja sadetta simuloivan peittokuvan värikameran päälle. Kehitysehdotuksen käyttökelpoisuutta arvioitiin visuaalisesti. Työn selvityksen perusteella voidaan todeta Unreal Enginen pitkään kehitettyjen peliteknologioiden mahdollistavan sen monet nykyiset käyttökohteet autoteollisuudessa, jossa reaaliaikaiselle grafiikkaohjelmistolle on suuri tarve uusimpien teknologioiden kehittämiselle. Työn selvitys osoittaa pelimoottorien tarjoavan simulointiratkaisuja, jotka vastaavat autonomisen ajamisen simuloinnin asettamia tarpeita sen kehittämiselle ja testaamiselle. Tämän lisäksi saatiin selville, että autonomisen ajamisen simulointi pelimoottorilla ei ole aina determinististä ja sitä tulee arvioida eri simulointitapauksissa tapauskohtaisesti. Epädeterministisyyden suurimpana syynä oli simulaation ajoneuvojen törmäykset ja laitteiston resurssinkäyttö. Tässä työssä esitelty kehitysehdotus simuloinnin parantamiselle osoittautui lupaavaksi. Peittokuvan avulla onnistuttiin vähentämään kameran näkyvyyttä ja kuva vaikutti realistisemmalta. Kandidaatintyön laajuuden rajoitteissa peittokuvan arviointi jäi vain spekulatiiviselle tasolle, eikä toimivuutta pystytty todentamaan oikeassa simulointiympäristössä.