Введение

Логика принятия решений для согласования светофоров является фундаментальным компонентом беспилотных аппаратов. Логика принятия решений взаимодействует с контроллером, чтобы управлять автомобилем , оборудованным датчиком на основе состояния светофора и других транспортных средств в эго-полосе. Симуляция реальных сценариев трафика с реалистичными условиями может дать больше понимания взаимодействий между логикой принятия решений и контроллером. Automated Driving Toolbox™ предоставляет среду 3D симуляции на базе Unreal Engine ® из Epic Games ®. Можно использовать этот двигатель, чтобы визуализировать движение транспортного средства в предварительно построенной 3D сцене. Этот механизм предоставляет интуитивно понятный способ анализа эффективности логики принятия решений и алгоритмов управления при согласовании светофора на перекрестке.

Для получения информации о том, как спроектировать логику принятия решений и элементы управления для согласования светофоров в кубоидном окружении. Смотрите пример согласования светофора (Automated Driving Toolbox). В этом примере показано, как управлять светофором в сцене Unreal, а затем как симулировать и визуализировать поведение транспортного средства для различных сценариев тестирования. В этом примере вы будете:

Можно применить шаблоны моделирования, используемые в этом примере, чтобы протестировать собственную логику принятия решений и элементы управления для согласования светофоров в сцене Unreal.

В этом примере вы активируете симуляцию уровня системы путем интегрирования с Unreal Engine. Для это окружение требуется 64-разрядная платформа Windows ®.

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

Исследуйте архитектуру Тестовой модели

Чтобы исследовать поведение системы согласования светофоров, откройте симуляцию тестовой модели для системы.

open_system("TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench");

Открытие этой модели запускает helperSLTrafficLightNegotiationWithUnrealSetup скрипт, чтобы инициализировать сценарий тестирования, сохраненный как drivingScenario (Automated Driving Toolbox) объект в базовом рабочем пространстве. Сценарий тестирования по умолчанию, scenario_TLN_straight_greenToRed_with_lead_vehicle, содержит один автомобиль , оборудованный датчиком и два неавтомобилей , оборудованных датчиком. Этот скрипт настройки также конфигурирует параметры проектирования контроллера, параметры модели транспортного средства и сигналы шины Simulink ®, чтобы определить входы и выходы для TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench модель.

Тестовая модель содержит следующие подсистемы:

Логика принятия решений по светофору, образцы модели Lane Following Controller и Подсистема динамики аппарата используются повторно из примера Traffic Light Negotiation (Automated Driving Toolbox). Этот пример изменяет Подсистемы Датчиков и Окружения, чтобы сделать ее совместимой для симуляции со сценой Unreal.

Подсистема Sensors and Environment конфигурирует дорожную сеть, устанавливает положения транспортного средства, синтезирует датчики и запирает обнаружения транспортного средства с радара и датчиков зрения. Откройте Подсистему Датчиков и Окружения.

open_system("TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench/Sensors and Environment");

Выбор сценария

Сцена и дорожная сеть, необходимые для тестовой модели, определяются следующими частями этой подсистемы:

Вы можете отобразить выбранный раздел сцены блока города США при помощи helperDisplayTrafficLightScene функция.

Задайте пределы x и y, чтобы выбрать нужную область сцены и построить график извлеченной сцены.

xlimit = [-110 70];
ylimit = [-105 105];
hFigure = helperDisplayTrafficLightScene(xlimit, ylimit);
snapnow;
close(hFigure);

The helperGetTrafficLightScenario функция задает путь ссылки для автомобиля , оборудованного датчиком, которым следует следовать, когда информация о маршруте недоступна. Блок Reference Path Info считывает ссылочный путь, сохраненный в переменной базового рабочего пространства referencePathInfo. На основе траектории автомобиля , оборудованного датчиком можно либо перейти прямо, либо совершить поворот налево на пересечении. Ссылка Можно выбрать одну из следующих ссылок траекторий путем установки входа значений helperGetTrafficLightScenario функция. Установите значение на

Блок Set Velocity считывает значение скорости из переменной базового рабочего пространства setVelocity и дает в качестве входов контроллеру.

Установите положения транспортного средства

Сценарий содержит один автомобиль , оборудованный датчиком и два неавтомобилей , оборудованных датчиком. Положение каждого транспортного средства в сценарии определяется следующими частями подсистемы:

Обнаружения транспортного средства плавких предохранителей подсистемы Сплава Отслеживания и Датчика от Приведения в действие Радарного Генератора Данных (Automated Driving Toolbox) и Генератор Обнаружения Видения (Automated Driving Toolbox) блокируют и отслеживают сплавленные обнаружения, используя Шпиона Мультиобъекта (Automated Driving Toolbox) блок, чтобы обеспечить следы объекта, окружающие автомобиль, оборудованный датчиком. Блок генератора обнаружения видения также обеспечивает обнаружение маршрута относительно автомобиля , оборудованного датчиком, которая помогает в идентификации транспортных средств, присутствующих в эго-полосе.

Управление светофором в нереальной сцене

Эта модель использует вспомогательный блок Simulation 3D Traffic Контроллер, чтобы сконфигурировать и контролировать состояние светофоров в сцене Unreal. Блок Симуляцией 3D Traffic Light Контроллером helper управляет состоянием светофоров при помощи Timer-Based или State-Based режим. Вы можете выбрать нужный режим при помощи Control mode параметр маски. По умолчанию эта модель использует State-Based режим. Для получения информации о Timer-Based см. описание маски блока.

В State-Based mode, блок перезаписывает состояние светофора, заданное Traffic Light ID входной порт. Значение для Traffic Light ID входной порт устанавливается intersectionInfo.trafficLightToNegotiate переменная в helperGetTrafficLightScenario функция. В этой модели значение для Traffic Light ID вход порта устанавливается равным 16. Это подразумевает, что блок управляет светофором со значением идентификатора 16 в сцене блока города США. Состояния всех светофоров, присутствующих в сцене городского блока США, возвращаются Ground Truth выходной порт Simulation 3D Traffic Light Controller блок помощника. Модель проверяет логику принятия решений и управляет с помощью информации о основной истине и не требует обнаружения светофора на основе восприятия.

The Traffic Light Select блок извлекает состояние светофора со значением идентификатора 16 из Ground Truth выход. Образец модели Lag Light Decision Logic использует значение состояния для арбитража между ведущим автомобилем и светофором. Для получения дополнительной информации об образце модели Traffic Light Decision Logic, смотрите пример Traffic Light Negotiation (Automated Driving Toolbox).

Блок Traffic Light Stop Line Position обеспечивает положение стоповой линии на перекрестке, соответствующем выбранному светофору trafficLightToNegotiate. Значение положения стоповой линии определяется intersectionInfo.tlStopLinePosition.

Блок «Центр пересечения» обеспечивает положение центра пересечения дорожной сети в сценарии. Это достигается с помощью intersectionInfo, выход из helperGetTrafficLightScenario.

Часто важно протестировать логику принятия решений и управлять, когда автомобиль , оборудованный датчиком близок к светофору, и светофор меняет свое состояние. Модель, используемая в этом примере, позволяет светофорам изменять состояние, когда EgoVehicle близко к светофору.

The Distance To Traffic Light Stop Line блок вычисляет Евклидово расстояние между стоповой линией, соответствующее выбранному светофору trafficLightToNegotiate и текущее положение автомобиля , оборудованного датчиком.

Логика принятия решений о светофоре использует значение расстояния, чтобы решить самый важный объект (MIO), ближайший объект перед автомобилем , оборудованным датчиком. Это может быть головное транспортное средство или светофор в эго-полосе.

Блок Traffic Light Switching Logic выводит tlState, состояние светофора, который необходимо установить. Это реализовано с помощью Stateflow™ и использует значение расстояния, чтобы вызвать изменение состояния, когда EgoVehicle ближе к светофору, чем заданное расстояние.

Откройте блок Traffic Light Switching Logic.

open_system("TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench/Sensors and Environment/Traffic Light Switching Logic", 'force');

Логика переключения светофора использует Configuration params параметр mask для чтения строения светофора, trafficLightConfig, из базового рабочего пространства. Можно использовать trafficLightConfig структура для конфигурирования различных сценариев тестирования. Эта структура определяется в функции сценария тестирования и имеет следующие поля: stateChangeDistance, initialState, и changeState.

Переключение состояний происходит на основе строения аппарата и когда EgoVehicle достигает stateChangeDistance. Когда initialState является Red и changeState является Green диаграмма Stateflow переключается с Red состояние в Green состояние. И наоборот, когда initialState является Green и changeState является Red диаграмма Stateflow моделируется таким образом, что переход состояния происходит от Green состояние в Yellow состояние и через одну секунду светофор переключается на Red состояние.

Симулируйте поведение транспортного средства во время перехода от зеленого к красному

Этот раздел проверяет логику принятия решений, когда автомобиль , оборудованный датчиком находится на близком расстоянии от светофора, и состояние светофора изменяется с зеленого на красный. В этом сценарии тестирования головное транспортное средство перемещается по эго-полосе и пересекает перекресток. Состояние светофора сохраняет зеленый цвет для свинцового транспортного средства и становится красным, когда автомобиль , оборудованный датчиком находится на расстоянии 10 метров от стопорной линии. Ожидается, что автомобиль , оборудованный датчиком последует ведущему транспортному средству, проведет переговоры о переходе государства и придет к полной остановке перед стоповой линией.

Сконфигурируйте TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench модель для использования scenario_TLN_straight_greenToRed_with_lead_vehicle сценарий тестирования.

helperSLTrafficLightNegotiationWithUnrealSetup(...
    "scenario_TLN_straight_greenToRed_with_lead_vehicle");

Отобразите trafficLightConfig набор параметров структуры для сценария тестирования.

disp(trafficLightConfig');

           initialState: 2
    stateChangeDistance: 10
            changeState: 0

Симулируйте модель. Во время симуляции модель регистрирует сигналы, необходимые для постсимуляционного анализа, чтобы logsout.

Чтобы уменьшить выход командного окна, сначала отключите сообщения обновления MPC.

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

Постройте график результатов симуляции с помощью helperPlotTrafficLightControlAndNegotiationResults функция.

hFigResults = helperPlotTrafficLightControlAndNegotiationResults(logsout, trafficLightConfig.stateChangeDistance);

Исследуйте результаты.

Вы можете обратиться к примеру Traffic Light Negotiation (Automated Driving Toolbox), чтобы узнать больше об этом анализе и взаимодействиях между логикой принятия решений и контроллером.

Закройте рисунок.

close(hFigResults);

Симулируйте поведение транспортного средства во время перехода от красного к зеленому

Этот раздел проверяет логику принятия решений, когда автомобиль , оборудованный датчиком находится на близком расстоянии от светофора, и состояние светофора изменяется с красного на зеленый. В сложении машина перекрестного движения находится на перекрестке, когда светофор зеленый для автомобиля , оборудованного датчиком. Состояние светофора для автомобиля , оборудованного датчиком является инитально красным и становится зеленым, когда автомобиль , оборудованный датчиком находится на расстоянии 11 метров от стопорной линии. Ожидается, что автомобиль , оборудованный датчиком замедлится, когда приблизится к светофору, когда состояние будет красным, и должна начать ускоряться, когда состояние светофора изменится с красного на зеленый. Предполагается также дождаться проезда перекрестного транспортного средства через перекресток, прежде чем ускоряться, чтобы продолжить его движение.

Функция сценария тестирования scenario_TLN_red_to_green_with_cross_traffic_vehicle реализует этот сценарий. Сконфигурируйте TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench модель, чтобы использовать этот сценарий.

helperSLTrafficLightNegotiationWithUnrealSetup(...
    "scenario_TLN_straight_redToGreen_with_cross_vehicle");

Отобразите trafficLightConfig параметры структуры, установленные для этого сценария тестирования.

disp(trafficLightConfig');

           initialState: 0
    stateChangeDistance: 11
            changeState: 2

Симулируйте модель.

sim("TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench");

Постройте график результатов симуляции.

hFigResults = helperPlotTrafficLightControlAndNegotiationResults(logsout, trafficLightConfig.stateChangeDistance);

Исследуйте результаты.

Закройте рисунок.

close(hFigResults);

Исследуйте другие сценарии

В предыдущих разделах вы исследовали поведение системы для scenario_TLN_straight_greenToRed_with_lead_vehicle и scenario_TLN_straight_redToGreen_with_cross_vehicle сценарии. Ниже представлен список сценариев, совместимых с TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench.

scenario_TLN_straight_greenToRed
scenario_TLN_straight_greenToRed_with_lead_vehicle [Default]
scenario_TLN_straight_redToGreen_with_cross_vehicle
scenario_TLN_left_redToGreen_with_lead_vehicle

Используйте эти дополнительные сценарии для анализа TrafficLightNegotiationWithUnrealTestBench при различных условиях.

Включите сообщения обновления MPC.

mpcverbosity('on');

Можно использовать шаблоны моделирования в этом примере, чтобы создать собственное приложение для согласования светофора.