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MATLAB新收購的RoadRunner是什么？自動駕駛場景軟件市場又添波瀾

2020-08-31 23:21:01·  來源：自動駕駛仿真  
　
有些朋友也許已經發(fā)現(xiàn)了，MATLAB R2020a新推出了一個工具RoadRunner。這個工具是什么，怎么用，有什么特點？今天我們就根據(jù)了解到的信息及親身使用體驗，來對它
有些朋友也許已經發(fā)現(xiàn)了，MATLAB R2020a新推出了一個工具——RoadRunner。這個工具是什么，怎么用，有什么特點？今天我們就根據(jù)了解到的信息及親身使用體驗，來對它做一個介紹。

01  背景介紹

MathWorks官網(wǎng)的RoadRunner界面

RoadRunner——Design 3D scenes for automated driving simulation，這是MathWorks對RoadRunner的定位?？梢钥闯?，RoadRunner是為自動駕駛仿真測試而服務的。在V流程中，自動駕駛仿真測試包括MIL、SIL、HIL等環(huán)節(jié)。這三個測試環(huán)節(jié)都包含了三個要素：

·  車輛模型

·  駕駛場景和傳感器模型

·  相關算法（感知、規(guī)劃、控制等）

自動駕駛仿真測試系統(tǒng)

駕駛場景構建和模擬是自動駕駛仿真測試中非常重要的一個環(huán)節(jié)，也很大程度上影響著仿真測試的效果。關于駕駛場景構建，市面上已有不少工具，MathWorks也有一定的布局。針對不同的仿真測試需求，MathWorks提供了以下兩套方案。

MathWorks的場景方案

第一套方案采用的場景表達工具是MathWorks自己開發(fā)的Driving Scenario Designer，可構建“方塊式”駕駛場景。它的優(yōu)點是構建場景方便快捷，與Simulink無縫銜接，不足是構建的場景不逼真，適用于對融合、規(guī)劃和控制算法的測試。

第二套方案采用的場景表達工具是Epic Games開發(fā)的虛幻引擎Unreal Engine。它的優(yōu)點是構建的場景非常接近真實場景，不足是構建場景不方便、入門難度高。正因為它能模擬出高保真的駕駛場景，所以它也適用于對感知算法進行測試。

從上述可知，MathWorks的這兩套方案都是存在一定不足的。MathWorks在2017年推出自動駕駛工具箱Automated Driving Toolbox，并且在之后的每一年都投入了不少精力去完善這個工具箱。由此可以看出，MathWorks很重視自動駕駛相關業(yè)務。在筆者看來，MathWorks在自動駕駛方面的耕耘，主要專注于兩個領域：自動駕駛算法開發(fā)和自動駕駛仿真測試。前者繼承MATLAB/Simulink/Stateflow在控制算法開發(fā)方面的優(yōu)勢，工具鏈完整且高質量；后者而言，在收購RoadRunner之前，MathWorks的方案并沒有達到優(yōu)秀的標準。很明顯，MathWorks之前的兩套場景方案是匹配不上他們想在自動駕駛領域有所建樹的期望的。筆者猜測，正是基于這個原因，MathWorks收購了RoadRunner，以彌補自動駕駛仿真測試工具鏈的不足。
 
RoadRunner構建的場景

02  RoadRunner是什么

關于RoadRunner是什么，我們直接引用MathWorks對RoadRunner的描述。

RoadRunner 是一個交互式器，可用于針對自動駕駛系統(tǒng)仿真和測試設計三維場景。您可以創(chuàng)建區(qū)域特定的道路標志和標記以自定義道路場景。您可以插入標志、信號、護欄和道路損壞，以及綠化、建筑物和其他三維模型。RoadRunner 還提供工具，用于設置和配置交叉路口處的交通信號配時、相位和行車路徑。
 
RoadRunner的界面及元素

借助 RoadRunner Asset Library，您可以使用多種逼真且視覺一致的三維模型快速填充三維場景。

03  RoadRunner有什么特點

筆者在使用RoadRunner一段時間后，初步總結了它的4個特點。

3.1  使用方便，功能強大
   
RoadRunner操作方便、功能強大、入門難度低。主要的工具如下。

3.1.1  道路工具
 
 
從左到右，依次是

·  常規(guī)道路部署工具

·  環(huán)形道路工具

·  道路界面工具

·  道路高度工具

·  道路截斷工具

·  橋梁工具

·  道路滑移工具（包括匝道）

·  道路偏移工具

3.1.2  交叉路口工具
 
 
從左到右，依次是：

·  自定義交叉路口工具（兩條及以上道路間，自定義構建交叉路口）

·  道路拐角工具（拐角形狀）

·  交叉路口表面工具

·  交通走向工具

·  交通燈部署工具

3.1.3  車道工具
 
MATLAB新收購的RoadRunner是什么？自動駕駛場景軟件市場又添波瀾
 
從左到右，依次是：

·  車道工具（刪除車道，修改車道方向）

·  車道寬度工具

·  車道偏移工具

·  Lane add tool

·  Lane form tool

·  Lane carve tool

·  車道截斷工具

·  車道分割工具（將一條寬車道分割成兩條窄車道）

Lane add tool、Lane form tool和Lane carve tool的區(qū)別可見下圖。
 
 
3.1.4  標記工具

 
從左到右，依次是：

·  車道線工具（修改車道線類型，刪除整條或者部分車道線，延長車道線等）

·  點狀標記工具（添加、刪除、點狀標記，比如限速標記、方向標記）

·  線形標記工具（添加、刪除、線形標記，比如限速路面油污）

·  區(qū)域標記工具（（添加、刪除、區(qū)域標記，比如匝道標記）

·  車位標記工具

·  人行道標記工具

3.1.5  道具工具
 
 
從左到右，依次是：

·  點狀道具工具（點狀部署道具，操作一次則部署一個道具）

·  線形道具工具（線形部署道具，操作一次則部署一串道具）

·  區(qū)域道具工具（區(qū)域部署道具，操作一次則部署一個區(qū)域的道具）

·  道具跨度工具（道具間隔）

·  標牌工具（標牌的內容，支持圖形、包括中文在內的多種語言）
  
具體的操作，推薦觀看以下視頻。
 
3.2  素材豐富
   
RoadRunner本身自帶一個簡單的素材庫，同時它還提供了一個插件——RoadRunner Asset Library，提供了豐富素材以構建逼真場景。RoadRunner Asset Library提供的素材有：

·  組件?？勺孕袑⒁恍┝慵M合成一個組件（如桿子+交通信號燈+路燈），方便復用。
·  建筑。
 
·  Dmage。模擬道路的損壞、污漬等。
 
·  道路欄桿。
 
·  Marking。包括各種類型的車道線及人行道。
 
·  材料紋理。
 
·  樹。
 
·  道路類型?？刹捎肁sset庫中現(xiàn)成的道路類型，也可基于這些道路修改成自定義的道路，并將自定義道路保存為一種道路類型，方便復用。
 
·  交通信號燈。
 
·  交通標志。
 
·  交通管控物件。
 
·  路面交通符號。
 
·  車輛。
 
 
3.3  兼容性好
   
RoadRunner 支持激光雷達點云、航拍圖像和 GIS 數(shù)據(jù)的可視化。您可以使用OpenDRIVE® 導入和導出道路網(wǎng)絡。使用 RoadRunner 構建的三維場景可導出為 FBX®、glTF™、OpenFlight、OpenSceneGraph、OBJ 和 USD 格式。導出的場景可在自動駕駛仿真器和游戲引擎中使用，包括 CARLA、Vires VTD、NVIDIADRIVE Sim®、LGSVL、百度 Apollo®、Unity® 和虛幻引擎 (Unreal® Engine)。

3.3.1  導入GIS數(shù)據(jù)
 
3.3.2  導入OpenDRIVE數(shù)據(jù)
 
3.3.3  導入FBX文件
 
 
 
3.3.4  導入SVG文件
MATLAB新收購的RoadRunner是什么？自動駕駛場景軟件市場又添波瀾1
 
3.3.5  導出到Unity
 
 
百度阿波羅也在使用RoadRunner創(chuàng)建場景并導出到Unity。

“我們目前使用的是RoadRunner，它由VectorZero來開發(fā)的。這個軟件的功能非常強大，它可以很輕易地各種復雜的路網(wǎng)。

RoadRunner有一個很重要的功能是：它可以導出OpenDRIVE的地圖格式，OpenDRIVE是現(xiàn)在比較通用的高精地圖格式。我們可以使用腳本把OpenDRIVE地圖格式轉化成百度阿波羅的高精地圖格式。

我們不僅需要每個路有不同車道，還需要這些車道的連接關系。哪個車道能轉向哪個車道，哪個車道不能轉向哪個車道，這些連接關系RoadRunner都可以幫我們生成，這對自動駕駛模擬是非常重要的。”

3.3.6  導出到虛幻引擎 (Unreal Engine)
 
 
3.3.7  導出到LGSVL
 
 
3.3.8  導出到CARLA
 
 
3.4  性價比不錯
   
對企業(yè)而言，相比其他自動駕駛仿真商業(yè)軟件，RoadRunner的價格不算高。對高校而言，據(jù)筆者了解，RoadRunner的價格很低，相當有吸引力?？梢栽阪溄樱╤ttps://ww2.mathworks.cn/help/roadrunner/）中申請試用版，筆者現(xiàn)在用的就是試用版。

04  RoadRunner怎么用

本節(jié)不是介紹RoadRunner具體怎么操作，而是介紹RoadRunner怎么結合MATLAB/Simulink的工具鏈使用。RoadRunner構建的場景可以導出到Driving Scenario Designer和虛幻引擎Unreal Engine。
 
RoadRunner與MATLAB/Simulink的結合

4.1  RoadRunner結合Driving Scenario Designer
   
RoadRunner構建的場景可以導出成OpenDRIVE文件，MathWorks的Driving Scenario Designer可以加載該OpenDRIVE文件，從而打通了RoadRunner和Driving Scenario Designer。

4.2  RoadRunner結合Unreal Engine
   
RoadRunner構建的場景可以導出成FBX文件，Unreal Engine可以加載該FBX文件，復現(xiàn)場景并做逼真的渲染。RoadRunner與Unreal Engine的結合，既實現(xiàn)了方便快捷地構建場景，又實現(xiàn)了對場景的高保真度模擬。同時，Simulink的自動駕駛工具箱Automated Driving Toolbox提供了與Unreal Engine場景交互的攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等傳感器模型，去覆蓋Perception-in-loop的應用。
 
自動駕駛工具箱提供的針對Unreal Engine的傳感器模型

05  小結
從筆者的使用體驗而言，RoadRunner確實是一個優(yōu)秀的自動駕駛場景構建工具。在自動駕駛仿真領域，它將掀起多大波瀾、占據(jù)多少市場，我們拭目以待。
 
 
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