python进行CARLA仿真

1. CARLA简介

CARLA是一个开源的自动驾驶仿真工具，CARLA以Unreal Engine为基础来运行模拟，并使用OpenDRIVE标准来定义场景，可以使用Python API进行CARLA的调用。

Carla的仿真架构是由服务器和客户端组成的：
服务器：即为仿真环境本身，负责图像渲染、物理计算等，服务器的启动需要打开CalaUE4.exe
客户端：使用Carla的API进行车辆及其动作、天气环境等设定

2.QuickStart

2.1 创建Client和World

进行仿真前需要先创建客户端并与服务器连接：
对于windows版本，需要先打开CalaUE4.exe，并且设置一个timeout

client = carla.Client("localhost", 2000)
client.set_timeout(5.0)

现在客户端已经与服务端连接上了，即为一个虚拟的世界，接下来需要创建一个地图，可以加载carla内置的地图

world = client.load_world('Town02')

2.2 添加一些环境参数：天气

现在可以通过python api （set_weather）设置所加载场景的环境，比如天气：

weather = carla.WeatherParameters(
cloudiness=0.2,
precipitation=0.2,
sun_altitude_angle=80.0)
world.set_weather(weather)

2.3 创建一个Actor

接下来需要在所创建的场景中添加物体，包括：车辆、行人、传感器等。这些统称为Actor，不同的Actor有不同的属性。calar中有创建Actor的模板，叫做Blueprints。
下面为定义一个白色的特斯拉：

model3_bp = world.get_blueprint_library().find('vehicle.tesla.model3')
model3_bp.set_attribute('color', '255,255,255')

2.4 Actor的生命周期

生成Actor

使用world对象的spawn_actor可以生成一个actor，可以定义车辆产生的地点：

transform = Transform(Location(x=100, y=300, z=40), Rotation(yaw=180))
actor = world.spawn_actor(blueprint, transform)

定义Actor的动作

model3.set_autopilot(True)

也可以自定义车的位置

location = model3.get_location()
location.x += 10.0
model3.set_location(location)

回收Actor

当我们不在需要某个Actor的时候，可以将其销毁，释放计算资源。

destroyed_sucessfully=actor.destory()

3. 添加传感器

Calar中已经支持了很多传感器，例如：
摄像头： Depth， RGB ， Semantic segmentation
探测器： Collision ， Lane invasion ， Obstacle
其他： GNSS ， IMU ， LIDAR raycast ， Radar
传感器跟其他的Actor最大的不同是，它们需要被安装在车上，因此在生成传感器的时候，需要将其附着到一个车辆类型的Actor上，而出生点是针对于这台车本身的坐标系给定的。

camera_bp = world.get_blueprint_library().find('sensor.camera.rgb')
camera = world.spawn_actor(camera_bp,
carla.Transform(carla.Location(x=-5.5, z=2.5), carla.Rotation(pitch=8.0)),
model3,
carla.AttachmentType.SpringArm
)
camera.listen(lambda image:image.save_to_disk('output/%06d.png' % image.frame)

设置观察者

即为观察仿真的视角

while True:
spectator = world.get_spectator()
transform = model3.get_transform()
spectator.set_transform(carla.Transform(transform.location + carla.Location(z=50),
carla.Rotation(pitch=-90)))
time.sleep(5)

5. 仿真效果

最后

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