多车协同编队（Ground Vehicle Platoon）

地面载具多车协同编队仿真：Leader 沿参考轨迹匀速领航，3 辆 follower 沿同一条 轨迹保持恒定弧长间距跟进，形成一字纵队（platoon），连续转弯处队形不散。

代码位于 src/ground/carla_platoon/。同一套编队控制律被两个平台复用：

• CARLA 渲染版（carla_platoon.py）：车辆状态取自 CARLA 真实位姿，控制量 经 apply_control 下发，需在本机装 CARLA 后运行。
• 2D 轻量版（sim_2d_platoon.py）：matplotlib 渲染，可直接运行并生成 效果动图，即本编队算法的真实运行效果演示。

编队原理

• 一条参数化参考轨迹 path，按累计弧长 s 采样成密集点列。
• Leader 沿轨迹推进；第 i 辆 follower 的期望进度 s_i = s_leader - i * spacing（沿轨迹滞后 leader 若干个车距）， 期望参考点 = 轨迹上弧长 s_i 处的点。
• 横向：纯跟踪（pure pursuit）追各自参考点；纵向：进度误差 P 控制， 使实际进度逼近期望进度，维持恒定间距。

文件结构

src/ground/carla_platoon/
├── platoon_core.py       # 共享编队核心（运动学 / 纯跟踪 / 编队控制律）
├── carla_platoon.py      # CARLA 渲染版主脚本
├── sim_2d_platoon.py     # 2D 轻量仿真版主脚本
├── platoon_demo.gif      # 2D 版真实运行效果动图
├── requirements.txt
└── README.md

运行

2D 轻量版（本工程直接可跑，生成动图）

pip install numpy matplotlib Pillow
python3 sim_2d_platoon.py                      # 生成 platoon_demo.gif
python3 sim_2d_platoon.py --show               # 弹出窗口实时查看

CARLA 渲染版（需本机装 CARLA）

# 1) 启动 CARLA（如 /opt/carla/CarlaUE4.sh）
# 2) 让 Python 找到 carla API（.egg 的 py<X.Y> 需与本地 Python 版本匹配）
export PYTHONPATH=/opt/carla/PythonAPI/carla/dist/carla-<ver>-py<X.Y>-linux-x86_64.egg:$PYTHONPATH
pip install numpy
python3 carla_platoon.py --map Town03 --n 4 --spacing 8 --v 6

参数说明

测试

不依赖 CARLA / matplotlib 的核心测试（断言初始位姿不重合、稳态间距有界、leader 前视转向）：

python3 test_platoon.py

运行效果

platoon_demo.gif 为 2D 轻量版真实运行效果：Leader 沿 S 形参考轨迹匀速领航， 3 辆 follower 保持约 8 m 间距跟进，连续转弯处队形保持稳定（实测稳态车距 7.7～8.0 m，与目标 8 m 一致）。

合规说明

本项目为课程/学习用途的仿真代码，不含真实道路行驶与真车控制，遵循开源许可。