Введение

Дорожная полоса, следующая за системой, управляет транспортным средством для движения в пределах обозначенной полосы. Он также поддерживает установленную скорость или безопасное расстояние до предшествующего транспортного средства в той же полосе. Система обычно включает в себя обработку изображения, слияние датчиков, логику принятия решений и компоненты управления. Для обеспечения функциональной безопасности и эксплуатационной совместимости эта система требует испытаний на различных дорожных условиях. Например, тестирование сцены с изменяющимися тенями, типами разметки полос движения и дорожными материалами может упростить идентификацию вариантов кромок.

RoadRunner - это интерактивный редактор, позволяющий создавать 3D сцены для моделирования и тестирования автоматизированных систем вождения. RoadRunner можно использовать для создания дорог, разметки полос движения, дорожных знаков, растительности и сцен с различными сложностями в 3D среде.

Пример «Полоса движения по шоссе», на котором основан этот пример, показывает, как моделировать сценарии для криволинейных и прямых дорожных сцен. В этом примере показано, как моделировать сценарии с помощью сцены, созданной в RoadRunner. Сцена содержит изменения теней, типов разметки полос движения и дорожных материалов, предназначенных для проверки влияния обработки изображения на функциональность системы. В этом примере будут выполнены следующие действия:

Шаблоны и методы моделирования, используемые в этом примере, можно использовать для импорта собственных сцен и тестирования алгоритмов.

В этом примере можно включить моделирование на уровне системы путем интеграции с Unreal Engine из Epic Games ®. Для этой среды моделирования требуется 64-разрядная платформа Windows ®.

if ~ispc
    error(['3D Simulation is only supported on Microsoft', char(174),...
          ' Windows', char(174), '.']);
end

Чтобы обеспечить воспроизводимость результатов моделирования, задайте случайное начальное число.

rng(0);

В этом примере также требуется загрузить пакет поддержки Automated Driving Toolbox™ Interface for Unreal Engine 4 Projects.

pathToUnrealExe = fullfile(...
    matlabshared.supportpkg.getSupportPackageRoot,...
    "toolbox","shared","sim3dprojects","driving","RoadRunnerScenes",....
    "WindowsPackage", "RRScene.exe");
if (~exist(pathToUnrealExe, 'file'))
    error('This example requires you to download and install Automated Driving Toolbox Interface for Unreal Engine 4 Projects support package');
end

Просмотр сцены

Этот пример включает сцену (RRHighway.rrscene), который был разработан в RoadRunner. Если на компьютере установлен RoadRunner, для открытия раздела «RoadRunner Project and Scene System (RoadRunner)» можно использовать рабочий процесс. RRHighway.rrscene сцена.

Эта сцена предназначена для создания проблем для следующей за полосой системы. Это изображение показывает, что дорожная сеть разделена на шесть участков. Каждый раздел постепенно добавляет изменения в сцену следующим образом:

Например, на следующем рисунке показан переход между Section-3 (с деревьями, которые не отбрасывают тени на разметку полосы) и Section-4 (с деревьями, которые отбрасывают тени на разметку полосы).

На следующем рисунке показан переход между Section-4 (с штриховой разметкой полосы движения) и Section-5 (с сплошной разметкой полосы движения).

На следующем рисунке показан переход между Section-5 (с более темным дорожным материалом) и Section-6 (с более легким дорожным материалом).

Интеграция сцены в сценарий вождения

Общей мотивацией для импорта сцен в сценарий вождения является возможность добавления транспортных средств и траекторий либо интерактивно, либо программно. Можно интегрировать дорожную сеть из сцены RoadRunner в сценарий вождения с помощью следующих шагов:

Экспорт файла OpenDRIVE из RoadRunner

RoadRunner позволяет экспортировать сцены во многие форматы файлов, включая OpenDRIVE ®. Дополнительные сведения о рабочем процессе экспорта OpenDRIVE см. в разделе Экспорт в OpenDRIVE (RoadRunner). Этот пример включает файл OpenDRIVE (RRHighway.xodr), которая была экспортирована из сцены RoadRunner (RRHighway.rrscene) с использованием процесса, описанного в этом разделе.

Импорт файла OpenDRIVE в сценарий управления

Файлы OpenDRIVE можно импортировать в сценарии cuboid driving. Дополнительные сведения об этом рабочем процессе см. в разделе Планирование траектории магистрали с использованием ссылочного пути Frenet.

Создайте сценарий управления и импортируйте дорожную сеть OpenDRIVE. В данном примере отключите предупреждения от средства импорта OpenDRIVE.

scenario = drivingScenario;
warning('off','driving:scenario:OpenDRIVEWarnings');
roadNetwork(scenario,"OpenDrive","RRHighway.xodr");

Добавление транспортного средства и траектории к сценарию вождения

К сценарию можно добавить транспортные средства как в программном, так и в интерактивном режиме. В этом примере показан программный рабочий процесс. Чтобы добавить транспортные средства в интерактивном режиме, используйте приложение «Конструктор сценариев вождения».

Добавление транспортного средства к дорожной сети с использованием набора предварительно определенных ППМ. Эти ППМ прилагаются в качестве вспомогательного файла, manualwaypoints.mat.

v = vehicle(scenario);
load("manualWaypoints.mat","waypoints");
speed = 20; % m/s
trajectory(v, waypoints, speed);

Моделирование сценария вождения

Постройте сценарий вождения в мировых координатах. Также постройте график с точки зрения транспортного средства, используя график погони.

hFigScenario = figure;
p1 = uipanel('Position',[0 0 0.5 1]);
h1 = axes("Parent",p1);
plot(scenario,"Waypoints","On","Parent",h1);
p2 = uipanel('Position',[0.5 0 0.5 1]);
h2 = axes("Parent",p2);
chasePlot(v,"Parent",h2);

Отключите видимость фигуры.

set(hFigScenario, 'Visible', 'Off');

При необходимости можно продолжить изучение, моделирование и редактирование сценария в конструкторе сценариев управления. drivingScenarioDesigner(scenario).

Интеграция сцены в сценарий нереального механизма

Общей мотивацией для импорта сцен в Unreal Engine является включение имитационных систем с моделями камер, радаров и лидарных сенсоров. Можно интегрировать сцену RoadRunner с моделированием сценария вождения Unreal Engine, выполнив следующие шаги:

Экспорт нереальной сцены движка из RoadRunner

RoadRunner позволяет экспортировать в сцену Unreal Engine. Дополнительные сведения об этом рабочем процессе см. в разделе Экспорт в нереальный (RoadRunner). Рабочий процесс включает экспорт файлов Filmbox (.fbx) и XML, которые можно импортировать в нереальный редактор. После открытия сцены в редакторе Unreal Engine может потребоваться настроить другие аспекты сцены, такие как освещение.

В этом примере используется сцена Unreal Engine (RRHighway), которая была экспортирована из сцены RoadRunner (RRHighway.rrscene).

Настройка сцены нереального обработчика

Сцена Unreal Engine может совместно моделировать с Simulink с помощью MathWorksSimulation плагин из пакета поддержки Automated Driving Toolbox Interface for Unreal Engine 4 Projects. Для установки пакета поддержки выполните шаги, описанные в разделе Установка пакета поддержки для настройки сцен.

Сцена Нереального движка (RRHighway), использованный в этом примере, был скомпилирован с MathWorksSimulation плагин.

Создание модели испытательного стенда

Модель Simulink можно подключить к Unreal Engine для совместного моделирования. Дополнительные сведения об этом рабочем процессе см. в разделе Моделирование простого сценария вождения и датчика в среде Unreal Engine. Модель испытательного стенда с разомкнутым контуром (RRHighwayTestBench.slx) использует этот рабочий процесс для подключения к сцене Unreal Engine (RRHighway).

Откройте модель тестового стенда для сценария.

open_system("RRHighwayTestBench");

При открытии этой модели запускается helperSLRRHighwaySetup сценарий. Этот сценарий настраивает блок моделирования 3D настройки сцены в RRHighwayTestBench модель.

Эта модель содержит блоки, позволяющие моделировать сценарий управления с Unreal Engine.

Модель также содержит блоки для визуализации камеры и лидарных датчиков. Область действия «Птичий глаз» можно использовать для визуализации радиолокационных и визуальных обнаружений с высоты птичьего полета. Сведения о настройке этой области см. в разделе Визуализация данных датчиков из среды моделирования нереального механизма.

Моделирование модели испытательного стенда

Моделирование модели. Транспортное средство следует траектории, определенной в сценарии движения.

sim("RRHighwayTestBench");

Интеграция сцены в полосу движения после применения

Можно повторно использовать методы, описанные в предыдущих разделах, для моделирования и оценки замкнутой системы, такой как полоса движения после применения. В этом разделе повторно используются модели, вспомогательные функции и методы, описанные в следующем примере полосы движения. Откройте и настройте модель стенда для тестирования системы.

open_system("HighwayLaneFollowingTestBench");
scenarioFcnName = "scenario_RRHighway_01_NoShadowToShadow";
helperSLHighwayLaneFollowingSetup('scenarioFcnName', scenarioFcnName);

Интеграция сцены в сценарий вождения

Первый аргумент для helperSLHighwayLaneFollowingSetup - имя функции, создающей сценарий управления, совместимый с HighwayLaneFollowingTestBench. scenario_RRHighway_01_NoShadowToShadow функция создает этот сценарий управления. Он импортирует RRHighway.xodr OpenDRIVE создает файл и добавляет транспортные средства вокруг сегмента дороги, которые переходят из состояния отсутствия тени в состояние тени. Эту функцию можно изучить для получения дополнительной информации о программных методах создания сценариев. Он использует несколько вспомогательных функций, которые можно использовать для упрощения добавления транспортных средств и их траекторий к импортируемой дорожной сети. Изучите scenario_RRHighway_01_NoShadowToShadow чтобы узнать больше о функциях помощника и их использовании.

helperSLHighwayLaneFollowingSetup создает переменный сценарий в базовой рабочей области. Постройте график этого сценария и обратите внимание на область сцены, которая будет моделироваться.

hFigScenario = figure;
p1 = uipanel('Position',[0 0 0.5 1]);
h1 = axes("Parent",p1);
plot(scenario,"Waypoints","On","Parent",h1);
p2 = uipanel('Position',[0.5 0 0.5 1]);
h2 = axes("Parent",p2);
chasePlot(scenario.Actors(1),"Parent",h2)

Отключите видимость фигуры.

set(hFigScenario, 'Visible', 'Off');

Интеграция сцены в сценарий нереального механизма

HighwayLaneFollowingTestBench модель содержит компоненты алгоритма для обнаружения видения, слияния датчиков переднего транспортного средства и управления. Подсистема Simulation 3D Scription интегрирует модель со сценарием вождения и соответствующей игрой Unreal Engine.

Откройте подсистему моделирования 3D сценария.

open_system("HighwayLaneFollowingTestBench/Simulation 3D Scenario")

Обратите внимание, что эта подсистема повторно использует методы моделирования и блоки, описанные ранее в этом примере.

Основными отличиями являются:

Моделирование модели для просмотра поведения транспортного средства ego для сценария.

mpcverbosity('off');
sim("HighwayLaneFollowingTestBench");

Система может обнаруживать и следовать по полосам в условиях присутствия теней. Дополнительные сведения об анализе результатов моделирования см. в примере «Полоса движения по шоссе».

Закройте фигуру.

close(hFigScenario);

Дополнительные сценарии

В этом примере представлены дополнительные сценарии, которые можно использовать для проверки поведения системы.

Можно настроить модель и рабочую область с помощью этих сценариев с помощью helperSLHighwayLaneFollowingSetup функция. Например, этот код настраивает стенд для моделирования сценария в регионе, где изменяется дорожный материал.

helperSLHighwayLaneFollowingSetup('scenarioFcnName',...
    "scenario_RRHighway_03_DarkToLightRoadMaterial");

Эти методы можно использовать для интеграции сцен RoadRunner в сценарии управления для моделирования и тестирования систем.

Включите сообщения обновления контроллера прогнозирования модели и снова включите предупреждения от импортера OpenDRIVE.

mpcverbosity('on');
warning('on','driving:scenario:OpenDRIVEWarnings');