AirSim动态 | 还在为AirSim中配置传感器而烦恼吗？

Posted 2021-12-09 阿木实验室

导语 AirSim中自带相机吗？怎么采集数据进行识别呢？我要单独添加别的传感器模块吗？你是否也有相同的疑惑呢，本篇文章带你了解AirSim中的传感器。IMU模块，相机模块还有激光雷达等传感器都在AirSim中有相关的配置。

一、AirSim 中的传感器

AirSim 目前支持以下传感器。每个传感器都与指定其传感器类型的整数枚举相关联。

• 相机
• 气压计 = 1
• IMU = 2
• GPS = 3
• 磁力计 = 4
• 距离传感器 = 5
• 激光雷达 = 6

注意：相机的配置与其他传感器不同，并且没有与之关联的枚举。 可以查看相机配置和API相机图像去进行相关配置。 相机配置： https://microsoft.github.io/AirSim/settings/

图像API： https://microsoft.github.io/AirSim/image_apis/

二、默认传感器 如果所需要的传感器在【settings.json】文件中未指定，则可以在默认情况下改变以下三种sim模式，启用相关传感器

1. Multirotor (多旋翼)

• IMU
• 磁力计
• GPS
• 气压计

2. Car(车辆)

• GPS

3. ComputerVision(计算机视觉)

• 无传感器

除此之外，可以使用“createDefaultSensorSettings”方法在【AirSimSettings.cpp】文件中设置在默认参数下各个传感器。

配置默认传感器列表 可以在【settings.json】中配置默认传感器列表： "DefaultSensors": { "Barometer": { "SensorType": 1, "Enabled" : true, "PressureFactorSigma": 0.001825, "PressureFactorTau": 3600, "UncorrelatedNoiseSigma": 2.7, "UpdateLatency": 0, "UpdateFrequency": 50, "StartupDelay": 0

},
"Imu": {
    "SensorType": 2,
    "Enabled" : true,
    "AngularRandomWalk": 0.3,
    "GyroBiasStabilityTau": 500,
    "GyroBiasStability": 4.6,
    "VelocityRandomWalk": 0.24,
    "AccelBiasStabilityTau": 800,
    "AccelBiasStability": 36
},
"Gps": {
    "SensorType": 3,
    "Enabled" : true,
    "EphTimeConstant": 0.9,
    "EpvTimeConstant": 0.9,
    "EphInitial": 25,
    "EpvInitial": 25,
    "EphFinal": 0.1,
    "EpvFinal": 0.1,
    "EphMin3d": 3,
    "EphMin2d": 4,
    "UpdateLatency": 0.2,
    "UpdateFrequency": 50,
    "StartupDelay": 1
},
"Magnetometer": {
    "SensorType": 4,
    "Enabled" : true,
    "NoiseSigma": 0.005,
    "ScaleFactor": 1,
    "NoiseBias": 0,
    "UpdateLatency": 0,
    "UpdateFrequency": 50,
    "StartupDelay": 0
},
"Distance": {
    "SensorType": 5,
    "Enabled" : true,
    "MinDistance": 0.2,
    "MaxDistance": 40,
    "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
    "Yaw": 0, "Pitch": 0, "Roll": 0,
    "DrawDebugPoints": false
},
"Lidar2": {
    "SensorType": 6,
    "Enabled" : true,
    "NumberOfChannels": 16,
    "RotationsPerSecond": 10,
    "PointsPerSecond": 100000,
    "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
    "Roll": 0, "Pitch": 0, "Yaw" : 0,
    "VerticalFOVUpper": -15,
    "VerticalFOVLower": -25,
    "HorizontalFOVStart": -20,
    "HorizontalFOVEnd": 20,
    "DrawDebugPoints": true,
    "DataFrame": "SensorLocalFrame"
}

},

三、配置车辆专用传感器列表 车辆传感器可以覆盖上面列出的所有默认传感器。但是在默认情况下，激光雷达和距离传感器不会添加到车辆中，需要通过别的方式进行添加。

每个传感器都必须有一个有效的“SensorType”，并且可以定义一个属性子集来覆盖上面显示的默认值。在这里，可以将Enabled设置为false以禁用特定类型的传感器，比如下面：

"Vehicles": {

"Drone1": {
    "VehicleType": "SimpleFlight",
    "AutoCreate": true,
    ...
    "Sensors": {
        "Barometer":{
            "SensorType": 1,
            "Enabled": true,
            "PressureFactorSigma": 0.0001825
        },
        "MyLidar1": {
            "SensorType": 6,
            "Enabled" : true,
            "NumberOfChannels": 16,
            "PointsPerSecond": 10000,
            "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
            "DrawDebugPoints": true
        },
        "MyLidar2": {
            "SensorType": 6,
            "Enabled" : true,
            "NumberOfChannels": 4,
            "PointsPerSecond": 10000,
            "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
            "DrawDebugPoints": true
        }
    }
}

}

注意：有关“激光雷达传感器”和“距离距离传感器”需要进行特定的设置。

四、调试 - 服务器端可视化 在默认情况下，距离传感器命中的点不会绘制在窗口中，所以要使用下面的代码，在【settings.json】文件中将“DrawDebugPoints”设置为enable，启用在可视窗口界面绘制命中点。

"Distance": { "SensorType": 5, "Enabled" : true, ... "DrawDebugPoints": true }

五、传感器API 下面将介绍一些传感器API的使用。大家也可以参考上期所给代码[hello_drone.py]和[hello_drone.cpp]其中相关例子，或者也可以查看下面API介绍。 （1）晴雨表 msr::airlib::BarometerBase::Output getBarometerData(const std::string& barometer_name, const std::string& vehicle_name);

barometer_data = client.getBarometerData(barometer_name = "", vehicle_name = "")

（2）IMU单元 msr::airlib::ImuBase::Output getImuData(const std::string& imu_name = "", const std::string& vehicle_name = "");

imu_data = client.getImuData(imu_name = "", vehicle_name = "")

（3）GPS msr::airlib::GpsBase::Output getGpsData(const std::string& gps_name = "", const std::string& vehicle_name = "");

gps_data = client.getGpsData(gps_name = "", vehicle_name = "")

（4）磁力计 msr::airlib::MagnetometerBase::Output getMagnetometerData(const std::string& magnetometer_name = "", const std::string& vehicle_name = "");

magnetometer_data = client.getMagnetometerData(magnetometer_name = "", vehicle_name = "")

（5）距离传感器 msr::airlib::DistanceSensorData getDistanceSensorData(const std::string& distance_sensor_name = "", const std::string& vehicle_name = "");

distance_sensor_data = client.getDistanceSensorData(distance_sensor_name = "", vehicle_name = "")

六、激光雷达传感器 AirSim支持多旋翼和汽车上配置激光雷达传感器。激光雷达的启用和其他通用传感器设置一样，具体内容可以看上文，这里就不做过多描述了。

如何在车辆上启用激光雷达

1.系统在默认情况下不启用激光雷达。 如若启用激光雷达则在【settings.json】文件中设置SensorType和Enabled的属性。

"Lidar1": { "SensorType": 6, "Enabled" : true, }

2.可以在车辆上启用多个激光雷达

3.激光雷达相关配置

可以在【setting.json】文件中配置以下参数。

4.参考代码例子：

{ "SeeDocsAt": "https://microsoft.github.io/AirSim/settings/", "SettingsVersion": 1.2,

"SimMode": "Multirotor",

 "Vehicles": {
    "Drone1": {
        "VehicleType": "simpleflight",
        "AutoCreate": true,
        "Sensors": {
            "LidarSensor1": {
                "SensorType": 6,
                "Enabled" : true,
                "NumberOfChannels": 16,
                "RotationsPerSecond": 10,
                "PointsPerSecond": 100000,
                "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
                "Roll": 0, "Pitch": 0, "Yaw" : 0,
                "VerticalFOVUpper": -15,
                "VerticalFOVLower": -25,
                "HorizontalFOVStart": -20,
                "HorizontalFOVEnd": 20,
                "DrawDebugPoints": true,
                "DataFrame": "SensorLocalFrame"
            },
            "LidarSensor2": {
               "SensorType": 6,
                "Enabled" : true,
                "NumberOfChannels": 4,
                "RotationsPerSecond": 10,
                "PointsPerSecond": 10000,
                "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
                "Roll": 0, "Pitch": 0, "Yaw" : 0,
                "VerticalFOVUpper": -15,
                "VerticalFOVLower": -25,
                "DrawDebugPoints": true,
                "DataFrame": "SensorLocalFrame"
            }
        }
    }
}

}

七、调试服务器端可视化

默认情况下，不在视口上会绘制激光雷达点。如要在视口上启用命中激光点的绘制，可以通过【setting.json】启用设置【DrawDebugPoints】。

"Lidar1": { ... "DrawDebugPoints": true },

注意：启动【DrawDebugPoints】可能导致使用过多内存而使v1.3.1版本和v1.3.0版本奔溃。但是这些问题已经在master中修复并且在后续版本中也可以正常工作。

** 八、客户端可用API接口** 可以使用getLidarData() API检索激光雷达数据。 API返回一个Point-Cloud，作为一个带有捕获时间戳和激光雷达姿态的平面浮动数组，

点云：*

a)浮点数表示上次扫描范围内每个点的[x,y,z]坐标。

b)输出中的点的帧可以使用“DataFrame”属性进行配置：

1） "" 或VehicleInertialFrame-- 默认；返回点位于车辆惯性系中（以 NED 为单位，以米为单位）

2）SensorLocalFrame -- 返回点位于激光雷达局部坐标系中（以 NED 为单位，以米为单位）

• Lidar Pose： a)车辆惯性系中的激光雷达姿态（以 NED 为单位，以米为单位） b)可用于将点转换为其他帧。

Segmentation：对每个激光雷达点的碰撞对象进行分割。

一些有关Python的实例：

1. drone_lidar.py: https://github.com/microsoft/AirSim/blob/master/PythonClient/multirotor/drone_lidar.py

2. car_lidar.py: https://github.com/microsoft/AirSim/blob/master/PythonClient/car/car_lidar.py

3. Sensorframe_lidar_pointcloud.py: https://github.com/microsoft/AirSim/blob/master/PythonClient/multirotor/sensorframe_lidar_pointcloud.py

4. Vehicleframe_lidar_pointcloud.py: https://github.com/microsoft/AirSim/blob/master/PythonClient/multirotor/vehicleframe_lidar_pointcloud.py

官方资料：

1.本期PX4更新内容网址：https://microsoft.github.io/AirSim/sensors/

2.激光雷达配置：https://microsoft.github.io/AirSim/lidar/

3.距离传感器配置：https://microsoft.github.io/AirSim/distance_sensor/

4.红外传感器配置：https://microsoft.github.io/AirSim/InfraredCamera/

• End -

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