自动驾驶—CARLA仿真（22）manual_control_steeringwheel demo

📌 测试用例

PythonAPI/examples/manual_control_steeringwheel.py

支持 Logitech G29 方向盘的驾驶控制客户端，用于：

1. 通过真实赛车方向盘控制车辆
2. 提供精确的油门/刹车/转向输入映射
3. 保留键盘备用控制

适用于 驾驶模拟器开发、人机交互研究、沉浸式测试。

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🔑 主要模块解析

1. DualControl 类：方向盘 + 键盘双模控制

• 核心职责 ：同时处理 方向盘输入 和 键盘事件

• 方向盘初始化 ：

  pygame.joystick.init()
  self._joystick = pygame.joystick.Joystick(0)
  self._joystick.init()

• 配置文件加载 ：

  self._parser.read('wheel_config.ini')  # 读取设备轴/按钮映射
  self._steer_idx = int(self._parser.get('G29 Racing Wheel', 'steering_wheel'))
  self._throttle_idx = int(self._parser.get('G29 Racing Wheel', 'throttle'))
  ...

✅ 支持自定义方向盘配置（通过 wheel_config.ini）

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2. 方向盘输入处理（核心创新）

def _parse_vehicle_wheel(self):
    jsInputs = [float(self._joystick.get_axis(i)) for i in range(numAxes)]
    
    # 转向：线性映射 + 正切校正（模拟真实转向比）
    steerCmd = K1 * math.tan(1.1 * jsInputs[self._steer_idx])
    
    # 油门/刹车：对数映射（模拟踏板非线性响应）
    throttleCmd = K2 + (2.05 * math.log10(-0.7 * jsInputs[self._throttle_idx] + 1.4) - 1.2) / 0.92
    brakeCmd = ... # 同理
    
    self._control.steer = steerCmd
    self._control.throttle = throttleCmd
    self._control.brake = brakeCmd

• 物理真实性 ：
  • 转向使用 正切函数 模拟低速高灵敏度、高速低灵敏度
  • 油门/刹车使用 对数函数 模拟踏板行程非线性
• 安全限制 ：输出值钳制在 [0, 1] 范围内

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3. 方向盘按钮映射

按钮	功能
Button 0	重生车辆（Backspace）
Button 1	切换 HUD（F1）
Button 2	切换摄像头视角（Tab）
Button 3	切换天气（C）
Reverse Button	切换倒挡（Q）
Button 23	切换传感器（`）

⚠️ 注意：具体按钮编号需通过 jstest-gtk 工具校准

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4. World 类：基础仿真管理

• 车辆生成 ：随机选择符合 --filter 的车辆
• 传感器集成 ：
  • 碰撞检测（CollisionSensor）
  • 车道入侵（LaneInvasionSensor）
  • GNSS 定位（GnssSensor）
  • 多摄像头/LiDAR（CameraManager）
• 天气切换：循环预设天气模式

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5. HUD 系统：专业级监控界面

实时显示关键信息：

• 车辆状态：速度、航向角、油门/刹车/转向量
• 定位数据：GNSS 坐标、高度
• 环境感知 ：
  • 碰撞历史强度曲线
  • 周围车辆列表（距离排序）

💡 通过 进度条+数值 直观展示控制量

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6. 配置文件 wheel_config.ini（关键依赖）

示例内容：

[G29 Racing Wheel]
steering_wheel = 0
throttle = 2
brake = 3
reverse = 4
handbrake = 5

• 作用：将物理设备的轴/按钮映射到逻辑功能
• 校准工具 ：Ubuntu 下使用 jstest-gtk 查看设备输入值

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🎯 典型使用流程

1. 连接 Logitech G29 方向盘

2. 运行校准工具 ：

   sudo apt install jstest-gtk
   jstest-gtk

3. 编辑 wheel_config.ini 匹配设备轴编号

4. 启动脚本 ：

   python manual_control_steering_wheel.py

5. 操作规范 ：

   • 必须先踩刹车 才能启动车辆（安全机制）
   • 方向盘控制优先级高于键盘

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⚠️ 技术点

1. 非线性输入映射

   • 使用 对数/正切函数 模拟真实车辆响应特性
   • 避免简单线性映射导致的操控不自然

2. 双模输入支持

   • 方向盘为主，键盘为辅（紧急情况备用）
   • 按钮功能覆盖常用操作（无需键盘）

3. 生产级健壮性

   • 弱引用避免传感器回调循环依赖
   • 完善的异常处理和资源清理

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✅ 总结

该脚本是 CARLA 专业驾驶模拟器的标准实现，展示了：

1. 如何 集成真实赛车方向盘 实现高沉浸感控制
2. 如何 处理非线性输入设备 提升操控真实性
3. 如何 构建双模输入系统 兼顾灵活性与可靠性

💡 核心价值 ：

为 驾驶行为研究 、HMI 开发 、自动驾驶人机共驾测试 提供了开箱即用的硬件在环（HIL）仿真平台。