自动驾驶之Carla_ROS_Bridge

赵虚左

701人浏览 · 2024-11-07 20:49:13

赵虚左 · 2024-11-07 20:49:13 发布

在自动驾驶仿真中，Carla_ROS_Bridge是一个关键工具，就像其名字一样，它是一个桥，连接Carla模拟器与第三方自动驾驶程序，如Autoware和Apollo，实现联合仿真。

Carla_ROS_Bridge是Carla官方提供的Carla和ROS通信工具。本质上是一个由多个功能包组成的ROS工作空间，包含了所有基础的功能包以及实现自己算法的功能包。

此包封装了操作Carla服务端的API，使用户不用关心Server层的东西，直接通过其提供的几个ROS Server创建车辆、传感器、路灯等各种Objects，并对其进行管理，同时将各类传感器数据从 Carla 格式转化为 ROS 消息 publish 出去。基础功能包具体功能如下表:

序号	名称	功能
1	carla_ackermann_contol	将 Ackermann 控制(转向角、速度、加速度、冲击度等)转化为 Carla Ego Vehicie Control 控制(转向角、油门制动开度、挡位等)
2	carla_ackermann_msgs	carla ackermann control中相关的消息定义
3	carla_ad_agent	一个简单的自动驾驶算法样例，可控制车辆按照给定路径行驶，避免与其他车辆碰撞并遵守红绿灯
4	carla_ad_demo	一个使用 ros_bridge 的完整样例
5	carla_common	主要包含 CARLA 与ROS 直接的坐标转化相关
6	carla_manual_control	实现对 CARLA 中车辆的手动控制
7	carla_msgs	ros_bridge 中用到的消息定义
8	carla_ ros_bridge	Ros_bridge 的核心节点，实现 CARLA与ROS/ROS2 的双向交互
9	carla_ros_scenario_runner	接收要运行的场景信息，并运行 ScenarioRunner
10	carla_ros_scenario_runner_types	carla_ros_scenario_runner中相关消息的定义
11	carla_spawn_objects	根据 objects.json 中的信息生成交通参与者和传感器
12	carla_twist_to _control	将 Twist控制(x/y/z 三个方向的速度角速度)转化为CarlaEgoVehicleControl 控制
13	carla_walker_agent	一个简单的行人控制算法，可控制行人按照给定路径行驶
14	carla_waypoint_publisher	根据给定的起终点生成途径的路径点
15	carla_waypoint_types	定义一个路径点消息
16	pcl_recorder	记录点云并生成点云地图
17	ros_compatibility	使 ros_bridge 无需修改代码就能够同时兼容性 ROS 和ROS2 环境
18	rqt_carla_control	一个rqt插件，运行控制仿真运行
19	rviz_carla_plugin	一个 rviz插件，使用 rviz查看和操作仿真

那么我们该如何获取Carla_ROS_Bridge呢？

第一步在GitHub的Carla项目中找到ROS_Bridge的链接（GitHub - carla-simulator/ros-bridge：CARLA 模拟器的 ROS 桥），确保与当前Carla版本兼容，通过git clone获取代码。

第二步在ROS工作目录的src文件夹中，通过catkin_make或catkin build进行编译，可能会遇到缺失的库，用apt进行安装。首次编译和运行时，可能还需安装Python环境缺失的库。

启动RosBridge。在启动之前需要source，以便终端使用ROS_Bridge。正常启动后，将看到两个窗口，一个世界窗口展示Carla模拟环境，另一个用于ego车辆控制。默认状态下，车辆等待自动驾驶程序接管，通过键盘操作可以切换驾驶模式和挡位。ROSTopics负责数据的传递。可以通过rqt查看ROS_Bridge的发布和订阅的Topic，这有助于理解数据流。此外，rviz提供了订阅更多Topic进行图形化显示的功能，在前一篇小编已经展示过其可视化内容（自动驾驶之CARLA仿真数据可视化），感兴趣的盆友们可以看一看。

自动驾驶之Carla_ROS_Bridge架构

三个主要功能节点包：

序号	重要的三个节点包	对应的launch	功能
1	Carla_ros_bridge	Carla_ros_bridge.launch	核心桥
2	Carla_ego_vehicle	Carla_ego_vehicle.launch	车辆的生成
3	Carla_manual_control	Carla_manual_control.launch	车辆的控制

1、Carla_ros_bridge

它是核心部分，其功能除了加载配置参数文件config/settings.yaml还会触发bridge.py,主要包括CarlaRosBridge 类：• 该类是脚本的核心，用于管理CARLA和ROS之间的通信。• 构造函数接收CARLA世界对象和参数字典，初始化各种设置和发布者。• 包含多个方法来处理车辆、传感器、演员（actors）等的创建和更新。• 支持异步和同步模式，通过线程处理CARLA世界的更新。• 处理天气变化和ROS时钟的更新。

2、Carla_ego_vehicle

主要功能是生成Carla仿真器中的主要可控车辆，加载配置参数文件config/sensors/json还会触发carla_ego_vehicle.py,主要包括Carla_ego_vehicle 类：• 该类是脚本的核心，用于管理生成ego_vehicle和其对应的传感器。• 初始化生成AD车的位置，设置蓝图等。• 代码/配置文件修改传感器参数。Carla_ego_vehicle在Carla_ros_bridge中扮演着重要的角色，它提供了控制和感知的能力，使得开发者能够在Carla仿真环境中测试和验证自动驾驶算法。通过使用ROS节点来控制和接收ego vehicle的数据，可以方便地集成和扩展自动驾驶系统的功能。

3、Carla_manual_control

Carla_manual_control其实不是一个单独的包或组件，它指的是Carla仿真器中的一个内置特性，为手动控制模式。手动模式允许用户通过键盘或游戏手柄来手动控制Carla仿真环境中的ego vehicle。对于测试场景和调试非常有用，因为用户可以直观地控制车辆并观察环境中的反应。主要加载功能包Carla_manual_control.py脚本，有World、KeyboardControl、HUD、FadingText、HelpText等五个类：• World，处理渲染工作，监听世界。• KeyboardControl，管理键盘输入的事件。• HUD，处理信息显示。• FadingText，是用来处理和现实HUD中逐渐淡出的文本信息的，例如速度超限警告，压线警告等• HelpText，展示帮助信息。

原文链接：自动驾驶之Carla_ROS_Bridge

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