Bachelor's Thesis

Implementing an experimental vehicle into a virtual world for testing autonomous vehicles

Final Thesis 2.77 MB

Author of thesis: Marek Kaňok

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Pavel Kučera, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

Abstract:

This bachelor thesis addresses the implementation of an experimental vehicle into a virtual environment for autonomous vehicle testing. Currently, virtual testing of autonomous vehicle control systems represents a key alternative to time-consuming, financially demanding, and safety-critical real-world testing. The main objective of the thesis is the development and subsequent integration of a high-fidelity graphical model representing the actual experimental vehicle Skoda Enyaq iV of Institute of Automotive Engineering into a complex simulation environment. Within the practical part, a 3D vehicle model was developed in Blender, achieving high visual compliance, including its graphic design, with its real counterpart and full readiness for simulation deployment. Furthermore, a testing scene was designed using RoadRunner software. The functionality of the developed vehicle model was subsequently verified by implementation into a simulation toolchain connecting the Simulink environment with Unreal Engine. The resulting simulation confirmed correct behavior of the model, control capability of its elements, and the functionality of the entire simulation toolchain.

Keywords:

Virtual vehicle model, autonomous vehicle, Blender, simulation, Automated Driving Toolbox, Unreal Engine, virtual testing

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta: 1) Jaké byly hlavní technické problémy při převodu modelu z prostředí Blender do Unreal Engine a jak byly řešeny? Zodpovězeno 2) Jakým způsobem by bylo možné vytvořený model dále rozšířit o simulaci reálných senzorů vozidla? Zodpovězeno 3) Jaká jsou specifika použití prostředí RoadRunner a simulátoru CARLA? Zodpovězeno 4) Jakým způsobem by bylo možné ověřit fyzikální věrnost vytvořeného virtuálního modelu vůči reálnému vozidlu?Zodpovězeno Další otázky k závěrečné práci od členů komise: 1) Ohodnoťte časovou náročnost tvorby modelu. Zodpovězeno. 2) Nelze pro přenos dat mezi jednotlivými software využít AI nástroje? Zodpovězeno. 3) Lze zajistit vizualizaci světelného kužele světlometů vozidla? Zodpovězeno. 4) Unreal nepodporuje importu potřebných formátů geometrie? Částečně zodpovězeno. 5) Máte představu k čemu by bylo možné model dále využít? Jednalo by se o modely vyžadující rychlost reakce, nebo spíše pro "pomalé" simulace? Částečně zodpovězeno. 6) Porovnával jste jak moc hluboce model odpovídá realitě, např. za použití reálných fotek? Částečně zodpovězeno. 7) Setkal jste se s pojmem fúze senzorů? Vysvětlete pojem. Částečně zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
prof. Dr. Ing. René Pyszko (místopředseda)
Ing. David Svída, Ph.D. (člen)
Ing. Michael Böhm, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Janoušek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Pavel Kučera, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá implementací experimentálního vozidla Škoda Enyaq iV do virtuálního prostředí pro testování autonomních vozidel. Součástí práce je rešerše problematiky, vytvoření grafického modelu vozidla a ověření jeho funkčnosti v simulačním řetězci.

Student pracoval samostatně a průběžně konzultoval dosažené výsledky. Aktivně řešil problémy spojené s tvorbou dané práce.

Teoretická část poskytuje dostatečný přehled problematiky autonomních vozidel, senzorů a virtuálního testování. Slabší stránkou je místy příliš široký záběr rešerše, kdy některé pasáže o autonomním řízení mají pouze nepřímou vazbu na vlastní implementaci grafického modelu vozidla a občas se tam nachází drobné nejasnosti.

Pro řešení byly využity nástroje Blender, RoadRunner, Simulink a Unreal Engine. Vlastní přínos spočívá ve vytvoření a úpravě grafického modelu experimentálního vozidla a jeho úspěšné implementaci do simulačního řetězce.

Všechny cíle stanovené v zadání byly splněny. Byla provedena rešerše, vytvořen model vozidla a ověřena jeho funkčnost v prostředí pro testování autonomních vozidel.

Práce je přehledně členěna, graficky kvalitně zpracována a obsahuje vhodně zvolené obrázky. V textu se vyskytují pouze drobné formální a stylistické nedostatky.

Student prokázal schopnost samostatné technické práce a orientaci v moderních simulačních nástrojích. Výsledky práce jsou využitelné pro další simulace. Využití generativní umělé inteligence je v práci transparentně uvedeno. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Předložená bakalářská práce se zabývá implementací experimentálního vozidla do virtuálního prostředí určeného pro testování autonomních vozidel. Práce zahrnuje rešeršní část zaměřenou na problematiku autonomního řízení, simulačních prostředí a standardů používaných při virtuálním testování, dále praktickou část zaměřenou na tvorbu a implementaci grafického modelu vozidla a ověření jeho funkčnosti v simulačním řetězci.

Teoretická část práce poskytuje ucelený přehled problematiky autonomních vozidel, senzoriky, virtuálních prostředí a metod testování. Autor vhodně popisuje současně používané nástroje a standardy, zejména prostředí RoadRunner, Unreal Engine, CARLA a standardy ASAM OpenX. Rešerše je zpracována přehledně a vytváří dobrý základ pro praktickou část práce.

V praktické části autor vytvořil grafický model experimentálního vozidla Škoda Enyaq iV v prostředí Blender, přičemž model vykazuje vysokou míru vizuální shody s reálnou předlohou. Následně byl model implementován do prostředí Unreal Engine a propojen se simulačním řetězcem využívajícím MATLAB/Simulink a RoadRunner. Oceňuji zejména samostatné zvládnutí propojení několika softwarových nástrojů a správné nastavení exportních a transformačních parametrů modelu. Práce tak vykazuje zřetelný vlastní přínos autora.

Stanovené cíle práce byly splněny v plném rozsahu. Autor provedl rešerši dané oblasti, vytvořil funkční grafický model experimentálního vozidla a ověřil jeho implementaci a funkčnost v simulačním prostředí. Výsledky práce potvrzují použitelnost vytvořeného modelu pro další využití při testování autonomních systémů řízení.

Práce je logicky členěna a jednotlivé kapitoly na sebe vhodně navazují. Grafická úroveň práce je velmi dobrá, obrázky jsou kvalitní a vhodně doplňují text. Jazyková a stylistická úroveň je rovněž na dobré úrovni, pouze místy se vyskytují drobné stylistické nepřesnosti nebo méně vhodné formulace. Pozitivně hodnotím také transparentní uvedení využití generativní AI, která byla využita pouze podpůrně a v souladu s metodikou VUT.

Použité zdroje jsou relevantní, aktuální a správně citované. Autor pracuje převážně s odbornou literaturou a technickou dokumentací, přičemž citace odpovídají požadovanému stylu.

Předložená bakalářská práce splňuje platné požadavky, je zpracována pečlivě, má praktický přínos a prokazuje schopnost autora samostatně řešit technický problém v oblasti virtuálního testování autonomních vozidel. Cíle bakalářské práce byly bezezbytku splněny.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jaké byly hlavní technické problémy při převodu modelu z prostředí Blender do Unreal Engine a jak byly řešeny?
  2. Jakým způsobem by bylo možné vytvořený model dále rozšířit o simulaci reálných senzorů vozidla?
  3. Jaká jsou specifika použití prostředí RoadRunner a simulátoru CARLA?
  4. Jakým způsobem by bylo možné ověřit fyzikální věrnost vytvořeného virtuálního modelu vůči reálnému vozidlu?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová