シミュレーター

概要

このページではAIチャレンジで使用されるシミュレーターの仕様について説明します。

シミュレーターは、Autowareのためのオープンソース自動運転シミュレーター「AWSIM」をベースとして作成されています。

起動オプション

AWSIMはコマンドライン引数で動作を制御できます。docker composeの環境変数やMakefileの設定を通じて指定します。

レース設定

オプション	型	デフォルト	説明
--timeout	float	600.0	セッションのタイムアウト（秒）を設定します。
--endless	bool	false	タイムアウトの有効/無効を設定します。
--laps	int/string	6	周回数を設定します。`unlimited`/`inf`/`0`で無制限。
--vehicles	int	4	アクティブ車両数（1, 2, 4）を設定します。
--npcs	int	0	NPC車両数（0〜3）を設定します。
--boosts	int	5	ニトロアイテムの配置数（0〜5）を設定します。
--collisions	bool	false	車両同士の衝突判定の有効/無効を設定します。
--wall-recovery	bool	true	壁リカバリー機能の有効/無効を設定します。
--ranking	bool	false	ランキング表示の有効/無効を設定します。

制御・入力設定

オプション	型	デフォルト	説明
--steer-source	string	ackermann	操舵入力方式。`ackermann`/`actuation`/`actuation-longitudinal-only`。
--control-mode	string	ackermann	`--steer-source`のエイリアス。
--manual-mode	bool	true	`true`で手動操作、`false`でROS2自動制御。
--start-mode	string	off	開始方式。`off`/`sync`/`count`。
--start-count-seconds	int	10	カウントダウン開始時間（秒、0〜10）。

センサ設定

オプション	型	デフォルト	説明
--camera	bool	true	カメラセンサの有効/無効を設定します。
--lidar	bool	true	LiDARセンサの有効/無効を設定します。

シナリオ・リプレイ

オプション	型	説明
--scenario	string	シナリオファイル（YAML）を指定します。
--vehicle-poses	string	車両配置のYAMLファイルを指定します。
--replay0	string	以前の走行ログを読み込み別車両として再生します。
--json_path	string	JSON設定ファイルのパスを指定します。

リプレイのログには result-details.json を使用します。また、リプレイは --replay0 から --replay9 まで10台の車両に対応しています。

マルチプレイ

オプション	型	デフォルト	説明
--multiplay	string		マルチプレイモード。`server`/`client`/`host`。
--multiplay-address	string	localhost	接続先サーバーアドレス。
--multiplay-port	int	50051	通信ポート番号。
--multiplay-name	string		プレイヤー名。
--multiplay-send-hz	float	50.0	送信更新頻度（Hz）。

オーディオ

オプション	型	デフォルト	説明
--sound	bool	true	エンジンサウンドの有効/無効を設定します。

真偽値オプション

真偽値オプションは 1/true/on/enable/enabled または 0/false/off/disable/disabled を受け付けます。

キーボード操作

走行操作

操作	キー
アクセル	Arrow Up
ブレーキ	Arrow Down
ステアリング	Arrow Left, Right
ギア (D/R/N/P)	D / R / N / P

ウインカー

操作	キー
左ウインカー	1
右ウインカー	2
ハザード	3
ウインカーOFF	4

システム操作

操作	キー
リセット	Space
カメラ切り替え	C
シナリオエディタ	F1
確定（起動画面）	Enter
終了	Esc

トピック操作

車両ごとのトピック

各車両のドメインID（N=1〜4）に応じて、/d{N}/プレフィックス付きでPublishされます。domain_bridgeにより各車両ドメインに橋渡しされるため、Autoware側では通常のトピック名（プレフィックスなし）でアクセスできます。

トピック	型	説明
/awsim/status	std_msgs/msg/Float32MultiArray	シミュレーションの各種状態を取得します。
/awsim/state	std_msgs/msg/String	車両ごとのシミュレーション状態を取得します。

管理用トピック

ドメイン0で動作する管理用トピックです。

トピック	型	方向	説明
/admin/awsim/state	std_msgs/msg/String	Publisher	シミュレーション全体の状態を配信します。
/admin/awsim/start	std_msgs/msg/Bool	Subscriber	シミュレーション開始を指示します。
/admin/awsim/reset	std_msgs/msg/Empty	Subscriber	シミュレーションをリセットします。

/awsim/status は以下の構造になっています。

インデックス	値	説明
0	sessionTime	残りセッション時間（秒、カウントダウン）
1	lapCount	現在のラップ数
2	thisLapTime	現在のラップタイム（秒）
3	section	現在のセクション番号
4	timeScale	シミュレーションのタイムスケール
5	boostRemaining	残りブースト使用回数
6	isBoosting	ブースト中フラグ (1.0=ブースト中 / 0.0)

車両（レーシングカート）

車両はAWSIMにおける[EGO Vehicle]の仕様に準拠しており、実際のレーシングカートに近いスペックで作成されています。

vehicle-appearance

パラメータ

車両のパラメータを以下の表にまとめています。

項目	値
車両重量	160 kg
全長	200 cm
全幅	145 cm
ホイールベース	108.7 cm
前輪タイヤ直径	24 cm
前輪タイヤ幅	13 cm
前輪ホイールトレッド	93 cm
後輪タイヤ直径	24 cm
後輪タイヤ幅	18 cm
後輪ホイールトレッド	112 cm
最大ステアリング転舵角	80 °
駆動時最大加速度	3.2 m/s^2

Vehicleコンポーネント

Vehicleコンポーネントの設定内容を以下の表にまとめています。

項目	値
Use Inertia	Off
Physics Settings (experimental)
Sleep Velocity Threshold	0.02
Sleep Time Threshold	0
Skidding Cancel Rate	0.236
Input Settings
Max Steer Angle Input	30
Max Acceleration Input	1.5

Rigidbodyコンポーネント

Rigidbodyコンポーネントの設定内容を以下の表にまとめています。

項目	値
Mass	160
Drag	0
Angular Drag	0

CoM位置

CoM(Center of Mass)は、車両Rigidbodyの質量中心です。CoM位置は、車両の中心かつ車輪軸の高さに設定されています。

側面図: side-view-of-com

上面図: top-view-of-com

車両コライダー

車両コライダーは、車両と他オブジェクトやチェックポイントとの接触判定に利用されます。車両コライダーは車両オブジェクトのメッシュをベースとして作成されています。

body-collider

ホイールコライダー

車両には各車輪に1つずつ、合計4つのホイールコライダーが設定されており、等価二輪モデルではなく四輪モデルでの車両シミュレーションが行われています。

wheel-collider

ホイールコライダーは以下のように設定されています。

項目	値
Mass	1
Radius	0.12
Wheel Damping Rate	0.25
Suspension Distance	0.001
Suspension Spring
Spring (N/m)	35000
Damper (N*s/m)	3500
Target Position	0.01

センサ構成

GNSS

GNSSは車両のベースリンクに対して以下の位置に取り付けられています。

項目	値
x	0.0 m
y	0.0 m
z	0.0 m
roll	0.0 rad
pitch	0.0 rad
yaw	0.0 rad

IMU

IMUは車両のベースリンクに対して以下の位置に取り付けられています。

項目	値
x	0.0 m
y	0.0 m
z	0.0 m
roll	0.0 rad
pitch	0.0 rad
yaw	0.0 rad

LiDAR

2D LiDARセンサが車両に搭載されています。/sensing/lidar/scanトピックでsensor_msgs/msg/LaserScan型のデータを配信します。

項目	値
スキャン点数	1080点
最大検出距離	30 m
型	2D LaserScan

カメラ

RGBカメラが車両に搭載されています。/sensing/camera/image_rawトピックで画像データを、/sensing/camera/camera_infoトピックでカメラ内部パラメータを配信します。

アイテムシステム

シミュレータにはレースを戦略的にするためのアイテムシステムが実装されています。

ニトロブースト

コース上のニトロアイテムを取得すると、一時的に加速性能が向上します。

項目	値
加速度	1.5 m/s²
持続時間	10 秒
最大速度	55 km/h
最大使用回数	5 回

/awsim/statusのインデックス5（boostRemaining）で残り使用回数を、インデックス6（isBoosting）でブースト中かどうかを確認できます。

修理アイテム

コース上の修理アイテムを取得すると、車両のCondition値が40回復します。

壁リカバリー

壁に衝突した際、車両の速度が0.5m/sを超えている場合に自動で方向修正が行われます。

項目	値
発動条件	壁衝突時かつ速度 > 0.5 m/s
修正時間	1 秒
修正角速度	180 °/s

シミュレーションのライフサイクル

sequenceDiagram
    participant User as ユーザー
    participant AWSIM as AWSIM
    participant Autoware as Autoware

    User->>AWSIM: make dev / make eval
    AWSIM->>AWSIM: SelectMode
    AWSIM->>AWSIM: PlayStart
    AWSIM->>Autoware: /admin/awsim/state: "Ready"
    Autoware->>AWSIM: /admin/awsim/start: true
    AWSIM->>AWSIM: WaitStart → Start
    AWSIM->>Autoware: /d{N}/awsim/state: "Start"

    loop 各ラップ
        Autoware->>AWSIM: /control/command/control_cmd
        AWSIM->>Autoware: /d{N}/awsim/status (7フィールド)
        AWSIM->>AWSIM: LapComplete
    end

    AWSIM->>Autoware: /d{N}/awsim/state: "Finish"
    AWSIM->>AWSIM: FinishAll → Terminate

制御モード

本大会では3つの制御モードが用意されています。reference.launch.xmlのcontrol_mode引数で切り替えます。

モード	パッケージ	説明
`rule_based`（デフォルト）	simple_pure_pursuit	Pure Pursuitアルゴリズムによるルールベース制御
`e2e`	tiny_lidar_net_controller	LiDARスキャン（1080点）から加速度と操舵角を直接出力するEnd-to-End制御
`joycon`	—	手動テレオペ操作