Apollo與Carsim/TruckSim合作進行聯合仿真

1.背景

模擬在自動駕駛研發中扮演著重要角色，它能夠大幅提高研發效率，並為演算法的可靠性提供保障。百度Apollo系統作為一個優秀的開源平台，非常適合有意學習自動駕駛的朋友進行研究。此外，Carsim/Trucksim是備受推崇的經典汽車動力學模擬工具。

本文介紹了透過Apollo和Trucksim的聯合，實現本地即時模擬的方法。適合初學者建構模擬平台並研究Apollo系統。

2. 架構設計

Apollo工程的核心程式碼是用C 實現的。 Trucksim的常用介麵包括simulink、Python和C語言。本文將先介紹Apollo、simulink和Trucksim聯合模擬的架構，並討論此模擬系統的問題。接下來，將重點討論Apollo和Trucksim的聯合模擬。

2.1 Apollo, simulink和Trucksim方案

Simulink和Apollo可以透過ROS進行通訊。由於Apollo的訊息資料格式是protobuf，而Simulink的ROS工具只支援標準的ROS訊息（ROS msg），因此可以在Apollo中加入一個格式轉換的節點來實現相容。關於Simulink召喚Trucksim的方案，網路上有許多資源可供參考，就不再詳述了。

simulink方案圖

2.2 Apollo，rosbridge和Trucksim方案

建立QT工程和Apollo工程之間的websocket通訊。在Apollo工程中，透過增加rosbridge（或cyber_bridge）模組來實現ros訊息（或cyber訊息）與websocket的互轉。 QT工程作為websocket客戶端使用C 實現，並呼叫Trucksim的動態函式庫，實現即時運行Trucksim的功能。

rosbridge方案圖

3. 功能實作

3.1 Apollo, simulink與Trucksim方案

3.1.1 Simulink設定

Simulink的工具包中有ROS的支援包，設定ROS網路位址如圖2所示。 Hostname/IP Address和Port分別為ROS_MASTER_URI的位址和連接埠號碼，在上面的通訊機制中有說明。

設定ROS網路位址

ROS subscriber接收interface的訊息，因此Topic, Message type, Sample time要與interface中程式相對應。

設定ros subcribe

為了方便偵錯驗證，現在MATLAB端啟動ROS。設定流程如下：

MATLAB設定的指令：

>> setenv('ROS_MASTER_URI','http://192.168.103.122:11311')>> setenv('ROS_IP','192.168.103.198')>> rosinit('192.168.103.122')

3.1.2 TruckSim設定

設定介面

Trucksim是嚮導式編程，參數配置介面：卡車選擇5A Tractor(SS_SSS)，具體參數見圖3.控制介面：Models選擇simulink。

主介面

#輸入參數設定介面

輸出參數設定介面

3.2 Apollo, rosbridge與Trucksim方案

#3.2.1 apollo設定rosbridge

##rosbridge安裝網路教學課程較多，本文不再贅述。

使用方法如下：

cd ros_pkgs_ws

catkin_make

啟動rosbridge

source /apollo/ros_pkgs_ws/devel/setup.bash

PATH=/usr/local/miniconda2/bin:$PATHroslaunch rosbridge_server rosbridge_websocket.launch

#3.2.1 Qt工程設定說明

3.2.1.1 Qt和CMake版本資訊

3.2.1.3 Apollo工程和QT工程的介面定義

###### ####/apollo/trucksim/pose###

{"op":"publish","topic":"/apollo/tucksim/pose","msg": {"header": {"timestamp_sec":1572253610.76292, "sequence_num":77}, "trucksimpose": {"XCG_TM":30.9964522249, // 单位：m "YCG_TM":0.657853758823, // 单位：m "ZCG_TM":1.00644079555, // 单位：m "YAW":-0.015505948987, // 单位：rad "VX":7.81497285565, // 单位：m/s "STEER_SW":2.84450684087, // 单位：rad "AV_Y":0.133153549217, // 单位：rad/s "GEARSTAT":5.0, // 无单位 "XCG_TM2":22.5890979801, // 单位：m "YCG_TM2":-0.471483304991, // 单位：m "ZCG_TM2":2.08466406388, // 单位：m "YAW_2":-0.0253130178796, // 单位：rad "VY":0.326368169782, // 单位：m/s "DISTANCE":31.0034324244, // 单位：m "DELTA_YAW":-0.015505948987, // 单位：rad "DISTANCE_2":22.5940178822, // 单位：m "DELTA_YAW_2":-0.0253130178796 // 单位：rad/s } }}

4. 使用心得

1. TruckSim模型离散时间补偿设置为0.001s，即模型更新频率为1000hz，选择每个步长更新两次的积分方法（如：AM-2, RK-2等）。

注释：
1）真车是一个高阶非线性连续系统，TruckSim通过固定时间步长离散系统来模拟真车，当模型步长选择较大时（如之前设置的0.01s），模型较不准；TruckSim模型是由悬架系统-动力系统-转向系统-制动系统-轮胎模型-空气动力学等系统构成的复杂系统，当其中一个或多个系统因为时间步长太大而很不准时，就会出现车抖动比较明显的现象。

2）模型更新频率设为1000hz是TruckSim官网推荐的，经验证，这个频率能解决车抖动问题。

2. 接口线程加载频率用定时器控制，加载调用simfile.sim，license和DLL的频率设置为1000hz，与Trucksim模型离散步长一致。

注释：
受3中积分方法决定，当选择每个步长更新两次的积分方法，VS_EXT_EQ_IN和VS_EXT_EQ_OUT更新频率是加载频率的2倍，为2000hz。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/8QNp5iQebE3lPJzEgq_bOA

以上是Apollo與Carsim/TruckSim合作進行聯合仿真的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！