HEAVY.AI 、德國鐵路公司應用 NVIDIA Omniverse 建構數位孿生,試圖解決 5G 基站設置與鐵路營運自動化難題

2022.09.27 11:23AM
照片中提到了म,包含了數字孿生、數字孿生、英偉達全域、英偉達、模擬

在虛擬的世界中建構一個與真實世界趨近相同的環境,即是數位孿生的簡單定義,數位孿生可作為許多應用的基礎,例如當前的自駕車也正活用數位孿生建構的城市在安全的虛擬環境中進行訓練,同時在基礎建設與工程有相當大的幫助; NVIDIA 的合作夥伴 HEAVY.AI 與德國鐵路股份公司也正透過 NVIDIA Omniverse 建構數位孿生,分別用於解決 5G 基地台佈建,以及下一代安全、自動化鐵路營運的研究與開發。

HEAVY.AI 的 HeavyRF 借助數位孿生建構最佳化 5G 環境

▲借助 NVIDIA Omniverse 的物理模擬, HEAVY.AI 得以在數位孿生率先評估基地台的擺放

隨著 5G 逐漸普及,對於電信商卻是全新的挑戰,由於行動網路的使用人口基數增加,消費者對於訊號的覆蓋率、傳輸速度不斷提高,卻也使得電信業者需要增設基站,但一味增加基站數量卻又可能使訊號相互干擾,反而使體驗變差。

HEAVY.AI 則以 NVIDIA Omniverse 技術為基礎,開發為電信訊號分析的產品 HeavyRF ,先以 Omniverse 建構具備與真實世界相同物理特性的環境,再透過新世代 RTX GPU 的平行運算功能進行視覺模擬,同時透過 Omniverse RTX 渲染器進行 RTX 光線追蹤,將其轉化為對 RF 射頻訊號的模擬。 ,使電信商可在虛擬環境評估,不須再實際場域進行繁瑣的拆裝。

由於 5G 使用較高的頻段,初期 5G 佈署相較 4G LTE 需增設 300% 的基地台,同時站點耗電量也較 4G 高出 300% ,故如何有效配置基地台顯得相當重要; HeavyRF 借助數位孿生透過 GPU 加速分析與地球物理製圖,使電信商在數秒內即可測試無線電頻率的傳播情境,能夠更準確預估合理的基地台與微型基地台分布,降低時間與營運成本。

德國數位軌道計畫希冀在既有鐵軌建構安全且自動化的下一代鐵路營運模式

▲德國數位軌道計畫旨在不擴增軌道的前提使未來鐵路營運能夠安全且自動化

德國鐵路股份公司是西歐最大的鐵路路網營運商,旗下的德國數位軌道計畫( DSD )是以不增設新軌道的情況下提升鐵路的營運能力,目標是打造一個安全、自動化且具效率的下一代鐵路營運模式。

DSD 與 NVIDIA 在數位孿生的世界建構一個與德國等比例的數位孿生模擬,並在此環境模擬列車在鐵路網自動運行的情況,藉由加入真實物理原則的方式,包括行經城市與鄉村的軌道、來自車站月台量測結果與車輛感測器資訊等,使德國鐵路公司的鐵路網在虛擬世界重現。 DSD 也應用 NVIDIA Omniverse 建構 AI 數位孿生模型,用與開發感知與事故預防與管理系統,使鐵路列車能在運行過程感知異常情況並最出最佳決策。

為了建構如此龐大的數位孿生,自然需要複雜的工程,在此計畫透過特製的 3D 管道,將像是來自 Simens JT 生態系統建構的電腦輔助設計資料集,與 DSD 的高解析 3D 圖資、個是模擬工具串接,借助 Omniverse 與 USD 通用場景敘述框架,可將不同的資料來源連接與合併到共享的虛擬模型;同時 DSD 透過 NVIDIA OVX 系統執行數位孿生模型,即可不斷進行模擬並藉由持續投入實際環境的變化數據,使列車管理系統的各式 AI 模型品質能提升。

DSD 的目標是使下一代的鐵路營運能夠高度的自動化且安全,同時縮減列車班距,提升鐵道網路的乘載量,滿足客運與貨運需求,並藉此降低交通運輸業的碳足跡。

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