学习笔记|自动驾驶仿真工具-SCANeR studio

 

​大家好，我是李慢慢。

 

花了一周时间学习SCANeR Studio这个仿真软件，勉强搞懂了这个软件的操作，也运行了一两个简单实例，忍不住来记录下，希望能给初次接触这个软件的道友一些直观的印象，最主要的，也是帮自己梳理下知识体系，好在今后查漏补缺。

 

SCANeR studio中的仿真场景示例

 

目录：

1、软件功能简介

2、软件背景介绍

3、软件界面

4、仿真小实例

5、脚本控制

6、外接接口-协同仿真

7、一点题外话

 

1、软件功能简介

 

摘录一段来自北京锋大科技对它的介绍：“SCANeR™studio是一个全面的软件套件，致力于汽车和交通模拟解决测试和驾驶的ADAS、自动驾驶汽车、HMI和大灯用例。SCANeR™studio提供了构建超真实虚拟世界所需的所有工具和模型：道路环境、车辆动力学、交通、传感器、真实/虚拟司机、车头灯、天气条件和场景脚本。它远非一个“黑匣子”工具，而是一个真正的模块化仿真平台，灵活、可扩展、开放，满足了研究人员和工程师的需求。它的通用性使一系列完整的设置成为可能：驱动模拟器、模型在环MIL、软件在环SIL、硬件在环HIL。”

 

总的来看，在功能上，这个软件和目前的流行软件（PreScan，CarMaker，VTD等）是没有多大区别的，功能十分强大。能否在市场持续存在，就靠更新速度和营销力度了。

 

2、软件背景介绍

 

SCANeR™studio来自法国的一家名为AVSimulation的公司，这家公司是2017年由OKTAL公司（SCANeR™studio的母公司）与雷诺公司强强联合而成的合资公司，但SCANeR™studio这个软件本身已经有30多年的历史，在全球拥有众多的客户和合作伙伴，底蕴雄厚。可以通过下图来简单感受下：

 

上图来自AVSimulation公司官网：https://www.avsimulation.com

 

3、软件界面

 

虽然软件集成了很多模块，但我依然发现整个布局逻辑性很强，在TERRAIN界面下做创建路面环境（如下图1），在VEHICLE界面下做车辆建模（如下图2），在SCENARIO界面下作场景组合配置（如下图3），在SIMULATION界面下做仿真运行（如下图4），在ANALYSIS界面下做分析（如下图5）。所以学习起来也没那么吃力，加上很多东西（如车辆、行人、路标等）都是拖拽式一键生成，所以按照路面->车辆->场景->仿真->分析的步骤来建模，很快就能做一个小实例出来。对于新手来说，学习可以很快。

 

图1：TERRAIN界面

 

图2：VEHICLE 界面

 

图3：SCENARIO界面

 

图4：SIMULATION界面

 

图5：ANALYSIS界面

 

4、仿真小实例

 

干说不练假把式，我们来简单地建立一个场景吧，看看整个流程。

 

4.1、首先切换到TERRAIN界面创建一条简单的不能再简单的道路：直道。在这个界面中，最左侧是道路描绘功能，最右侧控制道路的显示类型（上）和对道路进行参数化定义（下），中间就是绘图创作区域了。这里我激活直线功能，在绘图区画了一条直线，选择显示方式为逻辑内容，放大后，就能看到我们创建的道路的样子了。然后将道路保存。

 

 

4.2、跳过第二步的VEHICLE建模，我们这里不创建车辆，直接到下一步中直接调用SCANeR studio自带的车辆模型。

 

4.3、切换到SCENARIO模式下，打开上上一步保存的道路模型，然后从右侧的资源库里拖动一辆车到道路中。（右侧的资源库十分强大，啥都有，各种车，各种人，各种道路设施，各种传感器、各种外部脚本接口等等。）车辆拖到道路中后需要设置下车辆的驾驶行为，双击车辆即可打开车辆模型的设置窗口，为了简单，我将其设置为自动驾驶模式。

 

 

4.4、切换到SIMULATION界面，我简单加载了一个TRAFFIC进程(自动驾驶需要)，和一个VISUAL进程（后续观看车辆行驶需要），还有一个RECORD（后续分析车辆数据需要），然后点击上方的运行按钮即可开始仿真了。

 

 

运行起来后如下所示。

 

4.5、这样我们就简单跑起来了一个车辆模型，结束仿真后，切换到ANALYSIS界面下，可以找到我们仿真中录制的结果，可以重复观看车辆行为，也可以打开数据窗口，查看各种参数。如下图，就简单地查看了下车辆的行驶速度曲线。

 

 

以上就是这个软件的大概的仿真流程了。有木有很简单？不过我省略了很多描述，很多细节都采用了默认设置。想要真正用好这个软件，还是有很多很多细节需要抠的。

 

5、脚本控制

 

脚本控制，用来控制一些特殊的触发条件，非常适用。比如什么时候报警、什么时候亮灯、什么时候下雨、什么时候刹车等，编程并不难，因为软件本身自带了很多函数API，只需要调用并组合就可以了。比如我简单通过距离条件设置了一个下雪天路面积雪的深度的案例。

 

 

 

 

这个只是一个非常简单的应用，我也见过官方自带的场景库里对街边路灯和车灯有非常酷炫的控制。炫酷不炫酷其实不重要，重要的是要能搭建出真实场景。真实的物理世界千变万化，要能反应出来需要软件提供相当大的自由度。好在这个软件在建模方面本身自由度已经很大（抠细节抠的不要不要的），然后加上还有脚本控制，就相当全面了。

 

6、外接接口-协同仿真

 

SCANeR studio提供外部程序接口，只需要定义好要调用的程序，就可以使用外部的程序或者软件，来达到自己的目的。这种调用，在我看来可以是单向的，比如VISUAL进程，就是单纯的只能看SCANeR的视频输出画面；也可以是双向的，比如外接的SIMULINK，SIMULINK程序能获得仿真车辆的输出参数作为输入，再通过自己的某种算法得出结果并将结果输出反馈给SCANeR来进一步控制车辆，形成一个双向的回路。

 

 

配置好SCANeR和Simulink之间的通信之后（此处省略一万字。。。），我做了一个目标速度控制的模型，如下所示。首先搭建一个如下的Simulink模型，左侧橙色部分是将SCANeR中的车辆的输出信号取出，在中间通过一个PID控制，使得速度稳定达到100，再将实时控制速度输出给右侧蓝色部分（相当于SCANeR的接收器），用于控制SCANeR中的车辆的速度。这样就构成了一个速度控制的回路。

 

 

然后，将Simulink模型和SCANeR中的仿真场景都运行起来（如下），两者之间的通信就开始了。

 

 

随后模型跑起来，就能看到自己加入“算法”后的效果了。如下。

 

7、一些题外话
 

本次分享的这点内容实属简单，其目的也只是为了普及下这个软件，也帮助自己梳理出个基础的认知。学习过程中在网上能到的有用的资料真不多，全靠软件自带的帮助文档了。另外，在宏景智驾兼职的这段时间，蹭上宏景的wifi才有机会使用这个软件一段时间，也多亏了唐唐的诸多指导，才勉强学了下来，在此真心表示感谢。

 

学习过程中也遇到一些问题，留待以后再解决吧。

 

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