CARLA 停车场场景生成
概述
在 CARLA 0.9.16 仿真器的 Town04 地图中，通过 Python API 自动生成一个带车位线的停车场场景，包含 6 个垂直停车位，并自动将镜头移动到停车场上方俯视。
环境要求
- CARLA 0.9.16（服务端运行于 Windows 有 GPU 的宿主机）
- Ubuntu 22.04 + ROS 2 Humble + Python 3.10（运行客户端脚本）
- Python 依赖：
carla==0.9.16
安装步骤
1. 下载安装 Windows 版 CARLA
从官方 Release 页面下载 CARLA 0.9.16 Windows 版： https://github.com/carla-simulator/carla/releases/tag/0.9.16
下载 CARLA_0.9.16.zip，解压到任意目录（记为 CARLA 安装目录）。
2. 启动 CARLA 服务端
进入 CARLA 安装目录后运行：
CarlaUE4.exe -quality-level=Low
3. 配置 Windows 防火墙
在 Windows Defender 防火墙中添加入站规则，放行 TCP 2000 和 UDP 2000 端口。
4. 获取代码并编译 ROS2 包
在 Ubuntu 客户端创建工作空间，并将仓库克隆到 src 目录：
mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/OpenHUTB/ros2.git
然后编译停车场模块：
cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-select carla_parking_lot
source install/setup.bash
运行
# 默认连接 192.168.43.1:2000
ros2 launch carla_parking_lot parking_lot.launch.py
# 指定 CARLA 服务器 IP
ros2 launch carla_parking_lot parking_lot.launch.py host:=192.168.1.100
运行效果
- 自动切换到 Town04 地图
- 在停车场位置绘制 6 个绿色车位线框
- 标注 P1-P6 车位编号
- 镜头自动跳到停车场上方俯视
技术说明
- 使用
world.debug.draw_line()绘制车位边界线 - 使用
world.debug.draw_string()标注车位编号 - 使用
world.get_spectator()获取并移动镜头 - 车位坐标通过在 CARLA 窗口中飞镜头手动读取获得
自主实现：不依赖 CARLA 的倒车入库规划器
上面的流程门槛不低：要一台有 GPU 的 Windows 机器跑 CARLA 服务端，要 Ubuntu 22.04 + ROS 2 Humble + Python 3.10 跑客户端，还要放行 2000 端口。如果只是想回答「这台车能不能 停进这个车位、会不会蹭到旁边的车、要倒多少米」这类问题，其实不需要整个仿真器。
src/ground/reverse_parking_planner 就是把这部分只跟几何有关的逻辑单独拿出来做成了
一个 ROS 1 包：给定车位尺寸、车辆几何和转弯半径，算出一次倒车入库的完整路径，在终端
打印断言结果和字符俯视图，并把路径发布成 nav_msgs/Path。它不订阅任何话题，不依赖
CARLA，也没有图形界面，roslaunch 一跑就能出结果。
目录结构
src/ground/reverse_parking_planner/
├── CMakeLists.txt
├── package.xml
├── README.md
├── config/parking_planner.yaml
├── launch/main.launch
└── scripts/
├── main.py # 入口
├── parking_planner_node.py # 读参数、算路径、发消息
└── parking_core.py # 几何核心（纯标准库，可离线测）
路径怎么算出来
全程倒车，所以路径只有两段，长度恒为 R·pi/2 + entry_length：
- 目标位姿
T在车位正中，车头朝向车道 —— 倒车入库停好之后车头是朝外的； - 倒车行驶方向与车头相反，从
T沿行驶方向反向退entry_length米得到J， 此时车头已经对准车位，只剩最后一小段直线； - 圆心
C取在J行车方向的右侧turn_radius米处，起点S = C − R·travel； - 圆弧从
S右转 90° 到J，再从J倒车entry_length米到T。
规划前会先校验 turn_radius 是否小于车辆最小转弯半径
wheelbase / tan(max_steer)（默认 2.70 / tan(0.55) ≈ 4.40 m）。小于就直接抛
ParkingError，不会给出一个物理上开不出来的路径。
默认参数下的关键量：路径长 5·π/2 + 3 = 10.854 m，转角 90°，起点 (5.000, −5.750)，
终点 (0.000, 2.250)，采样 110 个点。
参数
| 参数 | 默认值 | 含义 |
|---|---|---|
slot/width / slot/length |
2.50 / 5.30 |
车位宽 / 长（m） |
slot/x / slot/y / slot/yaw |
0.0 / 0.0 / −1.5707963 |
车位中心与车头朝向 |
vehicle/wheelbase |
2.70 |
轴距（m） |
vehicle/length / vehicle/width |
4.50 / 1.80 |
车长 / 车宽（m） |
vehicle/max_steer |
0.55 |
最大前轮转角（rad） |
plan/turn_radius |
5.00 |
规划用转弯半径（m） |
plan/entry_length |
3.00 |
最后一段倒车直线长度（m） |
plan/step |
0.10 |
采样步长（m） |
check/tolerance |
0.10 |
终点位置容差（m） |
check/clearance |
0.00 |
与邻车间距下限（m） |
check/max_path |
12.00 |
允许的最长倒车距离（m） |
rate/publish_hz |
10.0 |
逐点回放频率（Hz） |
topic/plan / topic/report / topic/point |
/parking/plan 等 |
输出话题 |
话题
| 话题 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
/parking/plan |
nav_msgs/Path |
完整路径，latched，可直接在 RViz 里看 |
/parking/report |
std_msgs/String |
报告全文（断言 + 俯视图），latched |
/parking/plan_point |
geometry_msgs/PoseStamped |
按 rate/publish_hz 逐点回放 |
运行
catkin_make
source devel/setup.bash
roslaunch reverse_parking_planner main.launch
默认参数下的真实输出：
倒车入库规划报告
车辆：长 4.50 m，宽 1.80 m，轴距 2.70 m，最小转弯半径 4.40 m
车位：垂直车位 2.50 m x 5.30 m（宽 x 长），转弯半径 5.00 m，直线段 3.00 m
起点：Pose(x=5.000, y=-5.750, yaw=3.142)
终点：Pose(x=-0.000, y=2.250, yaw=-1.571)
路径：倒车 10.85 m，转角 90.0 度，采样 110 个
最小间距：0.494 m
断言：4 通过 / 0 失败（共 4 条）
[PASS] 终点精度 偏差 0.000 m，容差 0.10 m
[PASS] 无碰撞 与邻车最小间距 0.494 m，下限 0.00 m
[PASS] 曲率上限 曲率 0.200 1/m，车辆上限 0.227 1/m
[PASS] 路径长度 倒车 10.85 m，上限 12.00 m
结论：PASSED
反例：把车位缩到比车还窄，无碰撞 会立刻失败。
roslaunch reverse_parking_planner main.launch slot_width:=1.7
车位：垂直车位 1.70 m x 5.30 m（宽 x 长），转弯半径 5.00 m，直线段 3.00 m
断言：3 通过 / 1 失败（共 4 条）
[FAIL] 无碰撞 与邻车最小间距 0.000 m，下限 0.00 m
结论：FAILED
离线测试
python3 tests/test_reverse_parking_planner_local.py
只依赖标准库，不需要 ROS、CARLA 或显示器，覆盖参数读取、路径几何、碰撞检测、四种断言、
报告格式、俯视图，以及 package.xml / CMakeLists.txt / main.launch 的结构约定。
与 CARLA 方案的分工
reverse_parking_planner |
本页上面的 CARLA 流程 | |
|---|---|---|
| 依赖 | ROS 1 + Python（无 GPU） | CARLA 0.9.16 + ROS 2 Humble + Python 3.10 |
| 输出 | 终端报告 + 路径话题 | 在 Town04 里画出车位线框 |
| 用途 | 规划逻辑的离线回归 | 场景可视化演示 |
两者不冲突：CARLA 负责「看起来对不对」，这个包负责「数值上停不停得进去」。
常见问题
ParkingError: 转弯半径 3.000 m 小于车辆最小转弯半径 4.404 mplan/turn_radius比车能转的最小半径还小。调大turn_radius，或调大vehicle/max_steer（例如0.70）。[FAIL] 无碰撞车位太窄或直线段太短，车身切入时会碰到邻车。加大slot_width或entry_length。- Melodic 上日志里出现
UnicodeEncodeError给 rospy 打非 ASCII 日志必须传 byte str，节点里已用_log()统一转换；如果你在别的 节点里自己写rospy.loginfo("中文 %s", x)，在 Python 2.7 下会踩同样的坑。
所使用具体的大模型声明：使用大模型辅助代码编写、测试编写与文档整理，提交内容由本人负责。