我們前面介紹過(guò)一些仿真器，也提過(guò)一些場(chǎng)景生成方法，這都是與自動(dòng)駕駛仿真相關(guān)的重要話題。但眾所周知，到了最后，仿真的關(guān)鍵還是在于數(shù)據(jù)。這就涉及仿真中另一個(gè)非常重要的話題：標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)格式，即OpenX系列和高級(jí)場(chǎng)景語(yǔ)言之類。有了這些，數(shù)據(jù)交換才有基礎(chǔ)，大規(guī)模的基于數(shù)據(jù)的仿真才不會(huì)變成無(wú)源之水、無(wú)本之木。

所以，在接下來(lái)一段時(shí)間，我們會(huì)將重心往這邊偏一偏。

今天讓我們先看看esmini，一個(gè)OpenScenaio解析器。

esmini是一個(gè)非常有價(jià)值的項(xiàng)目，以前我們花了很大篇幅介紹CARLA，它提供的豐富功能能滿足絕大部分仿真需求。相比于CARLA，聚焦于場(chǎng)景設(shè)置以及解析這個(gè)關(guān)鍵功能的esmini則是小而精致的類型。另外，esmini非常重視自身的易集成性，在開(kāi)發(fā)自己公司的仿真器時(shí)，能派上很大用場(chǎng)。

esmini作為一個(gè)研究項(xiàng)目的成果，對(duì)學(xué)生黨而言，也是一個(gè)非常優(yōu)秀的自動(dòng)駕駛仿真項(xiàng)目。它的README寫(xiě)的真誠(chéng)而詳細(xì)，作為教學(xué)項(xiàng)目非常合適。

esmini背景

esmini的全程是Environment Simulator Minimalistic。項(xiàng)目的目的是探索并熟悉新興的OpenSCENARIO數(shù)據(jù)格式。該項(xiàng)目重視所開(kāi)發(fā)的工具的易集成性和可移植性。當(dāng)前項(xiàng)目成果能夠整合到C ++應(yīng)用程序、Unity3D（C＃）以及Simulink等其他框架中。

需要專門提出來(lái)的是，這個(gè)項(xiàng)目并非主要用于生產(chǎn)用途。另外由于旨在回答與項(xiàng)目有關(guān)的研究問(wèn)題，因此項(xiàng)目代碼在清晰度，結(jié)構(gòu)，注釋，錯(cuò)誤處理和編碼準(zhǔn)則方面不能保證質(zhì)量。另外受限于項(xiàng)目需求和研究范圍定義，esmini并未支持所有場(chǎng)景元素。

即使如此，esmini的代碼作為項(xiàng)目的公開(kāi)結(jié)果依然被原樣發(fā)布。對(duì)有志于構(gòu)建類似工具，以及習(xí)慣于OpenSCENARIO格式的人，esmini可以提供一些指導(dǎo)和靈感。

esmini組成

•  esmini包含以下主要庫(kù)：

•  RoadManager（esminiRMLib）：提供以O(shè)penDRIVE格式描述的道路網(wǎng)絡(luò)接口庫(kù)。

•  ScenarioEngine（esminiLib）：提供viewer和與以O(shè)penSCENARIO格式描述的交通場(chǎng)景交互的主庫(kù)。該庫(kù)包括RoadManager。

•  esmini還提供了一些可以原樣使用或?yàn)槎ㄖ平鉀Q方案提供靈感的應(yīng)用模塊：

•  esmini ：一個(gè)靜態(tài)鏈接到esmini模塊的場(chǎng)景播放器程序。

•  esmini-dyn ：一個(gè)使用esminiLib播放OpenSCENARIO文件的mini示例。

•  odrplot ：能用于從OpenDRIVE產(chǎn)生數(shù)據(jù)文件，并使用Python繪制路網(wǎng)。

•  odrviewer ：使用虛擬交通可視化OpenDRIVE道路網(wǎng)絡(luò)。

•  replayer ：重播以前執(zhí)行過(guò)的場(chǎng)景。

•  osiecever ：一個(gè)通過(guò)UDP從esmini接收OSI消息的簡(jiǎn)單應(yīng)用程序。請(qǐng)注意：從版本1.5開(kāi)始，esmini僅支持OpenSCENARIO v1.0。所有demo場(chǎng)景均已從0.9.1更新到1.0。ASAM提供了一種轉(zhuǎn)換方案?？梢耘c自動(dòng)遷移XML文件的工具一起使用

esmini使用

在自定義應(yīng)用程序中集成esmini的最簡(jiǎn)單方法是鏈接所有包含的共享庫(kù)ScenarioEngineDLL。在win上，esmini提供了esminilib.dll; 針對(duì)Linux平臺(tái)提供了libesminiLib.so，為Mac系統(tǒng)提供了libesminiLib.dylib。另外esmini還提供了python接口庫(kù)。

esmini的部分特性

OSI（open simulation interface）支持

除了用于獲取有關(guān)正在進(jìn)行的仿真的信息（例如 道路寬度和道路使用者位置）的內(nèi)部API外，esmini還會(huì)收集其他信息并存儲(chǔ)到OSI真值結(jié)構(gòu)中。該結(jié)構(gòu)可以存儲(chǔ)在OSI trace文件中，并通過(guò)UDP檢索和/或通過(guò)API直接檢索（請(qǐng)參閱esminiLib.hpp）。

Unity支持

esmini共享庫(kù)在Unity中也可以正常工作。本項(xiàng)目也提供了一個(gè)包括如下元素的非常詳盡的例子：

•  通用場(chǎng)景播放器腳本

•  一些示例場(chǎng)景（OpenSCENARIO + OpenDRIVE），包括3D模型

•  適用于所有平臺(tái)的插件

•  將玩家腳本連接到游戲?qū)ο蟮膱?chǎng)景

esmini控制器

esmini帶有一些控制器（在此場(chǎng)景中控制單個(gè)實(shí)體的方式）：

•  DefaultController ：完全按照OpenSCENARIO文件中的指定執(zhí)行操作。默認(rèn)情況下分配給實(shí)體。

•  InteractiveController ：通過(guò)鍵盤(pán)箭頭鍵將控制權(quán)移交給用戶

•  FollowGhost ：提前幾秒鐘執(zhí)行事件，實(shí)體將遵循其軌跡。

•  ExternalController ：使用外部程序控制的實(shí)體。

•  SumoController ：一種在場(chǎng)景中集成SUMO控制的車輛的方法。

其他相關(guān)工作

這里提及的項(xiàng)目不隸屬于esmini，但都非常有用，近期就會(huì)介紹。

pyoscx是一個(gè)基于Python的場(chǎng)景創(chuàng)建框架?？梢杂酶呒?jí)腳本格式編寫(xiě)場(chǎng)景，并自動(dòng)生成OpenSCENARIO 1.0 XML。

pyodrx是一個(gè)基于Python的道路網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建框架。這個(gè)想法用高級(jí)腳本格式編寫(xiě)道路網(wǎng)絡(luò)，并自動(dòng)生成OpenDRIVE1.4 XML。

pyoscx / scenariogeneratio將pyoscx和pyodrx結(jié)合在一起，提供了一個(gè)參數(shù)化接口，并生成鏈接的OpenSCENARIO和OpenDRIVE文件來(lái)運(yùn)行多個(gè)仿真，

OSC-ALK-scenarios是用于測(cè)試自動(dòng)場(chǎng)景的集合。“寶馬承擔(dān)了根據(jù)ALKS法規(guī)使用OpenSCENARIO和OpenDRIVE實(shí)施測(cè)試方案的任務(wù)，從而產(chǎn)生了可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)兼容模擬器執(zhí)行的XML文件包。”

esmini-visualizer是一種自動(dòng)生成可視化場(chǎng)景視頻的工具。

OpenScenarioEditor。Infotiv AB在VALU3S項(xiàng)目下開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的ASAM OpenSCENARIO編輯器。

RcontrolStation scenario editor。OpenSCENARIO編輯器的另一個(gè)胚胎，它是自動(dòng)駕駛模型車輛平臺(tái)（SDVP）項(xiàng)目的一部分。

esmini-pybind11是為內(nèi)部esmini API（不僅是共享庫(kù)esminiLib和esminiRMLib）建立Python包裝器的一項(xiàng)持續(xù)工作。

esmini工作原理

最后，再簡(jiǎn)單提一下esmini工作原理。以下是其主要代碼模塊的簡(jiǎn)要介紹。

RoadManager

實(shí)現(xiàn)了不完整的OpenDRIVE數(shù)據(jù)模型和接口。目標(biāo)是為esmini提供所需和最有用的功能。功能在不斷開(kāi)發(fā)中。

Scenario Engine

它解析OpenSCENARIO文件，創(chuàng)建實(shí)體，觸發(fā)器和動(dòng)作的數(shù)據(jù)模型。最后，步進(jìn)場(chǎng)景，評(píng)估觸發(fā)器并相應(yīng)地執(zhí)行操作。

它還包括ScenarioGateway。該模塊的目的是創(chuàng)建一個(gè)管理真值的中央管理器，以允許異步報(bào)告實(shí)體狀態(tài)。主要的用例是一個(gè)外部模擬器，該模擬器通過(guò)

UDP向esmini報(bào)告自車（或被測(cè)車輛/系統(tǒng)）的狀態(tài)。單獨(dú)的接收器線程可以隨時(shí)向網(wǎng)關(guān)報(bào)告最新值。有關(guān)示例，請(qǐng)參閱server module hpp / cpp。進(jìn)一步的想法是使用每個(gè)報(bào)告狀態(tài)的時(shí)間戳，以允許對(duì)位置和旋轉(zhuǎn)的推斷，以便及時(shí)地同步狀態(tài)，例如，在渲染下一幅圖像或?yàn)槔走_(dá)模型提供數(shù)據(jù)時(shí)。

ScenarioEngine還負(fù)責(zé)以各種方式報(bào)告OSI真值：通過(guò)API函數(shù)來(lái)獲取OSI結(jié)構(gòu)；保存到OSI trace 文件 ；通過(guò)IP / UDP將OSI數(shù)據(jù)發(fā)送到外部主機(jī)。

另一個(gè)功能是理想的傳感器，它由放置在實(shí)體上任意位置的視錐臺(tái)定義。它將檢測(cè)視錐內(nèi)部的任何其他實(shí)體。請(qǐng)注意當(dāng)前的限制，即僅考慮實(shí)體參考點(diǎn)，因此實(shí)體可能部分位于視錐內(nèi)部，但仍未被檢測(cè)到。

Viewerbase

提供基本的3D查看器預(yù)覽方案。它基于OpenSceneGraph開(kāi)源圖形庫(kù)構(gòu)建。這是基于穩(wěn)定性，性能和可移植性而不是flashiness的考慮，這符合esmini的目的。

簡(jiǎn)而言之，該模塊提供以下功能：

道路網(wǎng)絡(luò)和周圍環(huán)境的可選3D視覺(jué)表征。直接支持.osgb（OpenSceneGraph二進(jìn)制）文件格式。使用osgconv工具進(jìn)行轉(zhuǎn)換可以間接支持許多文件格式（注意：esmini中不包括）。
場(chǎng)景實(shí)體的3D視覺(jué)表征。使用提供的3D模型或esmini將創(chuàng)建替代的虛擬模型，例如根據(jù)指定尺寸的3D邊界框。

道路特征可視化。例如。OpenDRIVE的幾何形狀，車道和道路標(biāo)記。這些特征以非常簡(jiǎn)單的方式由點(diǎn)和線表示。因此，它不能替代3D模型的值，但是至少在3D模型不可用時(shí)，它可以提供一些指導(dǎo)。這對(duì)于調(diào)試OpenDRIVE道路網(wǎng)絡(luò)定義中的問(wèn)題也很有用。

鍵盤(pán)輸入。First OSG提供了一組關(guān)鍵的快捷方式來(lái)控制視覺(jué)功能，例如啟用/禁用紋理或線框/陰影模式。然后，esmini添加了一組快捷方式來(lái)控制各種功能，例如切換道路特征可視化或更改攝影機(jī)行?？梢栽赿ocs / readme.txt中找到鍵盤(pán)快捷鍵的完整列表。鍵盤(pán)輸入也被路由到控制器，這對(duì)于交互式駕駛模式很有用。

PlayerBas

該模塊將ScenarioEngine與Viewer結(jié)合在一起，還提供了高級(jí)API，用于在自定義播放器應(yīng)用程序中初始化，步進(jìn)和控制場(chǎng)景。

Commonmini

在模塊和應(yīng)用程序之間共享的便捷功能的集合。例如：參數(shù)解析器、計(jì)時(shí)器、線程和互斥、數(shù)學(xué)運(yùn)算以及l(fā)ogger等。

How the module interacte

在較高級(jí)別上，步進(jìn)播放器時(shí)的事件順序?yàn)椋?br />


要了解esmini的內(nèi)部使用和開(kāi)發(fā)目的，讓我們放大一個(gè)層次：