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香港大學(xué)提出了一種基于LiDAR的無人機(jī)模擬器，用于在輕量級計算平臺上進(jìn)行真實(shí)環(huán)境仿真，提供了10幅高分辨率的點(diǎn)云圖，并支持對各種類型的激光雷達(dá)傳感器、動態(tài)障礙物和多無人機(jī)的模擬，代碼開源！

#論文#開源代碼# ?MARSIM: A light-weight point-realistic simulator for LiDAR-based UAVs?

論文地址：https://arxiv.org/abs/2211.10716

作者單位：香港大學(xué)?

開源仿真：https://github.com/hku-mars/MARSIM

? ? ?低成本、體積小、重量輕的固態(tài)激光雷達(dá)傳感器的出現(xiàn)，為自主無人機(jī)帶來了新的機(jī)遇，提高了導(dǎo)航安全性和計算效率。然而，基于激光雷達(dá)的無人機(jī)的成功開發(fā)必須依賴于廣泛的模擬。由于難以獲得稠密的網(wǎng)格貼圖，現(xiàn)有的模擬器很難對真實(shí)世界的環(huán)境進(jìn)行模擬。在本文中，我們?yōu)榛贚iDAR的無人機(jī)開發(fā)了一個真實(shí)場景的點(diǎn)真實(shí)感模擬器。其核心思想是底層點(diǎn)繪制方法，我們直接從點(diǎn)云圖構(gòu)造深度圖像，并對其進(jìn)行內(nèi)插，以獲得逼真的LiDAR點(diǎn)測量結(jié)果。

? ? ?我們開發(fā)的模擬器能夠在輕量級計算平臺上運(yùn)行，并支持不同分辨率和掃描模式的激光雷達(dá)(如旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá))、動態(tài)障礙物和多無人機(jī)系統(tǒng)的仿真。在ROS框架下開發(fā)的仿真器可以很容易地與自主機(jī)器人的其他關(guān)鍵模塊進(jìn)行通信，如感知、狀態(tài)估計、規(guī)劃和控制。最后，該模擬器提供了10幅高分辨率的各種真實(shí)環(huán)境的點(diǎn)云地圖，包括不同密度的森林、歷史建筑、辦公室、停車場和各種復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境。

? ? ?這些逼真的地圖為自主無人機(jī)提供了不同的測試場景。評估結(jié)果表明，與Gazebo相比，所開發(fā)的模擬器在時間和內(nèi)存消耗方面具有優(yōu)越的性能，并且模擬的無人機(jī)飛行與真實(shí)環(huán)境中的實(shí)際飛行高度吻合。我們相信，這種逼真、輕量化的模擬器對于彌合無人機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)之間的差距至關(guān)重要，并將極大地促進(jìn)未來基于LiDAR的自主無人機(jī)的研究。?

本文貢獻(xiàn)如下：

1、直接利用真實(shí)環(huán)境的點(diǎn)云圖來渲染逼真的LiDAR掃描。點(diǎn)云地圖保留了環(huán)境的精細(xì)細(xì)節(jié)，可以使用激光雷達(dá)傳感器輕松獲取。?

2、計算和內(nèi)存消耗效率高，無需專用圖形處理器(GPU)板即可在個人電腦上運(yùn)行。?

3、多功能，支持動態(tài)障礙物、多無人機(jī)系統(tǒng)以及各種現(xiàn)有不同分辨率和掃描模式的LiDAR模型(Livox AVIA、Livox MID-360、Velodyne VLP-32、IntelRealSense D455等)的模擬。

4、開源，兼容ROS。用戶可以很容易地將模擬器與他們在ROS中開發(fā)的模塊集成在一起，如同步定位和地圖(SLAM)模塊和路徑規(guī)劃模塊，并在真實(shí)的仿真環(huán)境中快速進(jìn)行評估。

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