自动驾驶仿真平台概述

文章目录

自动驾驶仿真平台概述

1. 前言

梳理各大仿真平台的主要功能以及自动驾驶领域仿真标准。

2. 51 Sim-One平台

51Sim-One Cloud是一款集静态和动态数据导入、测试场景案例编辑、目标级传感器仿真、动力学仿真、可视化、测试与回放等一体化的自动驾驶仿真与测试云平台。

静态场景

51Sim-One Cloud支持导入标准OpenDrive1.4格式的地图文件来自动构建静态场景，同时51WORLD也有独立自研场景构建软件World Editor，能够快速地从无到有创建基于OpenDrive的路网，或者通过点云数据或地图影像等真实数据来还原路网信息。

动态场景

51Sim-One Cloud内置的案例编辑器可以用来创建多种不同类型的测试案例。51Sim-One Cloud也支持导入多种途径采集的真实数据，如车侧采集的数据、路侧采集的数据、无人机采集的数据来生成数据驱动案例。用户也可以通过导入标准OpenSCENARIO格式的动态场景文件来生成OpenSCENARIO测试案例。

案例库

51Sim-One Cloud内置一系列危险工况案例库以及行业标准案例库，可用于自动驾驶算法的快速测试。

传感器仿真

51Sim-One Cloud支持目标级传感器的仿真。

控制系统仿真

51Sim-One Cloud提供丰富的接口来对接您的控制系统，包括但不限于LCM、Protobuf的接口、规划、融合算法、方向盘、模拟器等人工驾驶输入。51Sim-One Cloud支持多种对接方式，您可以选择只接入感知系统进行目标识别和预测的测试，也可以选择直接跳过感知系统从决策系统输入接入，或者将两者同时接入进行整体测试与训练。

动力学仿真

51Sim-One Cloud提供了一套自研的动力学系统，可以自定义车辆动力学的各种参数，包括车辆的外观、尺寸，以及动力总成、轮胎、转向系统与悬挂特性等。

3. Virtual Test Drive

VTD (VirtualTest Drive)是德国 VIRES公司开发的一套用于ADAS，主动安全和自动驾驶的完整模块化仿真工具链。VIRES已经于2017年被MSC软件集团收购。VTD目前运行于Linux平台，它的功能覆盖了道路环境建模、交通场景建模、天气和环境模拟、简单和物理真实的传感器仿真、场景仿真管理以及高精度的实时画面渲染等。可以支持从SIL到HIL和VIL的全周期开发流程，开放式的模块式框架可以方便的与第三方的工具和插件联合仿真。VIRES也是广泛应用的自动驾驶仿真开放格式OpenDrive,OpenCRG和OpenScenario的主要贡献者，VTD的功能和存储也依托于这些开放格式。VTD的仿真流程主要由路网搭建，动态场景配置，仿真运行三个步骤组成。

VTD 提供了图形化的交互式路网编辑器RoadNetwork Editor (ROD)，在使用各种交通元素构建包含多类型车道复杂道路仿真环境的同时，可以同步生成 OpenDrive高精地图。在动态场景的建立上，VTD提供了图形化的交互式场景编辑器ScenarioEditor，提供了在 OpenDrive基础上添加用户自定义行为控制的交通体，或者是某区域连续运行的交通流。无论是SIL，还是 HIL，无论是实时还是非实时的仿真，无论是单机还是高性能计算的环境，VTD都提供了相应的解决方案。VTD运行时可模拟实时高质量的光影效果及路面反光、车身渲染、雨雪雾天气渲染、传感器成像渲染、大灯光视觉效果等。

3.1 静态场景文件

ROD进行路网编辑后保存的文件格式为.tdo，可以通过菜单中的generate选项选择Database生成.osgb文件，再点击OpenDRIVE生成.xodr文件。这两个文件包含了道路信息和道路相关的元素信息，之后在使用SE创建场景的时候会用到这两个文件。

3.1.1 tdo文件

保存ROD项目时生成的文件，是ROD项目的可编辑模式。重新编辑项目时通过在路径里打开.tdo文件进行编辑。

3.1.2 osgb文件

通过ROD项目生成的贴图与路面纹理文件(街景)，导出Database时生成。包括了大量不影响车辆行驶的元素。不可在VTD中编辑。

3.1.3 xodr文件

通过ROD项目生成的道路信息文件，内容包括了所有路段在路面设置界面里定义的信息（包括长度信息，宽度信息，车道线信息）。不可编辑，可以编码。.xodr文件同.xml文件一样遵循Opendrive的路面定义标准。如下图所示：

图7

在生成两侧各有三条lane的道路时，会产生如下图所示xodr文件。

3.2 动态场景

VTD中的Scenario Editor模块在静态场景的基础上布置动态场景（交通参与者的动作以及交通设施的动态信号）。

3.3 软件功能

关于软件功能和主要操作可以参考链接中的软件操作说明书。

4. 仿真标准

OpenDRIVE定义了一种静态道路网的存储格式，其可以对仿真中车辆道路环境进行描述，如道路位置，道路形状，道路连接形式以及道路逻辑等，文件以**.xodr为拓展格式。OpenCRG提供道路表面信息描写，如柏油马路或砖瓦路等，文件以.osgb为拓展格式。OpenDRIVE和OpenCRG相结合可以构建完全仿真静态场景。OpenSCENARIO提供仿真场景中动态场景的描述，如车辆和行人等交通参与者的行为**，文件后缀为**.xosc**。

OpenDRIVE和OpenCRG只包含静态内容。要添加动态内容，需要OpenSCENARIO。这三个标准结合起来，提供了一个包含静态和动态内容的交通模拟的情景驱动描述。

4.1 OpenDRIVE

OpenDRIVE格式是以可扩展标记语言(XML)为基础，文件后缀为.xodr格式的描述道路及道路网的通用标准。存储在OpenDRIVE文件中的数据描述了道路的几何形状以及沿线的特征并且定义了可以影响交通逻辑的其他元素，例如车道和信号灯。

OpenDRIVE文件中描述的路网可以是人工建立的虚拟道路网络，也可以是通过真实道路信息生成的。OpenDRIVE的主要目的是提供一种可用于仿真模拟的道路网络描述，并且可以使得这些道路以及道路网的描述可以在仿真平台或仿真软件中被自定义或改变。

4.2 OpenCRG

OpenCRG用来描述道路表面的后缀为.osgb格式的文件。在OpenDRIVE中可以引用OpenCRG创建的数据。无论是OpenDRIVE还是OpenCRG，都不包含有关路面视觉表现的数据。所以利用OpenCRG，可以对详细的路面属性进行建模。

4.3 OpenSCENARIO

OpenSCENARIO是定义了仿真场景的动态内容（如交通参与者的行为）后缀为.xosc格式的文件。静态场景部分（如道路网）不是OpenSCENARIO的一部分，但可以引用静态场景。

OpenSCENARIO定义了一个数据模型和一个派生的文件格式，该文件用于描述用于驾驶和交通模拟器，以及汽车虚拟仿真开发、测试和验证的场景。OpenSCENARIO的主要用途是描述复杂的、同步的、涉及多个实体实例（如车辆、行人和其他交通参与者）的动作。场景的描述可以基于驾驶员的行为（例如，车道变更）或轨迹得出。该标准通过定义层次元素提供了场景的描述方法，从这些元素中构建了场景、其属性和关系。