环境搭建：仿真工具链安装、OpenSCENARIO解析器配置、首个场景文件运行

说实话，很多初学者一上来就急着写场景，结果卡在环境搭建这一步好几天。我当年也踩过这个坑——工具链版本不匹配、解析器报错找不到符号、第一个场景跑出来全是乱码。嗯，这节课咱们就把这些坑一个个填平。

1. 仿真工具链的选择与安装

先说说工具链。目前主流的自动驾驶仿真平台就那么几个：CARLA、SUMO、VTD、51Sim-One。我个人习惯用 CARLA + esmini 的组合，原因很简单——开源、社区活跃、对OpenSCENARIO的支持比较完整。

安装步骤其实不复杂，但有几个细节要注意：

  • CARLA 版本：建议用 0.9.13 或更高版本。我之前用 0.9.11 折腾了两天，发现它对 OpenSCENARIO 1.0 的支持有 bug，升级后就好了。
  • Python 环境：CARLA 依赖 Python 3.7~3.9，别用 3.10+，否则编译会报错。
  • esmini：这是一个轻量级的 OpenSCENARIO 播放器，用来验证场景文件非常方便。下载预编译包就行，不需要自己编译。

我的安装清单（Ubuntu 20.04 为例）：

# 1. 安装 CARLA
wget https://carla-releases.s3.eu-west-3.amazonaws.com/Linux/CARLA_0.9.13.tar.gz
tar -xzf CARLA_0.9.13.tar.gz
cd CARLA_0.9.13
./CarlaUE4.sh  # 启动测试

# 2. 安装 esmini
wget https://github.com/esmini/esmini/releases/download/v2.35.0/esmini_linux.zip
unzip esmini_linux.zip -d esmini
cd esmini/bin
./esmini --window 60 60 800 600  # 启动测试

# 3. 安装 Python 依赖
pip install carla
pip install pyproj  # 坐标转换用

注意：CARLA 和 esmini 的安装路径不要有中文或空格。我曾经因为路径里带了个空格，折腾了一下午才发现是这个问题。

2. OpenSCENARIO 解析器配置

解析器是什么？说白了，它就是负责把 .xosc 文件翻译成仿真引擎能理解的指令。没有它，你写的场景就是一堆废纸。

目前主流的解析器有两个：

解析器 适用场景 特点
esmini 内置解析器 快速验证、单场景测试 轻量、启动快、支持 OpenSCENARIO 1.0
CARLA ScenarioRunner 复杂场景、多车协同 功能全、支持 OpenSCENARIO 1.1、可扩展

我个人建议：先用 esmini 做快速验证，再用 ScenarioRunner 做深度测试。为什么？因为 esmini 启动只要 2 秒，而 ScenarioRunner 要加载整个 CARLA 世界，至少 30 秒。你想想看，每次改个参数都要等半分钟，效率多低。

配置 esmini 解析器其实很简单：

# 在 esmini 目录下创建配置文件 config.txt
# 内容如下：
--window 60 60 800 600
--osc ../scenarios/my_scenario.xosc
--path ../models

# 然后运行：
./esmini --cfg config.txt

小技巧：如果你用 ScenarioRunner，记得先检查 scenario_runner/config.py 里的路径配置。我遇到过好几次因为路径写错导致解析器找不到场景文件的情况。

3. 首个场景文件运行

好了，工具链装好了，解析器也配好了，咱们来跑第一个场景。别整太复杂，就一个最简单的场景：主车直线行驶，前方 50 米处有一辆静止车辆。

先写 .xosc 文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<OpenSCENARIO>
  <FileHeader author="demo" description="first scenario" />
  <ParameterDeclarations/>
  <Catalogs/>
  <RoadNetwork>
    <LogicFile filepath="xodr/straight_road.xodr"/>
  </RoadNetwork>
  <Entities>
    <ScenarioObject name="Ego">
      <VehicleCategory car/>
    </ScenarioObject>
    <ScenarioObject name="Target">
      <VehicleCategory car/>
    </ScenarioObject>
  </Entities>
  <Storyboard>
    <Init>
      <Actions>
        <Private entityRef="Ego">
          <PrivateAction>
            <LongitudinalAction>
              <SpeedAction>
                <SpeedActionDynamics dynamicsShape="step"/>
                <SpeedActionTarget>
                  <AbsoluteTargetSpeed value="10"/>
                </SpeedActionTarget>
              </SpeedAction>
            </LongitudinalAction>
          </PrivateAction>
          <PrivateAction>
            <TeleportAction>
              <Position>
                <LanePosition roadId="1" laneId="-1" offset="0" s="0"/>
              </Position>
            </TeleportAction>
          </PrivateAction>
        </Private>
        <Private entityRef="Target">
          <PrivateAction>
            <TeleportAction>
              <Position>
                <LanePosition roadId="1" laneId="-1" offset="0" s="50"/>
              </Position>
            </TeleportAction>
          </PrivateAction>
        </Private>
      </Actions>
    </Init>
    <Story name="my_story">
      <Act name="my_act">
        <ManeuverGroup name="my_group" maximumExecutionCount="1">
          <Actors selectTriggeringEntities="false">
            <EntityRef entityRef="Ego"/>
          </Actors>
          <Maneuver name="my_maneuver">
            <Event name="my_event" priority="overwrite">
              <Action name="keep_speed">
                <PrivateAction>
                  <LongitudinalAction>
                    <SpeedAction>
                      <SpeedActionDynamics dynamicsShape="step"/>
                      <SpeedActionTarget>
                        <AbsoluteTargetSpeed value="10"/>
                      </SpeedActionTarget>
                    </SpeedAction>
                  </LongitudinalAction>
                </PrivateAction>
              </Action>
            </Event>
          </Maneuver>
        </ManeuverGroup>
        <StartTrigger>
          <ConditionGroup>
            <Condition name="start_condition" delay="0">
              <ByValueCondition>
                <SimulationTimeCondition value="0" rule="greaterThan"/>
              </ByValueCondition>
            </Condition>
          </ConditionGroup>
        </StartTrigger>
      </Act>
    </Story>
    <StopTrigger/>
  </Storyboard>
</OpenSCENARIO>

保存为 my_first_scenario.xosc，然后运行：

cd esmini/bin
./esmini --window 60 60 800 600 --osc ../scenarios/my_first_scenario.xosc

如果一切顺利，你会看到一辆车在直道上匀速行驶，前方停着一辆车。嗯，就这么简单。

常见问题排查：

  • 场景加载后黑屏：检查 .xodr 文件路径是否正确。esmini 默认在 esmini/resources/xodr 下找路网文件。
  • 车辆不动：检查 SpeedAction 的 dynamicsShape 是不是 "step"，如果是 "sinusoidal" 需要配合时间参数。
  • 解析器报错 "Entity not found"：检查 Entities 里的 name 和 Storyboard 里引用的 entityRef 是否一致。

避坑指南：我曾经犯过一个低级错误——把 LanePosition 的 laneId 写成了正数。在 OpenDRIVE 标准里，车道编号正负代表方向，负号才是前进方向。这个坑我至少见过 5 个新手踩过。

4. 验证场景文件

场景跑起来了，但怎么知道它对不对？我一般用三个方法验证：

  1. 肉眼观察：看车辆运动是否符合预期。比如主车是不是真的在 10 m/s 匀速行驶。
  2. 日志输出：esmini 启动时加 --logfile log.txt 参数，会记录每一帧的车辆状态。
  3. 回放对比：用 --record recording.dat 记录场景，然后用 --play recording.dat 回放，看是否一致。

我个人最常用的是第二种。打开日志文件，搜索 "Ego" 关键字，看速度值是不是稳定在 10 左右。如果是，说明场景文件没问题。

好了，环境搭建这块就讲到这里。下一节课咱们会深入 OpenSCENARIO 的核心语法，包括条件触发、事件管理这些高级功能。到时候你会发现，今天写的这个场景虽然简单，但它的结构是所有复杂场景的基础。

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