自动驾驶 | 为CarLA添加一辆小米SU7 Part I

自动驾驶 | 为CarLA添加一辆小米SU7 Part I

导言

什么是CarLA?

CarLA是一款基于虚幻引擎4（Unreal Engine 4）构建的开源自动驾驶仿真平台，为自动驾驶算法的研发、测试与验证提供高保真的虚拟环境。其核心特性包括：

• 高精度地图与传感器模拟：支持激光雷达、摄像头、毫米波雷达等多种传感器的物理级仿真。
  
• 动态交通场景：内置行人、车辆、交通信号等交互元素，可模拟复杂城市路况。
  
• 模块化设计：用户可通过Python或C++ API灵活控制环境参数、交通流及智能体行为。
  

通过从源码构建CarLA，我们可以通过UE4编辑器快速便捷地为它添加一款载具。
准备工作

为了将自定义的一款载具添加到CarLA中，你需要做好如下准备工作：

• 已经准备好的载具模型
  
• 一份从源码构建的CarLA和UE4编辑器（详见https://carla.readthedocs.io/en/latest/build_windows/#windows-build）
  
• 安装好CarLA API的Python环境
  
• 最新版本的Blender
  

在本文中，我将以小米 SU7为例，将这款载具添加到CarLA中，你可以在Sketchfab中下载到所需要的资源：https://sketchfab.com/3d-models/xiaomi-su7-ca2cda599f5341068c992c9f44551bf9

准备要导入的载具

模型准备

首先将你所需要的模型下载到本地并解压，在这里我选择了gltf格式

打开blender，选择file -> import -> gltf即可导入：

接下来我们开始检查并整理模型，打开face orientation，检查所有面的内外朝向都没问题（确保没有面的外侧是红色的）

为了方便后续骨骼绑定，我强烈建议将模型划分为四个轮子和车身两个部分：

接下来，我们将模型缩放到以米为单位，并且以x轴为正前方，z轴朝上，并且车轮是刚好接地的：

（Optional）如果你希望给载具更多细节，可以从官方下载车牌并置于车头和车尾（https://carla-assets.s3.us-east-005.backblazeb2.com/fbx/LicensePlate.rar）

骨架对齐

接下来，我们从官网下载所需要的载具骨架（https://carla-assets.s3.us-east-005.backblazeb2.com/fbx/VehicleSkeleton.rar），选择file -> import -> fbx导入到blender中

五个骨骼为：Vehicle_Base，Wheel_Front_Left，Wheel_Front_Right，Wheel_Rear_Left以及Wheel_Rear_Right，分别对应车身，左前轮，右前轮，左后轮以及右后轮。
小心地将四个轮子的骨骼尾部对齐到车轮的中心

接下来为Base和Wheels各添加一个Modifier -> Deform -> Armature，object选择我们的骨架

顶点组绑定

接下来为每个轮子绑定到和四个骨骼同名的顶点组上：

车身绑定为Vehicle_Base:

做完这些工作之后，理论上你就已经完成了骨骼绑定，你可以通过在Pose Mode下进行摆布验证骨骼是否都被正确绑定了

材质命名

在导出之前，强烈建议按照CarLA的材质命名标准（M_CarPart_CarName）进行重新命名：

导出模型

上述工作都就绪之后，我们可以导出模型，选择file -> export -> fbx，按照图中的设置导出模型

导入UE4 Editor

首先打开UE4 Editor，进入Content->Carla->Static->Car->4Wheeled下新建一个文件夹命名为我们的载具，并将我们导出的fbx进行导入，在导入的时候选择材质继承M_CarPaint_Master，并重载Base Color（不要吐槽画质为什么突然变低了，因为我的UE4是编译在远程的工作机上的）

导入完成之后，我们打开骨骼模型

但是看着好像和我们在blender看到的模型不太一样

不用担心，接下来我们把车灯和车窗换成已经有的透明材质（我这里为了偷懒，直接使用了特斯拉现成的车灯材质，大家不要学我，为了美观我还把车漆调成了小米SU7的经典配色）

创建物理资产

如图打开物理资产

如图选择四个轮子，选择sphere后重新生成碰撞体

再把物理类型调成Kinematic

同理vehicle_base选择为Single Convex Hull之后再重新生成（这样的碰撞基本够用，如果你还需要更精细的类型就需要自行创建模型），物理类型是Default

创建动画

首先右键新建一个动画蓝图

父类选择VehicleAnimIsntance，骨骼选择我们已经有的骨骼

接下来，我们找到Content->Carla->Static->Car->4Wheeled->Tesla->Tesla_Animation并打开，复制蓝图中的所有节点

再见这些节点粘贴到我们刚才新建的动画蓝图中，完成连线并点击左上角的编译，保存并退出

配置载具蓝图

打开Content->Carla-Blueprints->Vehicles，创建一个新的文件夹并命名为我们的载具
右键选择新建蓝图，选择VehicleWheel，分别为BP_SU7_FrontWheel和BP_SU7_RearWheel

其中FrontWheel如下配置：
Collision Mesh选择为Wheel_Shape，Radius和Width按照实际模型填写（这里因为和特斯拉的车辆尺寸差不多，所以我偷懒了直接使用特斯拉的尺寸），选择不被手刹影响，并且舵角为70

RearWheel也同理，只是勾选可以被手刹影响，并且舵角为0

保存并点击左上角编译之后，我们在原地右键新建一个蓝图，选择BaseVehiclePawn

点击打开，分别在Mesh配置我们刚才准备好的动画、骨骼模型以及VehicleMovement中配置四个轮子的蓝图

点击左上角编译并保存退出
注册载具

打开Content->Carla-Blueprints->Vehicles->VehicleFactory，点开Vehicles

新建一个元素，填入汽车厂商以及型号，并指定为我们刚才创建的载具蓝图，完成之后保存编译退出

测试载具

完成上述所有工作之后，点击右上角的Launch，启动CarLA
待CarLA启动之后，我们打开控制台进入安装有CarLA API的环境，找到官方提供manual_control.py脚本，增加参数--filter su7并启动

接下来请通过轻推w键以享受你的驾驶之旅！

结语

本文讲述如何将一个模型作为载具添加到CarLA模拟器中，但是注意，目前这个载具还不支持灯光开关、车门开闭以及LiDAR光线反射，我们会在下一个部分进行讲述（如果我还没有弃坑的话）
参考文献

https://carla.readthedocs.io/en/latest/tuto_A_add_vehicle/#add-a-new-vehicle
https://www.youtube.com/watch?v=0F3ugwkISGk
https://github.com/carla-simulator/carla/issues/1779
https://sketchfab.com/3d-models/xiaomi-su7-ca2cda599f5341068c992c9f44551bf9

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