有限条件下编队协同驾驶的仿真开发（二）——Sumo的底层逻辑（地图导入与路由生成）

昨天通过一个demo给大家简单介绍了一下Plexe-Sumo，但Sumo自身的底层逻辑仍然是入门者亟需补充的知识！
因此，今天从导入实景地图出发，给大家普及一下Sumo的底层逻辑！
Ps1：以前一直以为Sumo很简单，交通人均会，这段时间才知道Sumo还是略微有点门槛的（主要是很麻烦！
Ps2：本来是想画个思维导图的！但是到了这个点又想偷懒了！还是下次吧

根据 OSM Web Wizard for Sumo 获取指定位置osm文件

1. 运行’M:\Exe\Sumo\tools\osmWebWizard.py’后，打开网页（使用期间，请勿关闭！具体文件路径根据安装目录自行修改）
   

2. 定位想要的详细位置。

3. 确认相关设置：

   Part 1

   

   • Select Area：选择指定矩形区域；
   • Duration：持续时间（s）；
   • Add Polygon：保留地图上的所有信息（比如我们只做道路交通研究，但是它会保留铁路等信息）；
   • left-hand Traffic：遵从左侧行驶规则；
   • Car-only Network：只显示轿车相关的地图信息；
   • Import Public Transport：导入公共交通信息；

   Part 2——各类交通工具

   

   • ‘through traffic factor’ 表示路线穿越所选区域的车辆数与路线在所选区域内车辆数的对比。生成的车辆会随机在我们划定的区域中选择行驶的起点和终点（起点与终点均在区域边界上），需要注意的是如果起点和终点在区域内，那么就是非’through traffic’。该参数即为两者的车辆数之比。

   • ‘count’ 表示与车道数和道路长度有关的每小时生成车辆数。当该值为90时，此时地图中有一条5km长度的道路，该道路是2车道的，那么每小时会生成9025=900辆车。这样计算的话相当于每4秒生成一辆车(900/60/60=0.25车/s 4s*0.25车/s=1车)。

   • 本文仅考虑Cars和Trucks在仅考虑汽车和货车的情况下，参数分别被设置为[(5,12),(5,8)]。

   Part 3——其它交通路线

• 本文仅考虑Highway。

4. Generate Scenario 生成场景’M:\Exe\Sumo\tools’下，所处文件夹以当前时间命名。

根据生成的osm文件重新定义仿真

cfg文件

.sumocfg 仿真主文件

仿真运行的逻辑模块

包括input, time, processing, routing, report, gui_only等部分，路径可以在调整后自己进行更改。

<input>
    <net-file value="osm.net.xml"/> <!--路网文件-->
    <route-files value="osm.passenger.trips.xml,osm.truck.trips.xml"/>  <!--行程文件，包括乘客和货车两部分-->
</input>

<time>
    <begin value="0"/>
    <end value="81600"/>
    <step-length value="0.01"/>
</time>

<processing>
    <ignore-route-errors value="true"/> <!--定义路线错误的处理方式，如果车辆无法按照指定路线行驶，将不会导致仿真中止。-->
    <collision.action value="remove"/>  <!--定义碰撞后的处理方式，移除碰撞车辆-->
    <collision.stoptime value="10"/>	<!--定义碰撞后的处理方式-->
</processing>

<routing>
    <device.rerouting.adaptation-steps value="18"/>		<!--定义碰撞后重新规划路线的步数-->
    <device.rerouting.adaptation-interval value="10"/>	<!--定义碰撞后重新规划路线的间隔时间-->
</routing>

<report>
    <verbose value="true"/>					<!--启用详细日志输出-->
    <duration-log.statistics value="true"/>	<!--启用仿真持续时间的统计信息记录-->
    <no-step-log value="true"/>				<!--不记录仿真步骤的信息-->
</report>

<gui_only>
    <gui-settings-file value="osm.view.xml"/><!--指定了GUI设置文件的路径-->
</gui_only>

.netcfg osm-net准换文件

应用osm.xml文件到net.xml文件的转化模块netconvert,主要转换节点、道路、车道、交通规则等，在此不详细阐述

.polycfg osm-poly转换文件

应用osm.xml文件到net.xml文件的转化模块polyconvert, 但区别于netconvert，polyconvert转换一些其它元素，如湖、森林等，在此同样不详细阐述

xml文件

.net.xml 路网文件

边(edge)定义

<edge id="0#1" from="1" to="2" name="长沙绕城高速" priority="14" type="highway.motorway" spreadType="center" shape="2268.22,8902.44 2203.70,9038.84 2144.01,9187.29 2116.73,9267.56 2098.93,9329.71 2076.12,9432.76 2071.49,9453.69">
    <lane id="0#1_0" index="0" allow="private emergency authority army vip passenger hov taxi bus coach delivery truck trailer motorcycle evehicle custom1 custom2" speed="39.44" length="583.88" shape="2268.98,8904.60 2205.17,9039.48 2145.51,9187.85 2118.26,9268.04 2100.48,9330.11 2077.68,9433.11 2073.44,9452.29">
        <param key="origId" value="965757795 965757790 965757788"/>
    </lane>
    <lane id="0#1_1" index="1" allow="private emergency authority army vip passenger hov taxi bus coach delivery truck trailer motorcycle evehicle custom1 custom2" speed="39.44" length="583.88" shape="2266.08,8903.23 2202.24,9038.20 2142.51,9186.74 2115.20,9267.08 2097.38,9329.32 2074.56,9432.41 2070.31,9451.60">
        <param key="origId" value="965757795 965757790 965757788"/>
    </lane>
    <param key="ref" value="G107"/>
</edge>

上述代码是两个道路边的示例，每条边的属性含义如下表所示

edge	道路边定义，属性如下（该边包括两个车道）
id	边标识符
from	起点标识符
to	终点标识符
name	名称
priority	优先级
type	类型('Highway.motorway’表示高速公路)
spreadType	边的分布类型
shape	边的形状(由一系列点坐标表示)
lane	车道定义，属性如下
id	车道标识符
index	车道索引
allow	车道允许车辆类型
speed	车道限速(m/s)
length	车道长度
shape	车道形状(由一系列点坐标表示)
key = ‘ref’	value = “G107” 高速编号

交叉口(junction)定义

<junction id="0#0-AddedOffRampNode" type="priority" x="2114.64" y="8808.36" incLanes="1087703260#0_0" intLanes=":1087703260#0-AddedOffRampNode_0_0 :1087703260#0-AddedOffRampNode_0_1" shape="2117.98,8805.64 2112.38,8802.54 2111.30,8811.08 2114.10,8812.64">
    <request index="0" response="00" foes="00" cont="0"/>
    <request index="1" response="00" foes="00" cont="0"/>
</junction>

上述代码是一个交叉口的示例，交叉口的每个属性含义如下表所示

junction	交叉口定义，属性如下（该交叉口包括两个request）
id	交叉口标识符
type	交叉口类型(=‘priority’，按照规定的优先级顺序通行，没有交通信号控制；=‘traffic_light’，按照交通信号灯通行；…)
x	地理坐标
y	地理坐标
incLanes	进入交叉口的车道
intLanes	在交叉口内的车道
shape	交叉口的形状(由一系列点坐标表示)
request	对车辆在交叉口上的请求和响应情况及进行定义
index	请求索引，用于唯一标识请求
response	请求的响应，通过两位字符编码分别表示横向方向(左、直行、右)和纵向方向(前进、停车等)的动作。
foes	对手车辆的请求响应
cont	控制情况，表示车辆的特殊控制行为。

连接处(connection)定义

<connection from=":9965927983_7" to="1087703262#1" fromLane="0" toLane="0" dir="l" state="M"/>
<connection from=":9965927983_8" to="-1087703263" fromLane="0" toLane="0" dir="t" state="M"/>

上述代码是一个连接处的示例，连接处的每个属性含义如下表所示

connection	连接处定义，属性如下
from	连接的起始道路边的标识符
to	连接的目标道路边的标识符
fromLane	连接的起始道路边车道的标识符
toLane	连接的起始道路边车道的标识符
via	通过哪个通道或车道进行链接（通常以’:'开头，后面跟标识符）
dir	连接方向(‘r’, ‘l’, ‘s’, ‘t’, 分别表示右转、左转、执行和掉头或返回)
state	连接状态('m’表示连接不受限，'M’表示存在限制或需要特殊规则)

.rou.xml 车辆条目文件

<vType id="veh_passenger" vClass="passenger"/>
<vehicle id="veh0" type="veh_passenger" depart="0.00" departLane="best">
    <route edges="955279653#3-AddedOnRampEdge 955279653#3 955279651#0 955279651#1 955279651#1-AddedOffRampEdge 955279651#2 955279651#3 955279651#4 -955279631#0"/>
</vehicle>

上述代码是rou车辆条目文件的一个示例，rou中的每个属性含义如下表所示

rou	车辆条目文件中的定义，各属性如下
vType	定义车辆类型，包括id和vClass两个属性
id	车辆类型的标识符
vClass	车辆类型的分类
vehicle	定义某一车辆
id	定义该车辆的标识符
type	定义该车辆的类型
depart	定义该车辆的出发时间
departLane	定义该车辆的出发车道
route edges	定义该车辆的行程路线

.trips.xml 路线文件

<vType id="veh_passenger" vClass="passenger"/>
    <trip id="veh0" type="veh_passenger" depart="0.00" departLane="best" from="955279653#3" to="-955279631#0"/>

上述代码是trip文件的一个示例，rou中的每个属性含义如下表所示

trip	路线文件中的定义，各属性如下
vType	定义车辆类型，包括id和vClass两个属性
id	车辆类型的标识符
vClass	车辆类型的分类
trip	定义某一车辆，其中部分与rou中保持一致
from	该车辆的出发位置
to	该车辆的目的地

bat文件

build.bat

该bat文件的目的是通过randomTrips.py自动创建符合net.xml的路由，即rou.xml和trip.xml。

randomTrips.py是 SUMO 提供的用于自动生成车辆的工具,可以根据随机性或特定概率分布生成车辆，并将它们放置在网络中的随机或预定义的位置，适用于模拟更灵活的交通情况，如城市中的随机车辆生成。

Tips: 对于需要生成不同的情况，可以根据更改文件中的具体参数调整随机生成的路由文件。

run.bat

该bat文件的目的是在sumo-gui中运行sumofig文件。

以上就是对一个可以运行sumo例子的简单介绍，希望能给大家带来帮助！
如有错误，敬请指正！

REF:

[1]【SUMO学习】初级 OSMWebWizard-优快云博客

[2] 交通系统仿真软件 —— SUMO - 简书 (jianshu.com)

Tool:

[1] ChatGPT

[2] Visual Studio Code - Code Editing. Redefined