设置并连接到 Carla 模拟器

此示例展示如何设置并连接到 Carla 模拟器来模拟自动驾驶应用程序。

您可以利用 Carla 模拟器复制从城市到高速公路的各种驾驶场景，并在受控虚拟环境中评估其自动驾驶算法的有效性。该模拟器包括各种传感器模型、车辆动力学和交通状况，使用户可以模拟真实世界的设置。您可以向车辆控制发布者发送转向、制动和油门控制信号，并控制 Carla Ego 车辆并研究自动驾驶的各种元素。

从 链接 中下载 Carla 0.9.13 版本的模拟器。如果您使用的是 Windows 机器，请同时下载并安装好 ROS 的虚拟机。此虚拟机基于 Ubuntu Linux 操作系统，并已预先配置为支持使用 ROS 构建的应用程序。

此示例在 Windows 主机上演示。

启动 Carla 服务器

要在 Windows 主机上启动 Carla 服务器，请导航到 Carla 的安装位置并单击应用程序可执行文件CarlaUE4.exe。

设置 Carla ROS Bridge

1.启动虚拟机。

2.在 Ubuntu 桌面上，单击 ROS Noetic Core Terminal 快捷方式以启动 ROS 主控。主控启动后，记下 ROS_MASTER_URI。

3.在 Ubuntu 桌面上，单击 ROS Noetic Terminal 快捷方式以启动 ROS 终端。运行此命令以设置 Carla ROS 桥接环境。

. ~/carla-ros-bridge/catkin_ws/devel/setup.bash
# 或者运行
source ~/carla-ros-bridge/catkin_ws/devel/setup.bash

为了每次启动终端时不用每次都设置环境，可以将其加入到用户的初始化脚本中：

echo 'source ~/carla-ros-bridge/catkin_ws/devel/setup.bash' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

使用 Carla 客户端启动 Ego Vehicle

在同一个终端中，运行 follow 命令以在您喜欢的 Carla 模拟器环境中启动 Ego 车辆。例如，您可以 follow 在 Carla 模拟器的 Town03 环境中运行命令以在加油站附近启动车辆。

运行此下面这一段命令，将命令中的主机地址更改为您宿主机的IP主机地址。

# ROS 1
roslaunch carla_ros_bridge carla_ros_bridge_with_example_ego_vehicle.launch host:=172.21.108.47 timeout:=60000 town:='Town03' spawn_point:=-25,-134,0.5,0,0,-90
# ROS 2
ros2 launch carla_ros_bridge carla_ros_bridge_with_example_ego_vehicle.launch.py host:=172.21.108.47 timeout:=60000 town:='Town03' spawn_point:=-25,-134,0.5,0,0,-90

注意： 如果按B切换到手动驾驶后，按W、A、S、D没反应，需要将 numpy 的版本 从 1.24.4 降到 numpy 1.23.1，避免报错：AttributeError: module 'numpy' has no attribute 'bool'

python -m pip install numpy==1.23.1

要手动驾驶车辆，请按“B”。按“H”查看说明。

其他

在默认的 Town10HD_Opt 地图上启动手动控制（只修改参数 town），

roslaunch carla_ros_bridge carla_ros_bridge_with_example_ego_vehicle.launch host:=172.21.108.47 timeout:=60000 town:='Carla/Maps/Town10HD_Opt' spawn_point:=-25,-134,0.5,0,0,-90

使用 rviz 进行可视化

• 查看主题

  rostopic list
  

  

• 启动 RVIZ

  rosrun rviz rviz
  

• 在 RVIZ 中按主题添加相机，即可在左下角看到模拟器的实时相机数据

• 可视化雷达

• Marker Topic（标记话题）：显示发出的 3D 图形

  

Matlab 验证 Carla ROS 连接（可选）

将 Matlab 连接到在 VM Ware 中运行的 ROS 主机的 11311 端口。

# 注意命令中的IP地址需要改为虚拟机中的地址，通过ifconfig查看
rosinit( 'http://172.18.226.233:11311' )

通过运行以下自省命令，验证您是否可以访问与 Carla 模拟器相关的 ROS 主题。

rostopic list

解析

该 carla_ros_bridge_with_example_ego_vehicle.launch 文件包含 3 个启动步骤

1. ROS 桥 carla_ros_bridge.launch 用于连接模拟器

2. 主车 carla_example_ego_vehicle.launch

3. 手动控制 carla_manual_control.launch

常见问题

• 执行 roslaunch 报错

  报错信息：AttributeError: 'CarlaRosBridge' object has no attribute 'shutdown'

    File "/home/user/carla-ros-bridge/catkin_ws/src/ros-bridge/carla_ros_bridge/src/carla_ros_bridge/bridge.py", line 349, in destroy
      self.shutdown.set()
  AttributeError: 'CarlaRosBridge' object has no attribute 'shutdown'
  

  解决：Carla服务端的版本切换到 0.9.13。 杀死2000端口的CarlaUE4.exe进程，重新启动（通过ros来实现从Town10切换到Town03地图）。

• AttributeError: module 'numpy' has no attribute 'bool'. 报错信息：

    File "/home/user/.local/lib/python3.8/site-packages/numpy/__init__.py", line 305, in __getattr__
      raise AttributeError(__former_attrs__[attr])
  AttributeError: module 'numpy' has no attribute 'bool'.
  

  原因：原来的numpy版本为 1.24.4

  解决：

  pip install numpy==1.23.1
  

拓展：自行实现地面载具键盘运动控制

本文上面的内容使用 carla_ros_bridge 复用车辆内置的手动驾驶功能。下面是在该示例基础上 自主实现的一套键盘运动控制，代码位于 src/ground/carla_keyboard_control， 详细介绍（计算原理、源码解析、性能评价）见 地面载具物理仿真与键盘运动控制。

与本文示例的区别

复用本文的配置步骤

以下步骤与本文完全一致，此处不再重复，请直接按本文对应小节完成：

• CARLA 服务端的启动与地图选择 → 见上文「启动 Carla 服务器」
• 宿主机 IP 的查看、端口 2000、host 参数的填写 → 见上文「使用 Carla 客户端启动 Ego Vehicle」
• 虚拟机网络设置、numpy 版本兼容等问题的排查 → 见上文「常见问题」

本拓展新增的内容

与本文示例不重叠、由本拓展模块新增的部分：

1. 自研键盘控制节点：显式构造 VehicleControl，含倒挡判定逻辑（v < v_th 挂倒挡）。
2. 运行状态 HUD：叠加显示位置、速度、控制量 (th, st, br, rev) 与键位状态。
3. 无窗口取证模式：--headless --demo --save_dir，在无 3D 加速的虚拟机中 无需图形界面即可运行，并逐帧导出相机画面 PNG 作为可运行性证据。
4. 双 ROS 版本 launch 封装：ROS 2 Humble（main.launch.py）与 ROS 1 Noetic（main.launch）。
5. 课程约定的主入口：main.py / main.sh / main.bat，支持独立运行与 --launch 两种方式。

运行本拓展模块

除本文所需的 ros-bridge 环境外，只需补装 CARLA 0.9.16 的 Python 客户端 （carla 的 0.9.16 版本已发布在 PyPI，会自动匹配当前解释器版本）：

pip3 install carla==0.9.16

若无法访问 PyPI，也可使用 CARLA 发行包自带的 wheel（<CARLA> 替换为实际解压路径）：

pip3 install "<CARLA>/PythonAPI/carla/dist/carla-0.9.16-cp310-cp310-manylinux_2_31_x86_64.whl"

python3.10 -m pip install carla==0.9.16
python3.10 src/ground/carla_keyboard_control/main.py --host 172.21.108.47 --follow

独立运行（--host 的填法与本文一致：填宿主机 IP）：

python3 src/ground/carla_keyboard_control/main.py --host 172.21.108.47 --follow

使用 launch 启动（ROS 2 / ROS 1）：

# ROS 2
ros2 launch carla_keyboard_control main.launch.py host:=172.21.108.47
# ROS 1
roslaunch carla_keyboard_control main.launch host:=172.21.108.47

虚拟机中的实测结果

在 Ubuntu 20.04 虚拟机中连接 Windows 宿主机的 CARLA 服务端运行本拓展模块：

参考

• Carla 手动控制
• Set Up and Connect to CARLA Simulator
• 支持 0.9.16
• ROS rviz工具使用