Building bridges: Leveraging C++ and ROS for simulators, sensor data and algorithms

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档讨论了在模拟器、传感器数据和算法中利用C++和ROS的技术。ROS（Robot Operating System）是一个开源的机器人操作系统，广泛应用于机器人和自动驾驶领域，具有丰富的软件库和工具。文档重点介绍了如何在模拟器中实现确定性，通过时间步同步、ROS应用堆栈的控制以及输入一致性来确保AV场景的重复性和可重现性。此外，还探讨了ROS与模拟器的集成，包括ROS桥接器的作用、配置模式及与CARLA模拟器的具体应用案例。

AI总结

《Building bridges: Leveraging C++ and ROS for simulators, sensor data and algorithms》

**总结：**

本文探讨了如何利用C++和ROS（Robot Operating System）在仿真器、传感器数据和算法中构建桥梁，特别是在自动驾驶领域的应用。文档的核心内容包括以下几个部分：

1. **确定性同步与仿真器：**
- 确定性在仿真器中的重要性，它通过同步时间步骤确保了不同自动驾驶场景在测试中的可重复性和可重现性。
- 仿真器和基于ROS的应用栈需要同步时间步骤，以确保所有模拟组件（传感器、车辆和控制算法）的状态更新一致。
- 输入一致性是确保仿真器运行的重要因素，包括车辆配置、传感器数据、交通条件等，这些输入应在仿真开始时初始化，并保证在多次运行中一致。

2. **ROS的基础知识：**
- ROS是一个开源的机器人操作系统，最初于2007年在斯坦福大学人工智能实验室开发，现由OSRF管理。
- ROS适用于需要低级设备驱动和传感器访问的应用场景，这使其特别适合使用C++开发。
- ROS社区庞大，几乎所有机器人实验室和自动驾驶项目都使用ROS，拥有超过10,000名开发者、数千个软件包和完整的开源工具链。
- 80%的汽车 Tier-1和OEM公司正在使用ROS进行自动驾驶的研发和生产。

3. **模拟器-ROS桥接器：**
- 桥接器作为仿真器和ROS应用栈之间的翻译器，负责将仿真器中的虚拟传感器数据和控制信号转换为标准的ROS消息。
- 桥接器订阅仿真器的控制命令并发布仿真器的传感器数据，还管理仿真器特定的API/协议与标准ROS消息之间的转换。

4. **确定性执行与配置：**
- 仿真器和ROS应用栈的操作模式可能影响确定性，包括同步（确定性）和异步（非确定性）模式。
- 使用固定的执行协调器可以确保ROS应用栈在同步模式下完全确定性运行，具体通过控制消息的发布顺序和执行步骤来实现。

5. **案例研究：集成CARLA模拟器：**
- CARLA模拟器与ROS桥接器的集成展示了解决方案的有效性，使用固定顺序执行协调器确保了在同步模式下仿真器的确定性运行。
- 桥接器协调器通过存储所有的传感器消息并按顺序发布，确保控制命令到达后再执行，保证了仿真步骤的严格同步。

**总结：**

本文突出了C++和ROS在自动驾驶仿真中的关键作用，特别是在确定性同步、ROS的社区支持以及桥接器的应用方面。通过CARLA模拟器的案例，展示了如何实现完全确定性的仿真运行，确保了自动驾驶场景的可重复测试和分析。