如何用python库scenariogeneration来创建静态地图+动态场景进行自动驾驶仿真
大家好，我是李慢慢。
本期介绍一个python库，scenariogeneration，用来创建动态场景（OpenScenario格式）和静态地图（OpenDrive格式），用于自动驾驶仿真。
目录：
1、简介
2、官方资料
3、库的下载安装
4、示例代码
5、创建静态地图
6、创建动态场景
7、场景播放效果
8、写在最后
1、简介
以下截图是官方对scenariogeneration库的介绍。
scenariogeneration是一个Python库，用来生成OpenSCNARIO（.xosc）和OpenDRIVE（.xodr）文件。
啰嗦一句：
OpenX系列是ASAM推出的用于道路网络和驾驶模拟的格式标准。OpenX系列套件包括OpenDRIVE、OpenSCENARIO、OpenLABEL、OpenEDD、OpenCRG、OpenOntology和Open Simulation Interface等内容。其中，OpenDRIVE文件描述仿真测试场景的静态部分（如道路拓扑结构、交通标志标线等）；OpenSCENARIO文件描述仿真测试场景的动态部分（如交通车的行为）。
ASAM官网：
2、官方资料
scenariogeneration库包含以下几个类：
scenariogeneration.esmini_runner
scenariogeneration.helpers
scenariogeneration.scenario_generator
scenariogeneration.xodr
scenariogeneration.xosc
官方使用说明文档：
官方API接口说明：
https://pyoscx.github.io/scenariogeneration/index.html
点击上述的链接即可查看每个模块或者函数的使用方法：
源代码下载：
https://github.com/pyoscx/scenariogeneration
源代码中可以查看所有源代码、使用说明、更新说明、示例代码等内容。
3、库的下载及安装
scenariogeneration的python库的下载方式如下：
pip install scenariogeneration我的python版本是3.8，我这里已经安装过scenariogeneration了，再度安装，会提示已经安装，并告知安装位置。
按图索骥，可以找到我们安装的库：
安装完成后，也可以用pip list查看安装的库。
pip list
安装完成后，运行python，import进来scenariogeneration的库，即可开始使用。
至此，基础环境已经配置完成了。
冗长的前文看起来头晕，其实核心只有一句安装代码：
pip install scenariogeneration4、示例代码
虽然scenariogeneration已经提供了必要的使用文档及接口说明，但从零开始看必然昏昏欲睡，查看官方自带的示例代码，是最快的学习方法。
在下载的源代码文件中，有一个文件夹【example】，里面就是各种示例代码。
xodr的：
xosc的：
generator的：
以xodr的示例代码为例，只需要用python运行对应的py文件，就能生成同名的xodr文件。
5、创建静态地图
跟随示例代码，我们来看一下生成一个最简单的直路，需要的最简单的代码：
from scenariogeneration import xodr# 创建一个OpenDrive实例my_odr = xodr.OpenDrive("myroad")# 创建一条直路road_1 = xodr.create_road(geometry=[xodr.Line(100)],id=0,left_lanes=2,right_lanes=3,lane_width=3.5,center_road_mark=xodr.RoadMark(xodr.RoadMarkType.solid, 0.2),road_type=-1)# 将道路添加到OpenDrivemy_odr.add_road(road_1)# Adjust initial positions of the roads looking at succ-pred logicmy_odr.adjust_roads_and_lanes()# 将上述道路保存下来my_odr.write_xml("test_001_straight_road.xodr")
以下是【test_001_straight_road.xodr】可视化的效果。
本处用了另一个开源可视化工具truevision，可以查看以下文章，获取安装及使用方法。
接下来，简单看看道路的连接。
代码如下：
from scenariogeneration import xodr# 创建3条道路roads = []# 起始车道-100m直道roads.append(xodr.create_road(xodr.Line(100), id=0, left_lanes=2, right_lanes=2))# 终止车道-100m直道roads.append(xodr.create_road(xodr.Line(100), id=1, left_lanes=2, right_lanes=2))# 中间车道-100m螺旋车道roads.append(xodr.create_road(xodr.Spiral(0.001, 0.02, 100), id=3, left_lanes=2, right_lanes=2, road_type=1))# 定义螺旋车道的连接关系roads[2].add_predecessor(xodr.ElementType.road, 0, xodr.ContactPoint.end)roads[2].add_successor(xodr.ElementType.road, 1, xodr.ContactPoint.start)# 创建junctionjunction = xodr.create_junction(roads[2:], 1, roads[0:2])# 创建OpenDrive对象，并添加进去所有道路odr = xodr.OpenDrive("myroad")for r in roads:odr.add_road(r)odr.adjust_roads_and_lanes()odr.add_junction(junction)# 将上述道路保存下来odr.write_xml("test_002_roads_connection.xodr")
以下是【test_002_roads_connection.xodr】可视化的效果。
6、创建动态场景
下面参考官方示例脚本【route_in_crossing.py】，改写了一个更简单的十字路口转弯的场景。车辆转弯的路线（Route）可自由定义。
import osfrom scenariogeneration import xosc# 创建一辆车：主车bb = xosc.BoundingBox(2, 5, 1.8, 2.0, 0, 0.9)fa = xosc.Axle(0.523598775598, 0.8, 1.68, 2.98, 0.4) # 前轴距ba = xosc.Axle(0.523598775598, 0.8, 1.68, 0, 0.4) # 后轴距my_vehicle = xosc.Vehicle("my_car", xosc.VehicleCategory.car, bb, fa, ba, 69, 10, 10)# 创建一个Entity,然后将前面创建的车辆添加进去egoname = "Ego"entities = xosc.Entities()entities.add_scenario_object(egoname, my_vehicle)# 初始化车辆行为init = xosc.Init()init.add_init_action(egoname, xosc.TeleportAction(xosc.LanePosition(50, 0, 1, 0)))init.add_init_action(egoname,xosc.AbsoluteSpeedAction(10, xosc.TransitionDynamics(xosc.DynamicsShapes.step, xosc.DynamicsDimension.time, 1),),)# 定义道路地图road = xosc.RoadNetwork(roadfile="../xodr/fabriksgatan.xodr", scenegraph="../models/fabriksgatan.osgb")# 创建一个Routeego_route = xosc.Route("ego_route")ego_route.add_waypoint(xosc.LanePosition(30, 0, 1, 0), xosc.RouteStrategy.fastest)ego_route.add_waypoint(xosc.LanePosition(50, 0, 1, 3), xosc.RouteStrategy.fastest)## 创建一个Trigger-Action，Trigger为仿真一开始即开始，Action为路线规划Route。ego_action = xosc.AssignRouteAction(ego_route)ego_event = xosc.Event("ego_event", xosc.Priority.overwrite)ego_event.add_action("ego_route", ego_action)ego_event.add_trigger(xosc.ValueTrigger("target_start",0,xosc.ConditionEdge.none,xosc.SimulationTimeCondition(1, xosc.Rule.greaterThan),))# 创建一个StoryBoard对象，设置主车的行为为上述Trigger-Actionego_man = xosc.Maneuver("ego_man")ego_man.add_event(ego_event)** = xosc.StoryBoard(init,xosc.ValueTrigger("stop_simulation",0,xosc.ConditionEdge.rising,xosc.SimulationTimeCondition(10, xosc.Rule.greaterThan),"stop",),)**.add_maneuver(ego_man, egoname)# 实例化一个Scenario对象sce = xosc.Scenario("adaptspeed_example","User",xosc.ParameterDeclarations(),entities=entities,storyboard=**,roadnetwork=road,catalog=xosc.Catalog(),)# 将Scenario对象保存为和脚本同名的文件（.xosc）sce.write_xml(os.path.basename(__file__).replace(".py", ".xosc"))
该脚本运行后，将会生成和脚本同名的xosc文件。
7、场景播放效果
以下是调用esmini播放场景文件的脚本：
# coding=utf-8import os# file_path = "./trajectory_example.xosc"file_path = "./lmm_route_in_crossing.xosc"esmini_path = "D:/esmini/esmini-demo_win/esmini-demo/bin/esmini"os.system(esmini_path + str(" --window 60 60 1024 576 --osc ") + file_path)
8、写在最后
简单来说，scenariogeneration的核心包是xodr（处理OpenDRIVE文件的）和xosc（处理OpenSCENARIO文件的）；scenario_generator则是用来进行参数泛化生成大量的场景；esmimi_runner是做可视化的，可以播放前面xodr创建的地图和xosc创建的场景。其中esmimi_runner只是调用提前装好的esmini软件，这个esmini也是开源的，查看下面的文章可以查阅使用方法。
如上，使用esmini和scenariogeneration的组合，可以自己搭建起来一个简单的免费的仿真场景制作工具链。使用脚本来做场景和地图，和用可视化工具编写相比，看似复杂很多，但隐藏了一个很大的好处，就是可以做参数化，一旦掌握了这个库的使用方法，可以更快速更大规模生成自己需要的地图和场景。
你也去试试吧。
本文仅为对scenariogeneration库的简单探索。关于更多更细节的功能，诸君自行查阅官方文档哦。
瑞斯拜。
