В этом примере показано, как визуализировать покрытия датчиков и обнаружения, полученные от высокоточных радаров и лидарных датчиков в среде моделирования 3D. В этом примере показано, как:
Настройте модели Simulink ® для моделирования в среде 3D. Эта среда визуализируется с помощью Unreal Engine ® от Epic Games ®.
Прочитайте данные о истинности земли и траекториях транспортного средства из сценария, созданного с помощью приложения «Конструктор сценариев вождения», а затем заново создайте этот сценарий в модели Simulink.
Добавьте в эти модели датчики радара и лидара с помощью блоков Simulation 3D Probabilistic Radar и Simulation 3D Lidar.
Визуализируйте сценарий вождения и сгенерированные данные датчиков в области действия Bird 's-Eye.
Эти изображения и данные датчиков можно использовать для тестирования и улучшения алгоритмов автоматического вождения. Можно также расширить этот пример, чтобы объединить обнаруженные объекты и визуализировать результаты отслеживания объектов, как показано в примере Sensor Fusion Using Synthetic Radar and Vision Data in Simulink.
В этом примере наземная истина (дороги, полосы движения и актеры) и траектории транспортных средств происходят из сценария, который был разработан в приложении «Конструктор сценариев вождения». В этом приложении транспортные средства и другие актеры представлены в виде простых фигур коробок, называемых кубоидами. Дополнительные сведения о сценариях создания кубоидов см. в примерах Создание сценария управления в интерактивном режиме и Создание данных синтетического датчика.
Откройте файл сценария управления кубоидами в приложении.
drivingScenarioDesigner('StraightRoadScenario.mat')
В приложении запустите моделирование сценария. В этом сценарии эго-автомобиль (синий автомобиль) движется на север по прямой дороге с постоянной скоростью. В соседней полосе оранжевый автомобиль едет на север с чуть большей постоянной скоростью. По противоположной полосе на юг едет с постоянной скоростью желтый грузовик.
При разработке сценариев вождения, которые впоследствии будут воссозданы в среде моделирования 3D, необходимо использовать дорожную сеть, идентичную той, которая используется в сценах 3D по умолчанию. В остальном в воссозданном сценарии позиции транспортных средств и датчиков неточны. В этом сценарии вождения используется воссоздание сцены Straight Road. Чтобы выбрать другую кубовидную версию сцены 3D, на панели инструментов приложения выберите «Открыть» > «Готовый сценарий» > «Simulation3D» и выберите одну из доступных сцен. Не все 3D сцены имеют соответствующие версии в приложении.
Список поддерживаемых сцен и дополнительные сведения о каждой сцене см. в разделе Cuboid Versions of 3D Simulation Scenes в конструкторе сценариев управления.
Чтобы создать траектории транспортного средства для сцен, которые недоступны в приложении, используйте процесс, описанный в примере «Выбор ППМ для моделирования нереального двигателя».
Размеры транспортных средств в кубоидных сценариях также должны соответствовать размерам одного из предварительно определенных типов транспортных средств 3D моделирования. На панели инструментов приложения в разделе «Отображение 3D» при выборе параметра «Использовать 3D размеры актера моделирования» для каждого кубовидного транспортного средства устанавливаются размеры 3D типа транспортного средства. В этом сценарии транспортные средства имеют эти 3D типы отображения и соответствующие размеры транспортного средства.
Ego Vehicle - Габариты транспортного средства «Седан»
Vehicle in Adjacent Lane - Мускулатура габариты автомобиля
Vehicle in Opposite Lane - Габариты грузового автомобиля
Чтобы изменить транспортное средство на другой тип показа, на вкладке Actors на левой панели приложения, обновляют 3D параметр Типа Показа для того транспортного средства. Чтобы изменить цвет транспортного средства, выберите цветовой фрагмент рядом с выбранным транспортным средством и выберите новый цвет.
К предварительному просмотру, как показ транспортных средств в 3D окружающей среде, используйте 3D окно экрана, доступное из приложения. На приложении toolstrip, выберите 3D Показ> Моделирование Представления в 3D Показе и запустите повторно моделирование.
Модель, используемая в этом примере, воссоздает сценарий управления кубоидами. Модель также определяет высокоточные датчики, которые генерируют синтетические детекторы из окружающей среды. Откройте модель.
open_system('Visualize3DSimulationSensorCoveragesDetections')
Блок Simulation 3D Scene Configuration настраивает модель для моделирования в среде 3D.
Для параметра «Имя сцены» установлено значение по умолчанию. Straight road сцена. Эта сцена соответствует кубовидной версии, определенной в файле сценария приложения.
Для параметра «Сцена» установлено значение Ego Vehicle. Во время моделирования в окне моделирования 3D отображается сцена сзади эго-транспортного средства.
Блок чтения сценариев считывает данные о истинности земли (границы дорог, разметка полос движения и позиции актера) из файла сценария приложения. Bird 's-Eye Scope визуализирует эти наземные истинные данные, а не наземные истинные данные среды моделирования 3D. Чтобы использовать одну и ту же сцену для сред кубовидного и 3D моделирования, должны совпадать данные истинности земли для обеих сред. При создании нового сценария можно создать блок чтения сценариев, считывающий данные из файла сценария. Сначала откройте файл сценария в приложении «Конструктор сценариев управления», затем на панели инструментов приложения выберите «Экспорт» > «Экспорт модели Simulink». При обновлении сценария не требуется создавать новый блок чтения сценариев.
Для блока «Моделирование» 3D «Конфигурация сцены» и блока «Считыватель сценариев» для параметра Sample time установлено значение 0.1. Кроме того, все остальные блоки имитационного транспортного средства и датчиков 3D наследуют свое время выборки из блока «Моделирование» 3D «Конфигурация сцены». Задав время однократной выборки для всей модели, Bird 's-Eye Scope отображает данные из всех блоков с постоянной скоростью. Если истинные данные земли и данные датчика имеют разное время выборки, то область визуализирует их через разные интервалы времени. Этот процесс вызывает мерцание достоверности данных земли и данных датчиков.
Блоки «Имитация транспортного средства» (Simulation 3D Vehicle with Ground Following) определяют образы и траектории транспортных средств в среде моделирования 3D. Каждое транспортное средство является прямым аналогом одного из транспортных средств, определенных в файле сценария приложения Дизайнер сценариев вождения.
В 3D среде позиции транспортных средств находятся в мировых координатах. Однако блок Считыватель сценариев выводит позы субъектов, не являющихся эго, в координатах эго-транспортного средства. Блок «Транспортное средство - мир» преобразует эти позы, не являющиеся эго, в мировые координаты. Поскольку эго-транспортное средство выводится в мировых координатах, это преобразование не является необходимым для эго-транспортного средства. Дополнительные сведения о системах координат транспортного средства и мира см. в разделе Системы координат в автоматизированной панели инструментов вождения.
Места происхождения транспортных средств различаются между кубоидным и 3D сценариями.
В кубоидных сценариях начало движения транспортного средства находится на земле в центре задней оси.
В 3D сценариях происхождение транспортного средства находится на земле в геометрическом центре транспортного средства.
Блоки «Cuboid To 3D Simulation» преобразуют исходные положения кубоида в исходные положения 3D моделирования. В идентификаторе заказчика, используемом для параметров преобразования этих блоков, указано ActorID каждого транспортного средства определяет, какое транспортное средство должно быть преобразовано. Выходные данные блока чтения сценариев ActorID значения в выходном порту Actors. В приложении Driving Script Designer можно найти соответствующее ActorID значения на вкладке Исполнители (Actors) в списке выбора актера. ActorID для каждого транспортного средства - это значение, которое предшествует двоеточию.
Каждый блок Cuboid To 3D Simulation выводит значения X, Y и Yaw, которые поступают непосредственно в соответствующие блоки транспортного средства. В среде моделирования 3D рельеф местности 3D сцены определяет положение по оси Z (отметка), угол крена и угол тангажа транспортных средств.
В каждом Моделировании 3D Транспортное средство с Землей После блока параметр Типа соответствует 3D Типу Показа, отобранному для того транспортного средства в приложении. Кроме того, параметр Color соответствует цвету транспортного средства, указанному в приложении. Для сохранения аналогичных визуализаций транспортного средства между Bird 's-Eye Scope и окном моделирования 3D, указанные тип и цвет должны совпадать. Чтобы изменить цвет транспортного средства в приложении, на вкладке Актеры щелкните цветовой патч справа от имени актера в списке выбора актера. Выберите цвет, который наиболее точно соответствует цветам, доступным в параметре «Цвет» блока «Моделирование 3D Транспортное средство со следом за землей».
Модель включает два блока датчиков с настройками параметров по умолчанию. Эти блоки генерируют обнаружения из среды моделирования 3D.
Блок датчиков имитационного 3D вероятностного радара генерирует обнаружения объектов на основе статистической модели. Этот датчик устанавливается на передний бампер эго-транспортного средства.
Блок датчика Simulation 3D Lidar генерирует обнаружения в виде облака точек. Этот датчик устанавливается в центре крыши эго-транспортного средства.
Хотя можно указать датчики в приложении Driving Script Designer и экспортировать их в Simulink, экспортируемые блоки несовместимы с 3D средой моделирования. Необходимо указать 3D датчики моделирования непосредственно в модели.
Во время моделирования можно визуализировать сценарий как в окне моделирования 3D, так и в области «Птичий глаз».
Сначала откройте область. На панели инструментов Simulink в разделе «Результаты проверки» выберите «Область действия птичьего глаза». Затем, чтобы найти сигналы, которые могут отображаться в области, щелкните Найти сигналы.
Чтобы запустить моделирование, щелкните Выполнить (Run) в модели или области. После начала моделирования инициализация окна моделирования 3D может занять несколько секунд, особенно при первом запуске в сеансе Simulink. Когда это окно открывается, он отображает сценарий с высококачественной графикой, но не отображает обнаружения или покрытия датчиков.
Область «Птичий глаз» отображает обнаружения и покрытия датчиков с помощью кубовидного представления. Зона действия РЛС и обнаружения выделены красным цветом. Зона покрытия лидара выделена серым цветом, и обнаруженные им облака точек отображаются в виде карты цветности parula.
Модель выполняет моделирование с темпом 0,5 секунды на секунду настенных часов. Чтобы настроить шаг, на панели инструментов Simulink выберите «Выполнить» > «Шаг моделирования», а затем переместите ползунок, чтобы увеличить или уменьшить скорость моделирования.
При изменении сценария вождения может потребоваться обновить сценарий в приложении «Конструктор сценариев вождения», модели Simulink или в обоих местах, в зависимости от изменений.
Изменить дорожную сеть - в приложении выберите новую предварительно созданную сцену из папки Simulation3D. Не изменяйте эти сети дорог, иначе дороги не будут соответствовать дорогам в выбранной сцене 3D. В модели в блоке «Моделирование» 3D «Конфигурация сцены» выберите соответствующую сцену в параметре «Имя сцены».
Изменить траектории транспортного средства - в приложении измените траектории транспортного средства и сохраните сценарий. В модели не нужно ничего обновлять, чтобы учесть это изменение. Блок чтения сценариев автоматически перехватывает эти изменения.
Изменение внешнего вида транспортного средства - в приложении обновите цвет и 3D параметр Тип отображения транспортных средств. Также удостоверьтесь, что 3D Показ> Использование 3D выбор Размеров Актера Моделирования отобран. В модели обновите параметры Цвета и Типа соответствующего Моделирования 3D Транспортное средство с Землей После блоков.
Добавить новое транспортное средство - в приложении создайте новое транспортное средство и укажите траекторию, цвет и 3D тип дисплея. В модели добавьте новый блок «Моделирование 3D Транспортное средство» с блоком «После земли» и соответствующим блоком «Cuboid To 3D Simulation». Настройте эти блоки аналогично настройке существующих транспортных средств, не являющихся эго. В блоке «Cuboid To 3D Simulation» установите значение ActorID нового транспортного средства.
Установка нового транспортного средства ego - в приложении на вкладке «Действующие лица» выберите транспортное средство, которое требуется установить в качестве транспортного средства ego, и щелкните Задать как транспортное средство ego. В модели в блоках Cuboid To 3D Simulation обновите идентификатор заказчика, используемый для параметров преобразования, с учетом того, какое транспортное средство является новым эго-транспортным средством. В блоках датчиков установите параметры родительского имени так, чтобы датчики были установлены на новом эго-транспортном средстве.
Изменение или добавление датчиков - в приложении нет необходимости вносить какие-либо изменения. В модели измените или добавьте блоки датчиков. При добавлении блоков датчиков установите для транспортного средства ego имя родителя всех датчиков.
Чтобы визуализировать любой обновленный сценарий в области «Птичий глаз», необходимо снова нажать кнопку «Найти сигналы». Если вы изменяете сценарий или заинтересованы только в визуализации данных датчика, рассмотрите возможность отключения окна 3D во время моделирования. В блоке «Моделирование» 3D «Конфигурация сцены» снимите флажок «Показать 3D окне моделирования».