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無人航空機用の Unreal Engine シミュレーション
UAV Toolbox は、Simulink® で運転アルゴリズムをモデル化し、バーチャル シミュレーション環境でパフォーマンスを可視化するコシミュレーション フレームワークを提供します。この環境では、Epic Games® の Unreal Engine® を使用します。
メモ
3D 可視化環境でモデルをシミュレーションするには、Simulink 3D Animation™ が必要です。
シミュレーション環境に関連した Simulink ブロックは、[UAV Toolbox] 、 [Simulation 3D] ブロック ライブラリにあります。これらのブロックにより、以下を行うことができます。
シミュレーション環境でプリビルド シーンを構成する。
これらのシーン内に UAV を配置して移動する。
ビークルにカメラと LiDAR センサーを設定する。
UAV の周囲の環境に基づいてセンサー出力をシミュレートする。
セマンティック セグメンテーションおよび詳細情報のためのグラウンド トゥルース データを取得する。
このシミュレーション ツールは一般的に、UAV 飛行アルゴリズムのパフォーマンスの開発、テスト、検証を行うときに、実際のデータを補足する目的で使用されます。UAV ビークル モデルとともにこれらのブロックを使用して、知覚から制御に至る UAV 飛行制御スタック全体が含まれた現実的な閉ループ シミュレーションを実行できます。
シミュレーション環境の詳細については、UAV 用の Unreal Engine シミュレーションの仕組みを参照してください。
Unreal Engine シミュレーション ブロック
[UAV Toolbox] 、 [Simulation 3D] ライブラリにアクセスするには、MATLAB® コマンドプロンプトで「uavsim3dlib
」と入力します。
シーン
シミュレーション環境でコシミュレーションを行うようにモデルを構成するには、Simulation 3D Scene Configuration ブロックをモデルに追加します。このブロックを使用して、あらかじめ用意されたシーンからシーンを選択し、運転アルゴリズムをテストおよび可視化できます。次のイメージは US City Block シーンからのものです。
ツールボックスには次のシーンが含まれています。
シーン | 説明 |
---|---|
US City Block | 交差点、障壁、信号機を備えた都市ブロック |
UAV Toolbox Interface for Unreal Engine Projects サポート パッケージがある場合は、これらのシーンを変更したり、新しいシーンを作成したりすることができます。詳細については、UAV 用の Unreal Engine シーンのカスタマイズを参照してください。
ビークル
シーンでバーチャル ビークルを定義するには、Simulation 3D UAV Vehicleブロックをモデルに追加します。このブロックを使用して、各タイム ステップにおけるビークルの位置および方向を定義する X、Y、およびヨーの各値を指定してビークルの動きを制御できます。ビークルは自動的に地面上を移動します。
ビークルの色およびタイプを指定することもできます。ツールボックスには次のビークル タイプが含まれています。
センサー
バーチャル センサーを定義してビークルのさまざまな位置に取り付けることができます。ツールボックスには次のセンサー モデリングおよび構成ブロックが含まれています。
ブロック | 説明 |
---|---|
Simulation 3D Camera | レンズ付きカメラ モデル。イメージ サイズ、焦点距離、歪み、およびせん断のパラメーターがあります。 |
Simulation 3D Fisheye Camera | Scaramuzza カメラ モデルを使用して記述できる魚眼カメラ。歪みセンサー、イメージ サイズ、マッピング係数のパラメーターがあります。 |
Simulation 3D Lidar | スキャン LiDAR センサー モデル。検出範囲、解像度、視野のパラメーターがあります。 |
センサーの選択の詳細については、Unreal Engine シミュレーション用のセンサーの選択を参照してください。
アルゴリズムのテストと可視化
UAV Toolbox シミュレーション ブロックは、パス プランニング、UAV 制御、および知覚アルゴリズムをテストおよび可視化するためのツールを提供します。
パス プランニングおよびビークル制御
Unreal Engine シミュレーション環境を使用して、あらかじめ用意されたシーンでビークルの動きを可視化できます。この環境は、パス プランニングおよびビークル 制御のアルゴリズムのパフォーマンスを分析する手段を提供します。Simulink でこれらのアルゴリズムを設計した後に、uavsim3dlib
ライブラリを使用してあらかじめ用意されたシーンのいずれかでビークルの動きを可視化できます。
知覚
UAV Toolbox は、詳細なカメラと LiDAR センサー モデリング用の複数のブロックを提供します。バーチャル環境内でこれらのセンサーを UAV に取り付けることで、合成センサー データまたはセンサー検出を生成して、知覚アルゴリズムに対してセンサー モデルのパフォーマンスをテストできます。
閉ループ システム
シミュレーション環境内で知覚システムを設計してテストした後に、そのシステムを使用してビークルを実際にステアリングする制御システムを駆動できます。この場合、軌跡を手動で設定するのではなく、UAV は知覚システムを使用して自動飛行します。3D シミュレーション環境の閉ループ システムに知覚および制御を組み込むことで、自動配送などの複雑なアルゴリズムを開発およびテストできます。