Projekt READY vyvíjí a validuje adaptivního „digitálního řidiče“ – pravděpodobnostní modely lidského chování kalibrované na regionální a demografické rozdíly – pro virtuální testování vozidel budoucnosti. Cílem je urychlit bezpečné nasazení systémů ADAS a posílit důvěru v důkazy ze simulací při vývoji i homologaci. Projekt reaguje na skutečnost, že kritické situace jsou v reálném provozu vzácné a čistě fyzické testování nedokáže v rozumném čase a nákladech statisticky prokázat spolehlivost automatizovaných funkcí. Zatímco modely digitálních dvojčat vozidel, prostředí a infrastruktury rychle pokročily, lidskému faktoru – chování řidiče – se stále nevěnuje odpovídající pozornost, přestože zásadně ovlivňuje výsledky simulací ve smíšeném provozu.

READY propojí modely řidiče napříč úrovněmi věrnosti – od dopravních a scénářových simulací až po detailní modely ovládání vozidla a pre-crash fáze s vazbou na ergonomii. Většina témat disertačních prací řešených na ÚADI přímo či nepřímo předpokládá použití modelů řidiče; projekt proto vytvoří jednotnou metodiku, data a nástroje, aby tyto modely bylo možné kalibrovat a validovat vůči reálnému chování řidičů a nastavit je tak, aby lépe odpovídaly podmínkám provozu v České republice (a regionu střední Evropy).

Současný stav poznání

Evropská strategie bezpečnosti silničního provozu (Vision Zero) a nástup automatizovaných funkcí kladou důraz na prokazování bezpečnosti v široké paletě scénářů. V běžném provozu jsou však kritické události vzácné; spoléhat na „najetí“ potřebné statistiky by znamenalo miliardy kilometrů. Proto roste role scénářového a simulačního testování.

• Nedostatečnost fyzického testování: kritické situace jsou v reálném provozu málo časté, testování je drahé a pomalé.

• Smíšený provoz: autonomní systémy sdílejí silnice s lidmi, kteří se chovají variabilně a regionálně odlišně.

• Nedostatky norem: normy často vyžadují simulace, ale typicky nespecifikují, jak validovat použité modely chování řidičů ani prahové hodnoty přesnosti.

• Rostoucí potřeba uzavřené smyčky: reálné kritické situace vznikají interakcí – manévr autonomního systému vyvolá reakce okolních řidičů a ty zpětně ovlivní autonomní systém.

V praxi se používají deterministické modely (jediná reakce na daný podnět) i modely pravděpodobnostní (chování jako rozdělení). Pravděpodobnostní přístup je zásadní pro zachycení variability populace, kalibraci na demografické skupiny a regionální zvyklosti a pro odhad rizika ve smíšeném provozu.

Specifickou oblastí jsou bariérové zkoušky a biomechanika: rozhodnutí řidiče (brzdění, vyhýbací manévr) v pre-crash fázi ovlivňuje rychlost v nárazu i polohu a dynamiku posádky. Pro propojení virtuálního testování bezpečnostních systémů (např. AEB) s pasivní bezpečností je nutná konzistentní simulace řidič–vozidlo–posádka.

Jak funguje technologie adaptivního digitálního řidiče

READY zavádí modulární architekturu „digitálního řidiče“ se třemi vrstvami:

1. percepce a interpretace situace,

2. rozhodování a volba manévru,

3. řízení a ovládání vozidla. Nad tím stojí vrstva adaptace, která kalibruje parametry podle regionu, demografie a kontextu (město/dálnice, počasí, hustota provozu).

Klíčové principy

• Pravděpodobnostní popis: model generuje rozdělení reakcí (např. rozptyl časů reakce, preferované bezpečné odstupy, ochotu akcelerovat/brzdit).

• Uzavřená smyčka: chování digitálních řidičů a autonomních systémů se ovlivňuje v čase, čímž vznikají realistické interakce.

• Validace na více úrovních: trajektorie (makro), manévry a taktika, ovládání (mikro) + pre-crash biomechanika.

• Přenositelnost bude zajištěn vývojem v prostředí Python/Matlab/Simulink s možností exportu jako FMU (FMI 2.0).

Propojení se simulačními nástroji

V GT-SUITE bude digitální řidič využit pro virtuální kalibraci pohonu a dynamiky vozidla v realistických jízdních cyklech a manévrech. V Adams/Car (SmartDriver) bude sloužit pro detailní dynamiku podvozku, ovládací zásahy a stabilitu. V IPG CarMaker bude integrován do scénářového testování ADAS, včetně rozhraní FMI pro ko-simulace s externími modely vozidla, senzorů a řídicích algoritmů (obrázek 1).

Bariérové zkoušky a ergometrie

READY rozšíří řidičské modely o pre-crash fázi: predikce brzdění/uhýbání a odhad změny polohy posádky a napnutí pásu před nárazem. Výsledkem budou vstupy pro pasivní bezpečnost (nárazové pulsy, počáteční poloha, aktivní reakce posádky). V oblasti ergometrie bude digitální řidič doplněn o metriky pracovní zátěže a komfortu (např. frekvence zásahů, plynulost, subjektivní a objektivní ukazatele), aby bylo možné hodnotit „lidskost“ a přijatelnost chování automatů.

Případy použití v průmyslu

• Virtuální homologace a scénářové testování s kvantifikovanými akceptačními kritérii.

• Vývoj a ladění autonomních prostředků v prostředí smíšeného provozu – generování realistických konfliktů a interakcí v uzavřené smyčce.

• Kalibrace ADAS na regionální zvyklosti (odstupy, rychlosti, ochota pouštět, agresivita) pro zvýšení bezpečnosti i sociální přijatelnosti.

• Propojení aktivní a pasivní bezpečnosti: pre-crash brzdění mění vstup do bariérové zkoušky a počáteční stav posádky.

• Ergonomie a uživatelská zkušenost: hodnocení plynulosti, komfortu a „předvídatelnosti“ chování vozidel budoucnosti.

Standards

• FMI / FMU 2.0 (Ko-simulace)

• ASAM OpenDRIVE / OpenSCENARIO

• JSON (Parametrizace)/XML (Parametrizace)

Poděkování

Práce autorů vznikla za podpory projektu specifického výzkumu VUT FSI-S-26-8993.

Acknowledgments

The authors gratefully acknowledge funding from the Specific research on BUT FSI-S-26-8993. 

Realizace projektu je personálně zajištěna zapojením všech doktorandů ÚADI v řádné době studia a jejich školitelů. Tím je vytvořena dostatečná kapacita pro paralelní řešení dílčích úkolů (sběr a příprava dat, parametrizace modelů řidiče, implementace do simulačních nástrojů, validace a publikace). Zapojení školitelů současně garantuje metodické vedení, kontrolu kvality výstupů a návaznost na běžící disertační a diplomové práce.

Řešitelé projektu:

• Böhm Michael, Ing. 

• Fridrichová Kateřina, Ing.

• Frühbauer Jiří, Ing.

• Kocman František, Ing.

• Kučera Ondřej, Ing.

• Kudláček Petr, Ing.

• Otipka Václav, Ing.

• Poulíček Matěj, Ing.

• Repka Martin, Ing.

• Straka Tomáš, Ing.

• Ušiak Michal, Ing. 

• Vacula Jiří, Ing.

• Vondruš Jan, Ing.

• Dlugoš Jozef, Ing. Ph.D. 

• Kašpárek Jaroslav, Ing. Ph.D. 

• Kučera Pavel, doc. Ing. Ph.D. 

• Novotný Pavel, prof. Ing. Ph.D. 

• Píštěk Václav, prof. Ing. DrSc. 

• Porteš Petr, doc. Ing. Ph.D.

• Prokop Aleš, Ing. Ph.D. 

• Řehák Kamil, Ing. Ph.D. 

• Štětina Josef, prof. Ing. Ph.D.

• Vančura Jan, Ing. Ph.D. 

• Zeizinger Lukáš, Ing. Ph.D.