Siemens Simcenter Prescan ｜ 自動駕駛與 ADAS 模擬驗證平台
虛擬模擬時代來臨！Siemens Simcenter Prescan 是專為先進駕駛輔助系統（ADAS）與自動駕駛（AD）打造的頂級模擬平台 。捷策動能提供完整的導入、建構與整合顧問技術服務，協助您的開發團隊重現長尾邊界場景，在虛擬環境中實現零風險的軟硬體高效迭代 。
核心定位：貫穿完整開發 V-Cycle
自動駕駛車輛的複雜度呈指數成長，Prescan 支援完整的 V-Cycle 開發流程，在設計、測試、驗證各階段提供從「完整交通網路」到「元件級」的一致模擬環境 。
| 開發階段 | 平台工程應用方式 |
|---|---|
| Model-in-the-Loop (MIL) | 於純模型階段快速驗證算法與控制邏輯。 |
| Software-in-the-Loop (SIL) | 實際軟體代碼（Code）於虛擬環境中執行與全面回歸。 |
| Hardware-in-the-Loop (HIL) | 將物理級合成感測訊號注入或投影至實體 ECU 控制器。 |
| Vehicle-in-the-Loop (VIL/VeHIL) | 結合實車（置於轉鼓測試台）與虛擬交通進行整車級驗證。 |
模組化架構與四步驟工作流程
Prescan 擁有直覺、開放的核心軟體架構，讓工程師僅需透過簡單的四步驟，即可完成端到端的閉迴路模擬：
1 建構環境
以GIS／OpenDRIVE／OSM 匯入道路，放置建築、交通標誌與道路使用者。
2 加入感測器
為自車配置相機、雷達、光達等感測器並設定安裝位置與參數。
3 建立模型
於 Compilation Sheet 自動產生 Simulink 介面，撰寫感知與控制邏輯。
4 執行與分析
執行模擬、3D Viewer 可視化、批次測試與結果資料分析。
Prescan 軟體核心四大模組
GUI 場景編輯器
拖放式編輯，圖形化建立道路、交通、感測器與 3D 環境 。
Compilation Sheet
自動生成 MATLAB / Simulink 介面，無縫連結場景、感測器與控制模型 。
Simulink 控制層
在您熟悉的環境設計感知、融合、規劃與控制算法 。
3D Visualization Viewer
即時 3D 可視化呈現，支援相機視角變換與感測器覆蓋範圍回放 。
三大功能亮點
1. 高度參數化的豐富模擬場景
環境與交通流是演算法的試金石。Prescan 提供強大且完全參數化的場景建構能力 ：
I. 道路與環境建構
支援圖形化搭建直線、彎道、交叉路口、環島、匝道與隧道 。支援 OpenDRIVE、OpenStreetMap (OSM) 與 GIS 數據直接匯入，完美重建真實世界路網 。路面材質更包含摩擦係數與反射特性，供物理感測器精準運算 。
II. 多元交通流與極化工況遍歷
可彈性放置轎車、卡車、機車及易受傷道路使用者（VRU，如行人、自行車、輪椅） 。
- 內建自動交通生成器（ATG）：一鍵依車道與密度填充邏輯車流 。
- 工況遍歷與 DOE 優化：可將車速、TTC、橫向偏移量設為變數，結合 HEEDS 工具自動遍歷，一次產生數百至數千個批次測試矩陣，精準搜出最惡化工況 。
III. 動態天候與光照重現
自由調整日夜時間、太陽方位角，並能與物理級感測器耦合，逼真重現大雨、濃霧、積水路面反射、車燈眩光與逆光等挑戰性長尾工況 。
IV. 內建 86 個標準法規測試場景庫
隨附完整參數化的黃金基準法規庫，在實車認證前進行虛擬預測試，大幅降低路測失分與失敗風險 。
2. 三層級逼真感測器模型庫
Prescan 提供自動駕駛所需的完整感測器陣容（相機、雷達、光達、超音波、GNSS/IMU） 。核心亮點在於其創新的三層級逼真度設計，讓工程師能在「計算成本」與「物理真實性」之間取得完美平衡 ：
第一層，Ground-Truth（理想感測器）
特點：無雜訊，直接輸出完美的物件清單（位置、相對速度、分類）與車道線幾何（TIS / AIR / ALMS）。
應用：計算極輕量，適合開發早期快速驗證決策與控制邏輯。
第二層，Probabilistic（機率感測器）
特點：在偵測層依距離、遮擋率疊加統計式的漏檢（False Negative）、誤檢（False Positive）與隨機量測雜訊。
應用：以較低計算成本，在接近實機的隨機誤差工況下，考驗感知融合演算法的魯棒性。
第三層，Physics-Based（物理級感測器）
特點：利用 GPU 射線追蹤技術（Ray-Tracing），模擬電磁波與光線在三維空間中的真實傳播、反射、多徑與散射行為，輸出最底層的原始訊號。
應用：高逼真度，為 HIL 測試與感知深度學習網絡（感知算法研發）提供關鍵資料。
感測器規格與輸出深度解析
📸 視覺相機模型（Camera）
支援單目、立體、魚眼、環景與PB物理級相機 。可自訂像素、畸變參數，重現動態範圍（HDR）、鏡頭眩光與夜視效果 。
完美合成資料輸出：同一台物理相機可同步輸出 RGB 影像、深度圖（Depth Map）、光流以及具備像素級完美 Ground-Truth 的語義分割（Semantic Segmentation） 。免人工標註，大幅降低感知算法的訓練成本 。
📡 毫米波雷達模型（Radar）
以 FMCW 調頻連續波量測距離、方位角與相對都卜勒速度 。PB 物理雷達精準模擬旁瓣天線方向圖、目標角度材質反射截面積（RCS）及多徑、地面雜波干擾 。
輸出形式：偵測點雲、距離-相對速度圖（RD Map）及原始 I/Q 訊號 。
🚨 雷射光達模型（Lidar）
支援機械旋轉式、固態式與 MEMS 光達，可配置 16 / 32 / 64 / 128 等不同線數通道 。PB-Lidar 採逐光束射線追蹤，結合雨霧衰減，依材質反射率回傳幾何點雲 。
輸出形式：帶強度的高密度 3D 點雲、距離影像與物件分割 。
3. 強大的開放式協同與自動化架構
Prescan 具備極佳的軟體開放性，能與汽車產業與開源生態系的各類工具無縫整合 ：
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MATLAB / Simulink 深度整合：透過 Compilation Sheet 自動生成致動器 I/O 介面區塊，直接執行閉迴路模擬並支援 Stateflow 狀態機控制 。
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C / C++ API 與自訂模型：可直接整合既有的量產級 ECU 產品代碼，或編譯為獨立的 SimCpp 執行檔以獲得超高效率的模擬速率 。
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Python 自動化流水線：透過 Python 介面實現完全程式化的場景批次修改、自動化執行、數據擷取與 KPI 後處理，並可無縫串接 PyTorch / TensorFlow 深度學習框架與 CI/CD 回歸測試 。
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FMI / FMU 標準協同：支援 Functional Mock-up Interface 業界標準，可黑盒匯入第三方車輛動力學模型（如 CarSim、Amesim FMU）或動力/電池子系統模型，保護供應商智慧財產權（IP） 。
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軟體棧與專業微觀交通流整合：
- AD 軟體棧：可作為開源或自研 AD 框架（如 ROS / ROS 2、Baidu Apollo、Autoware）的虛擬世界與高逼真感測器訊號來源 。
- 交通模擬器：支援透過插件與 PTV Vissim、SUMO、Aimsun 微觀交通模擬器聯動，兼顧宏觀交通真實性與微觀感知細節 。
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Unreal 遊戲引擎渲染：透過 WorldViewer 與 Unreal 引擎深度融合，提供電影級的高品質材質、動態光照與擬真天候效果，極大化提升視覺感知演算法的訓練效能 。
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V2X 通訊協同模擬：內建 V2X 插件，可模擬車對車（V2V）與車對路側基礎設施（V2I）的通訊延遲、丟包與覆蓋範圍，完美驗證路口防碰撞、施工區預警與協同車隊（Platooning）控制 。
導入效益與企業價值總結
導入 Siemens Simcenter Prescan 平台，將為研發團隊帶來六大核心工程效益 ：
更快
虛擬迭代結合批次與 Prescan360 雲端並行模擬（彈性調度 Azure 算力），大幅縮短自動駕駛驗證週期 。
更安全
危險工況與高風險長尾極限邊界場景，在虛擬環境中重現測試，達到絕對的「零風險」 。
更省
以高效的虛擬模擬有效補充並精簡實車路測，大幅削減硬體、場地與測試人力成本 。
更全面
三層級感測器模型配合 86 個隨附標準法規場景，提供最全面、覆蓋完整 ODD 的自動化驗證環境 。
可重現
場景完全參數化，測試過程 100% 可重現、可回溯，消除路測偶發性故障難以復現的痛點 。
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