自动驾驶—CARLA仿真（20）manual_control demo

测试用例

PythonAPI/examples/manual_control.py

功能完备的手动驾驶控制客户端，提供：

• 完整的车辆手动控制（油门、刹车、转向、灯光等）
• 高级车辆特性支持（车门控制、遥测显示、Ackermann 控制）
• 多传感器支持（RGB、深度、语义分割、LiDAR、雷达、DVS、光流）
• 高级仿真功能（天气切换、地图图层控制、录制/回放）

适用于 交互式驾驶测试、传感器调试、教学演示、数据采集。

carla_manual_control

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🔑 主要模块解析

1. World 类：仿真世界管理器

• 核心职责 ：
  • 管理主车（Player）的生成与重生（Backspace 键）
  • 初始化并管理 5 类传感器 ：
    • CollisionSensor（碰撞检测）
    • LaneInvasionSensor（车道入侵）
    • GnssSensor（GPS 定位）
    • IMUSensor（惯性测量）
    • RadarSensor（毫米波雷达可视化）
  • 控制 天气预设 （C/Shift+C）
  • 管理 地图图层 （建筑、植被、路灯等，V/B 键）
  • 支持 车门开关 （O 键）和 车辆遥测 （T 键）

✅ 是整个仿真环境的"中枢控制器"。

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2. KeyboardControl 类：全功能车辆控制

• 基础控制：

  按键	功能
  W/S	油门/刹车
  A/D	左/右转向
  Q	切换倒挡
  Space	手刹
  M + ,/.	手动换挡

• 灯光系统：

  • L：位置灯 → 近光灯 → 雾灯 → 关闭
  • Shift+L：开启远光灯
  • Z/X：左/右转向灯
  • I：车内灯
  • 自动灯光：刹车时亮刹车灯，倒车时亮倒车灯

• 高级功能：

  • Ctrl+W：启用 60 km/h 定速巡航
  • P：切换自动驾驶（Autopilot）
  • Backspace：重生车辆（保留传感器配置）
  • O：开关所有车门
  • T：切换车辆遥测（显示底盘 debug 信息）
  • F：切换 Ackermann 控制器（高精度转向模型）

✅ 实现了 真实车辆的完整人机交互逻辑。

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3. Ackermann 控制器支持（核心创新）

• 传统控制 ：使用 VehicleControl（简化转向模型）

• Ackermann 控制 ：

  self._ackermann_control = carla.VehicleAckermannControl()
  world.player.apply_ackermann_control(self._ackermann_control)

• 优势 ：

  • 模拟真实车辆的 阿克曼转向几何
  • 低速时更精确的转向响应
  • HUD 显示目标速度（3.6 * self._ackermann_control.speed）

🚗 适用于 高精度路径跟踪 和 低速泊车场景。

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4. HUD 类：专业级抬头显示器

实时显示 15+ 项关键信息：

• 性能指标：服务器/客户端 FPS
• 车辆状态：速度、航向角、加速度、陀螺仪
• 定位数据：GNSS 坐标、高度、罗盘方向
• 控制参数：油门/刹车/转向量（进度条可视化）
• 环境感知 ：
  • 碰撞历史强度曲线（200 帧）
  • 周围车辆列表（距离排序，最远 200 米）
• Ackermann 信息：目标速度（当启用时）

💡 通过 颜色编码 直观展示车辆状态（如红色=急刹，绿色=加速）。

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5. 传感器系统（CameraManager）

支持 14 种传感器模式 ，通过 ````` 或 N 键切换：

传感器类型	特性
RGB 摄像头	支持畸变模拟（色差、晕影）
深度摄像头	3 种深度着色模式（Raw/Gray/Logarithmic）
语义分割	CityScapes 调色板
实例分割	对象级分割
LiDAR	点云投影为 2D 图像
DVS	动态视觉传感器（事件相机）
光流	运动矢量可视化
法线图	表面法线方向
Cosmos 可视化	专用控制算法可视化

• 5 种预设视角 （Tab 键切换）：
  1. 车后跟随（第三人称）
  2. 车内视角
  3. 侧前方
  4. 高空俯视
  5. 左侧后视镜

✅ 提供 多模态感知数据 的实时可视化。

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6. 雷达可视化（RadarSensor）

• 创新实现 ：

  self.debug.draw_point(radar_data.transform.location + fw_vec, color=carla.Color(r,g,b))

• 速度着色 ：

  • 红色：远离车辆（正速度）
  • 蓝色：接近车辆（负速度）
  • 绿色：横向移动（零径向速度）

• 动态点云：每个点存活 0.06 秒，形成运动轨迹

📡 这是 CARLA 官方提供的雷达可视化方案。

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7. 录制与回放系统

• 图像录制 ：R 键保存传感器图像到 _out/
• 仿真录制 ：Ctrl+R 录制完整仿真到 manual_recording.log
• 回放控制 ：
  • Ctrl+P：启动回放
  • Ctrl+ +/-：调整回放起点（±1/10 秒）

✅ 支持 实验可复现性 和 数据集生成。

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8. 地图图层控制

• 11 类图层 ：

  [Buildings, Foliage, ParkedVehicles, StreetLights, Walls, ...]

• 操作方式 ：

  • V / Shift+V：切换图层类型
  • B / Shift+B：加载/卸载当前图层

🌆 允许 动态调整场景复杂度（如关闭建筑物简化测试）。

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✅ 总结

该脚本是 CARLA 最全面的手动驾驶示例，集成了：

1. 车辆动力学控制（标准 + Ackermann + 灯光系统）
2. 多传感器融合（视觉、激光雷达、雷达、DVS、光流）
3. 环境动态调控（天气、地图图层）
4. 数据记录与回放
5. 实时状态监控

💡 核心价值 ：

它不仅是官方推荐的 入门教程 ，更是 开发自定义驾驶应用的参考模板，适用于从学术研究到工业落地的全场景需求。