《自动驾驶编程原理与应用》课件 第9章 仿真测试

1主讲：黄炜自动驾驶编程原理与应用2第九章仿真测试知识点：了解Carla仿真平台基本概况，以及Carla仿真平台安装方式；掌握Carla运行以及中间件部署方法。重点：重点掌握Carla虚拟仿真环境下Autoware自动驾驶系统仿真调试和测试验证方法与流程。难点：独立解决代码报错等琐碎问题。自动驾驶编程原理与应用3引言仿真测试具有低成本、高效安全、可控可重复等显著优势，是一种常用于评估自动驾驶系统的闭环测试方法。通过构建高精度的车辆动力学模型、多模态传感器模型及交通场景的方式，仿真测试可以复现自动驾驶车辆与复杂交通环境之间的动态交互，从而高效评估自动驾驶系统在实时变化环境中的性能表现。4本章节目录9.1Carla仿真平台Carla安装Carla运行中间件部署9.2Autoware仿真测试59.1Carla仿真平台69.1Carla仿真平台Carla是一款专为自动驾驶系统的开发、训练和验证而构建的开源仿真平台。除了提供开源代码与通信协议外，CARLA还开放了专为此项目创建的数字化资产库（包括城镇布局、建筑模型、车辆模型等），所有资源均可自由使用。该平台具有高度灵活性，支持用户自定义传感器配置和环境条件设置，可完全控制场景中的所有静态与动态对象，并具备地图生成等功能。79.1Carla仿真平台Carla安装以0.9.8版本为例介绍Carla的安装方法。（1）下载Carla软件源码压缩包（CARLA_0.9.8.tar.gz），在终端输入以下命令：（2）解压Carla软件源码压缩包，在终端输入以下命令：$wget/carla-simulator/carla/releases/download/0.9.8/CARLA_0.9.8.tar.gz

$tar-xzfCARLA_0.9.8.tar.gz89.1Carla仿真平台Carla运行在终端输入以下命令启动Carla，出现如图所示Carla主界面：$cdCARLA_0.9.8$./CarlaUE4.sh

99.1Carla仿真平台Carla运行在Carla主界面下，可以通过键盘输入控制视角向上（Q键）、向下（E键）、向前（W键）、向后（S键）、向左（A键）和向右（D键）。109.1Carla仿真平台Carla运行Carla自身预置了多个城镇地图，同时官方还提供了附加地图（AdditionalMaps_0.9.8）。下载附加地图压缩包，在新建终端输入以下命令：$wget/carla-simulator/carla/releases/download/0.9.8/AdditionalMaps_0.9.8.tar.gz

119.1Carla仿真平台Carla运行在终端输入以下命令将下载好的附加地图压缩包移入Carla安装目录下的Import文件夹中，然后提取附加地图：$mvAdditionalMaps_0.9.8.tar.gz~/CARLA_0.9.8/Import/$cdCARLA_0.9.8$./ImportAssets.sh

129.1Carla仿真平台Carla运行以使用地图Town07为例，在终端输入以下命令进行更改地图：$python>>>importcarla>>>client=Carla.Client(‘localhost’,2000)>>>client.load_world('Town07')

139.1Carla仿真平台Carla运行Carla还可以通过修改参数设置来更改天气。以设定天气属性相关参数cloudiness、precipitation、fog_density为例，在终端输入以下命令获取仿真世界（world）并定义天气：>>>world=client.get_world()>>>weather=carla.WeatherParameters(cloudiness=100.0,precipitation=0.0,fog_density=10.0)>>>world.set_weather(weather)

149.1Carla仿真平台Carla运行参数cloudiness（取值范围为0至100）表示云量。当cloudiness值设为0时表示无云，而当cloudiness值设为100时表示天空完全被云覆盖。参数precipitation（取值范围为0至100）表示降水量。当precipitation值设为0时表示没有降雨，而当precipitation值设为100时表示大雨。参数fog_density（取值范围为0至100）表示雾气浓度，此属性只影响视觉传感器。159.1Carla仿真平台Carla运行参数precipitation_deposits（取值范围为0至100）表示道路积水量。当precipitation_deposits值设为0时表示完全没有积水，而当precipitation_deposits值设为100时表示道路完全被水覆盖。参数wind_intensity（取值范围为0至100）表示风强，范围0-100，控制风的强度。当wind_intensity值设为0时表示无风，而当wind_intensity值设为100时表示强风，风强会影响雨和树叶的效果。参数sun_azimuth_angle（取值范围为0至360）表示太阳方位角。169.1Carla仿真平台Carla运行参数sun_altitude_angle（取值范围为-90至90）表示太阳高度角。当sun_altitude_angle值设为-90时表示午夜，而当sun_altitude_angle值设为90时表示正午。参数fog_distance（取值范围为0至inf）表示雾气到视觉传感器的距离。参数wetness（取值范围为0至100）表示湿度，此属性只影响视觉传感器。179.1Carla仿真平台$cdPythonAPI/examples$pythonmanual_control.py

Carla运行使用快捷键Shift+Ctrl+T在终端新建标签，在新标签中输入以下命令运行官方示例出现如图所示Carla用户控制界面：189.1Carla仿真平台$pythonspawn_npc.py-n50

Carla运行在Carla用户控制界面下，可以通过键盘输入控制车辆的加速（W键）、制动（S键）和转向（A键和D键）。此外，Carla可以设置交通参与者数量。使用快捷键Shift+Ctrl+T在终端新建标签，以导入50个交通参与者（如车辆、行人、摩托车等）进行交互为例，在新建标签中输入以下命令：199.1Carla仿真平台中间件部署通过中间件Carla-Autoware-Bridge连接Carla仿真平台与Autoware自动驾驶框架，可在Carla仿真平台中搭建仿真环境，用于对基于Autoware开发的自动驾驶算法进行仿真测试。209.1Carla仿真平台$cd~$gitclone--recurse-submodules-bfix/rolenames/carla-simulator/carla-autoware.git$cdcarla-autoware$gitsubmoduleupdate--init中间件部署（1）安装中间件Carla-Autoware-Bridge并初始化，在终端输入以下命令：219.1Carla仿真平台$mkdir-pcatkin_ws/src$cdcatkin_ws$source~/autoware.ai/install/setup.bash$catkin_init_workspacesrc/中间件部署（2）创建工作空间并设置环境变量，在终端输入以下命令：229.1Carla仿真平台$rosdepupdate$rosdepinstall-y--from-pathssrc--ignore-src--rosdistro$ROS_DISTRO$catkin_make中间件部署（3）使用rosdep安装依赖项并对工作空间进行编译，在终端输入以下命令：239.2Autoware仿真测试$cdCARLA_0.9.8$./CarlaUE4.sh在Carla中运行Autoware时，需要先运行Carla，然后运行Autoware（包含Carla-Autoware-Bridge及其他节点）。为适配Autoware1.12.0版本，本教材以Carla0.9.8版本（Python2.7.17）为例进行说明。在终端输入以下命令启动Carla：249.2Autoware仿真测试$exportCARLA_AUTOWARE_ROOT=~/carla-autoware/autoware_launch$exportCARLA_MAPS_PATH=~/carla-autoware/autoware_data/maps$source$CARLA_AUTOWARE_ROOT/../catkin_ws/devel/setup.bash$exportPYTHONPATH=$PYTHONPATH:~/CARLA_0.9.8/PythonAPI/carla/dist/carla-0.9.8-py2.7-linux-x86_64.egg$roslaunch$CARLA_AUTOWARE_ROOT/devel.launch打开另一个终端输入以下命令启动Autoware（包含Carla-Autoware-Bridge及其他节点）：exportCARLA_MAPS_PATH=~/carla-autoware/autoware_data/maps的作用是通过设置环境变量指定点云地图加载路径。