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发表于 2023-3-5 09:32:40
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禁止私自转载，转载请联系作者 目前的开源仿真工具主要是基于Unreal和Unity完成的。前者的代表有Carla和Arisim，后者的代表有lgsvl simulator 和 AriSim_Unity。lgsvl是一个非常好的仿真器，我以后会专门在介绍它。
本篇主要关注基于Unity的自动驾驶仿真开源资源，从wiki和其他网络资源收集而来，重点放在工具总结上面,希望可以作为一个粗略的资源列表。
为什么要做一个新的模拟器
市面上有一些优秀的商业软件，如Prescan，VTD等，但它们非常昂贵。也已有一些开源项目，但它们往往不是基于现代引擎开发的，因而它的图形和通用软件环境可能有些过时。所以基于Unreal或Unity自己搭建一个就是一件比较有意思的事情了，搭建时需要注意以下几点：
- 不要重复造轮子，要在游戏引擎的基础上构建
- 要利用成熟的3D游戏工作流、技术、硬件和技术社区
- 开源
- 要有可扩展性
- 要模块化(包括各种输入输出设备，AI，传感器等)
- 能足够灵活进行原型设计，驱动评估，自动测试
为什么选择Unity
因为它是Unity，就是这么简单，好吧，认真来说，因为Unity
- 版本迭代稳定
- 已经有很多基于Unity的项目，有众多游戏和开源项目使用的都是Unity
- 集成有动画、粒子系统、导航网格、物理、occlusion等各种功能
- 可以使用C#，Mono等成熟的脚本
- 可以在win/Linux/Mac等多平台上使用
- 有良好的社区氛围(众多开发者和素材)
- 有好的文档支持，包括但不限于官方文档，论坛，第三方教程，youtube等
- 是创新硬件产品的首选平台(Oculus Rift一种虚拟现实设备, Hydra Razer体感控制器, Leap)
- 免费/价格较低
- 不开源，但是可扩展(编写脚本，low level dll等)
为什么建立在游戏平台上
游戏是软件3D软件的集大成者，有大量资源和人力被投入进来改进游戏的技术，可编程着色器、物理引擎、预照明、导航网格、动画混合系统等功能都是游戏引擎支持的，加速家属的应用也可以让游戏软件以实时帧率运行。游戏产业也推动了硬件创新，比如英特尔的GPU开发、罗技G27\G29、TrackIR头部跟踪器、Leap手势传感器、Oculus Rift和低延迟传感器等输入控制器硬件。利用这种低成本的硬件进行模拟也将允许更多的观众访问功能、价格合理的模拟器。
<hr/>资源 环境搭建
Unity本身并不是一个建模工具。它是一个“场景装配”工具和实时游戏引擎。所以详细的3D建模一般都需要在其他工具中完成。
Unity中现成的素材可以很容易地统一起来。在“ 3D Models Category of the Unity Asset store”里可以用免费或很少的钱购买到Unity中的大量产品。:如果你正在寻找一些相关的模型,在资产存储搜索“pack”,例如. Vegetation pack, City pack等等。
对于资源包的搜索，网上有大量的整理博客，这里就不再赘述了。当然，你也可以自己建模解决问题。
以下大致提一下地形构建、城市（建筑物）构建、路网（道路）构建的资源。
地形构建
对自动驾驶仿真来说，这一项优先级会越来越高，因为它们和动力学模型息息相关。
- Terrain Toolkit，YoutubeDemo
- WorldComposer,可以从真实环境中构建数据城市(建筑物)构建
城市（建筑物）构建
- CityEngine 快速生成城市模型的软件，功能很强大
- ViziCIties 它使用了开放地图数据，结合3d生成的建筑物进行缩放，混合了从英国政府、环保机构到Twitter等各种来源的大数据。
路网（道路）构建
- VTP 主要用于基于路网建设的城市，支持较多道路设计文件格式。路网(道路)构建
- Road Architect 以动态交叉口、桥梁等多种道路物体为特色，是非常专业的道路建设软件
- EasyRoads3D 特点是能建立众多跟道路相关的对象如栅栏，墙，树等。
- 从OSM中直接导入较为困难，可以考虑OSM-CityEngine-Unity3D 的工具链
- 从点云信息，3D地图建立，发展中。
<hr/>交通流架构
交通流仿真对自动驾驶仿真来说是极其重要的，自动驾驶需要落地，不能永远活在封闭测试场里，它要上路，要面临那些千奇百怪的交通装况。
一些online资源网站
- Vehicle Traffic Simulation with Unity
- Martin Treibe 交通计量经济学、建模与统计研究所
- gamma 该网站可仔细钻研
- Unity中的A*算法
关于交通流仿真的书
- 《Fundamentals of Traffic Simulation》
- 《Verkehrsdynamik und -simulation: Daten, Modelle und Anwendungen der Verkehrsflussdynamik》
- 《Traffic Flow Dynamics》
非Unity的交通流仿真工具
- PTV VisWalk可以提供给行人仿真(包括人群，对象，路径规划，冲撞避免等)。
- PTV Balance提供了基于绿波的实时交通数据的自适应信号控制，
- PTV Optima 大规模交通可视化，态势感知，预测，事件检测。
- PTV Visum Safety 事故数据分析与检测，分析事故集群
- SUMO
SUMO是一种开源的、微观的、多模式的交通模拟仿真器，它允许模拟由单个车辆组成的给定交通流如何通过给定的路网。该模拟允许处理大量的交通情景。它是纯微观的:每一辆车都被明确建模，有自己的路线，并单独通过网络移动。
假如你下载SUMO的包，你会发现它包含许多除去SUMO之外的应用，这是用来导入和预处理路网的，以及它能为SUMO提供一些前期数据准备。
Unity自带的交通流工具
- iRDS
- UnitySteer
- Auto21 Traffic Modeling and Simulation
- Verkeerstalent
<hr/>天气天时架构
Unity中提供了一些简单的天时控制和天气控制
天时特点
- 太阳位置(仰角，方位角)控制
- 阳光的颜色和强度由角度和大气散射调制
- 太阳在低角度会产生眩光效应
- 天空背景沙河动画(或者至少白天黑夜之间有差别)
- 通常至少有几个云层
- 云可以由程序生成和形成动画天气特点
- 降雨效应
- 地面效应(滴溅系统、颗粒系统)(积雪融化)
- 更多效果(吹风，树叶降落)
- 闪电和纹理(有疑问，不懂)
- 各种天气的声音
车辆&物理(动力学)、NPC触发、传感器仿真、数据记录
这几项功能是构建一个自动驾驶仿真的必备方式。之后我会基于lgsvl专门再介绍。
20200103更新
Unity官方支持的自动驾驶仿真项目和工具
- AriSim中的ML Agents工具
- Arisim_indridge-city
- synthia-dataset
- Unity_重构真实世界（用于构建静态测试场景）
- Unity_simvz
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