[논문 리뷰] LGSVL Simulator: A High Fidelity Simulator for Autonomous Driving

Guodong Rong, Byung Hyun Shin외 15명|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 07.

Autonomous Vehicle Technology and Safety참고 문헌 20인용 수 48

한 줄 요약

LGSVL 시뮬레이터는 Unity 기반의 오픈소스 고충실도 자율 주행 시뮬레이터로, Autoware 및 Apollo와 통합되며, 맞춤형 센서와 HD 맵을 지원하고, SIL/HIL 테스트 및 합성 데이터 생성을 가능하게 한다.

ABSTRACT

Testing autonomous driving algorithms on real autonomous vehicles is extremely costly and many researchers and developers in the field cannot afford a real car and the corresponding sensors. Although several free and open-source autonomous driving stacks, such as Autoware and Apollo are available, choices of open-source simulators to use with them are limited. In this paper, we introduce the LGSVL Simulator which is a high fidelity simulator for autonomous driving. The simulator engine provides end-to-end, full-stack simulation which is ready to be hooked up to Autoware and Apollo. In addition, simulator tools are provided with the core simulation engine which allow users to easily customize sensors, create new types of controllable objects, replace some modules in the core simulator, and create digital twins of particular environments.

연구 동기 및 목표

• 주요 자율주행 스택(Autoware 및 Apollo)과 통합되는 고충실도 오픈소스 시뮬레이터를 시연한다.
• 연구개발 지원을 위한 센서 커스터마이징, 디지털 트윈 환경, HD 맵 도구를 선보인다.
• 융통성 있고 확장 가능한 프레임워크를 통해 엔드투엔드 테스트, 데이터 생성 및 시나리오 기반 평가를 가능하게 한다.

제안 방법

• HDRP가 적용된 Unity 게임 엔진과 풀 스택 시뮬레이션 엔진을 사용한다.
• LGSVL과 Autoware 및 Apollo를 연결하기 위한 ROS, ROS2, Cyber RT 간 커뮤니케이션 브리지를 제공한다.
• 내재 및 외재 파라미터를 커스터마이즈하고 플러그인 센서를 추가하기 위해 JSON을 통한 편집 가능한 센서 구성을 제공한다.
• 외부 차량 다이나믹스 모델과의 연동을 위한 FMI, IPC 또는 공유 라이브러리를 지원한다.
• Apollo HD Map, Lanelet2, OpenDrive 등의 형식으로 HD 맵을 생성, 편집 및 내보내기를 허용한다.
• Python API를 통한 시나리오 스크립팅과 재현 가능한 테스트를 위한 결정론적 물리 엔진을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 유연한 브리지를 통해 고충실도 시뮬레이터를 기존의 오픈소스 자율 주행 스택(Autoware 및 Apollo)과 통합할 수 있는가?
• RQ2 LGSVL이 엔드투엔드 및 모듈 수준의 AD 테스트를 지원하기 위해 풍부한 센서 구성과 HD 맵을 시뮬레이션할 수 있는가?
• RQ3 디지털 트윈과 시나리오 생성을 통해 지각, 계획 및 제어 테스트를 얼마나 가속할 수 있는가?
• RQ4 SIL/HIL 테스트 및 ML 학습용 합성 데이터 생성을 위해 시뮬레이터의 효과는 어느 정도인가?
• RQ5 디지털 트윈과 SCENIC 생성 시나리오가 실제 테스트 케이스를 식별하는 역할은 무엇인가?

주요 결과

• LGSVL은 ROS, ROS2, Cyber RT 간 브리지를 통해 Autoware 및 Apollo와의 통합을 가능하게 하는 엔드투엔드 시뮬레이션을 제공한다.
• 엔진은 맞춤형 센서, 차량 다이나믹스 인터페이스, 외부 다이나믹스 모델용 FMI 기반 공동 시뮬레이션을 지원한다.
• HD 맵은 Apollo HD Map, Lanelet2, OpenDrive 형식으로 생성, 편집 및 내보내기/가져오기가 가능하여 스택 간 호환성을 제공한다.
• 실제 위치의 디지털 트윈(예: GoMentum Station) 및 SCENIC 기반 시나리오 생성을 통해 광범위한 시나리오 커버리지와 실제 시설로의 전달이 가능하다.
• 플랫폼은 SIL/HIL 테스트 및 합성 데이터 생성을 지원하며, 인지 훈련용 Ground-Truth 레이블과 강화학습용 OpenAI Gym 통합도 포함한다.