ApolloとCarSim/TruckSimの共同シミュレーション

この記事は、Heart of Autonomous Driving の公開アカウントから許可を得て転載したものです。転載については出典元にお問い合わせください。

1. 背景

シミュレーションは自動運転の研究開発において重要な役割を果たしており、研究開発の効率を大幅に向上させ、アルゴリズムの信頼性を保証することができます。 Baidu Apollo システムは、自動運転を学びたい人に適した優れたオープンソースプラットフォームです。 Carsim/Trucksim は、古典的な車両ダイナミクスシミュレーションツールです。

本日は、Apollo と Trucksim を組み合わせてローカルリアルタイムシミュレーションを実現する方法についてご紹介したいと思います。このドキュメントは、シミュレーションプラットフォームを構築し、アポロシステムを学習する初心者に適しています。

2. 建築設計

Apollo プロジェクトのコアコードは C++ で実装されています。Trucksim でよく使用されるインターフェイスは、simulink、python、C です。この記事では、まず、Apollo、simulink、Trucksim の共同シミュレーションのアーキテクチャと、このシミュレーションの欠点について説明します。 Apollo と Trucksim の共同シミュレーションについてお話しましょう。

2.1 Apollo、Simulink、Trucksimソリューション

Simulink と Apollo は ROS を介して通信できます。Apollo のメッセージデータ形式は protobuf であり、Simulink の ROS ツールは標準の ROS msg のみをサポートしているため、Apollo に形式変換ノードを追加できます。 Simulink を使用して Trucksim を呼び出す方法についてはオンラインリソースが多数あるため、詳細には触れません。

Simulink ソリューション図

2.2 Apollo、rosbridge、Trucksimソリューション

QT プロジェクトを作成し、Websocket を介して Apollo プロジェクトと通信します。Apollo プロジェクトに rosbridge を追加して (Apollo 5.0 以降のバージョンでは cyber_bridge を使用)、ros メッセージ (または cyber メッセージ) と Websocket 間の変換を実現します。 QT プロジェクトは、Websocket クライアントの役割を果たします。 QT は C++ で実装されており、Trucksim の動的ライブラリを呼び出して、Trucksim をリアルタイムで実行する機能を実現します。

ロズブリッジ解図

3. 機能実装

3.1 Apollo、Simulink、Trucksimソリューション

3.1.1 Simulinkの設定

Simulink ツールキットには ROS サポートパッケージが含まれています。ROS ネットワークアドレスの構成を図 2 に示します。ホスト名/IP アドレスとポートは、それぞれ ROS_MASTER_URI のアドレスとポート番号であり、上記の通信メカニズムで説明されています。

ROSネットワークアドレスを設定する

ROS サブスクライバーはインターフェースからメッセージを受信するため、トピック、メッセージタイプ、サンプル時間はインターフェース内のプログラムに対応している必要があります。

ROS サブスクリプションの設定

デバッグと検証を容易にするために、MATLAB 側で ROS が起動されるようになりました。設定プロセスは次のとおりです。

MATLAB セットアップ手順:

 >> 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 トラックシムの設定

設定インターフェース

Trucksim はウィザードベースのプログラミングプログラムです。パラメータ構成インターフェイス: トラックの場合は 5A Tractor (SS_SSS) を選択します。具体的なパラメータについては、図 3 を参照してください。制御インターフェイス: モデルの場合は simulink を選択します。

メインインターフェース

入力パラメータ設定インターフェース

出力パラメータ設定インターフェース

3.2 Apollo、rosbridge、Trucksimソリューション

3.2.1 apollo での rosbridge の設定

rosbridge のインストールに関するオンラインチュートリアルは多数あるため、この記事では詳細には触れません。

使い方は次のとおりです:

ros_pkgs_ws をCDに追加

キャットキンメイク

rosbridgeを開始

ソース /apollo/ros_pkgs_ws/devel/setup.bash

PATH=/usr/local/miniconda2/bin:$PATH

roslaunch rosbridge_server rosbridge_websocket.launch

3.2.1 Qtプロジェクトの設定手順

3.2.1.1 Qt と CMake のバージョン情報

3.2.1.3 アポロ計画とQT計画のインターフェース定義

/アポロ/トラックシム/ポーズ

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4. ユーザーエクスペリエンス

TruckSim モデルの離散時間補正は 0.001 秒に設定され、つまりモデル更新頻度は 1000 Hz となり、ステップごとに 2 回の更新を行う積分方法 (AM-2、RK-2 など) が選択されます。

注:
1) 実車は高次の非線形連続システムです。TruckSim は、固定時間ステップ離散化システムを通じて実車をシミュレートします。モデルのステップサイズが大きい場合 (事前に設定した 0.01 秒など)、モデルの精度は低下します。TruckSim モデルは、サスペンションシステム、パワーシステム、ステアリングシステム、ブレーキシステム、タイヤモデル、空力などのシステムで構成される複雑なシステムです。これらのシステムの 1 つ以上が大きな時間ステップのために不正確になると、車両の揺れがより顕著になります。

2) モデルの更新頻度は、TruckSim 公式サイトで推奨されている 1000hz に設定されています。この頻度で車両の揺れの問題を解決できることが実証されています。