飞行器

Aircraft（飞行器） 可以用于在 SUMO 中仿真不同的飞行器，例如无人机，载人飞行器等。 关于 Aircraft 的代码例子 TransSimHub Aircraft Example。 下面介绍 Aircraft 的状态（ state）， 动作类型（ action type）和使用例子:

状态定义

  • 飞行器 id (str): 场景中每一个 aircraft 的唯一 ID，用于区分不同的 aircraft

  • 飞行器类型 aircraft_type (str): 定义每一个 aircraft 的类型，例如无人机，空艇等，可以在执行 action 的时候对不同类型的 aircraft 执行不同的动作

  • 动作类型 action_type (str): aircraft 的动作类型，目前支持 Stationary, HorizontalMovement, CombinedMovement 和 CombinedMovement

  • 位置 position (tuple[float, float, float]):飞行器现在所在的位置

  • 速度 speed (float): 飞行器飞行的速度

  • 方向角 heading (tuple[float, float, float]): 飞行器的飞行角度

  • 通信能力 communication_range (float): 飞行器的通信能力

  • 覆盖范围 cover_radius (float): 根据 aircraft 的高度和通信能力，计算出以 aircraft 的覆盖范围。这里计算的式子可以参考状态 custom_update_cover_radius

  • 自定义覆盖范围计算 custom_update_cover_radius (Callable): 自定义覆盖范围的计算，默认计算方式为投影点为中心，地面的覆盖半径

  • 颜色 color (tuple[int, int, int]): 自定义飞行器可视化时的圈的颜色

动作定义

  1. Stationary: 在固定位置保持不动。

  2. HorizontalMovement: 在固定的高度，只能在水平方向移动。

参数

描述

Speed (float)

改变飞行器的速度

Heading (int)

这里输入是 heading index，平面内被分为 8 个 heading 角度

Note

下面是飞行器在 HorizontalMovement 的动作下， 不同 heading 角度及其对应的飞行方向：

  1. 0 度: 向右飞行: ->

  2. 45 度: 右上方飞行: ↗

  3. 90 度: 向上飞行: ↑

  4. 135 度: 左上方飞行: ↖

  5. 180 度: 向左飞行: <-

  6. 225 度: 左下方飞行: ↙

  7. 270 度: 向下飞行: ↓

  8. 315 度: 右下方飞行: ↘

  1. VerticalMovement: 只能改变高度，水平方向无法移动。

参数

描述

Speed (float)

改变飞行器的速度

Heading (int)

这里输入是 heading index，共有三种情况: 0. 平稳 1. 向上 2. 向下

  1. CombinedMovement: 可以同时改变高度和水平方向移动，但是动作空间是离散的。

参数

描述

Speed (float)

改变飞行器的速度

Heading (int)

水平角与俯仰角的所有组合

水平可移动角度 AZIMUTHS = [0, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315]

俯仰角 ELEVATIONS = [-90, -45, 0, 45, 90]

Note

下面是水平角与俯仰角的所有组合，共有 40 种：

The Combination of the Azimuths and Elevations

Azimuths Elevations

-90

-45

0

45

90

0

(0, -90) - Index 1

(0, -45) - Index 2

(0, 0) - Index 3

(0, 45) - Index 4

(0, 90) - Index 5

45

(45, -90) - Index 6

(45, -45) - Index 7

(45, 0) - Index 8

(45, 45) - Index 9

(45, 90) - Index 10

90

(90, -90) - Index 11

(90, -45) - Index 12

(90, 0) - Index 13

(90, 45) - Index 14

(90, 90) - Index 15

135

(135, -90) - Index 16

(135, -45) - Index 17

(135, 0) - Index 18

(135, 45) - Index 19

(135, 90) - Index 20

180

(180, -90) - Index 21

(180, -45) - Index 22

(180, 0) - Index 23

(180, 45) - Index 24

(180, 90) - Index 25

225

(225, -90) - Index 26

(225, -45) - Index 27

(225, 0) - Index 28

(225, 45) - Index 29

(225, 90) - Index 30

270

(270, -90) - Index 31

(270, -45) - Index 32

(270, 0) - Index 33

(270, 45) - Index 34

(270, 90) - Index 35

315

(315, -90) - Index 36

(315, -45) - Index 37

(315, 0) - Index 38

(315, 45) - Index 39

(315, 90) - Index 40

Aircraft 控制例子

下面具体看一个 Aircraft 的控制的例子（完整代码见 TransSimHub Aircraft Horizontal Control）。 下面是初始化 aircraft 的参数。我们指定每一个 aircraft 的动作类型，初始位置，速度等。

aircraft_inits = {
    'a1': {
        "aircraft_type": "drone",
        "action_type": "horizontal_movement",
        "position":(1500,1110,100), "speed":10, "heading":(1,1,0), "communication_range":200,
        "if_sumo_visualization":True, "img_file":None},
    'a2': {
        "aircraft_type": "drone",
        "action_type": "horizontal_movement",
        "position":(1900,800,100), "speed":10, "heading":(1,1,0), "communication_range":200,
        "if_sumo_visualization":True, "img_file":None
    }
}

接着根据参数我们在场景中初始化 aircraft，这个 conn 传入 traci 的连接：

from tshub.aircraft.aircraft_builder import AircraftBuilder

scene_aircraft = AircraftBuilder(sumo=conn, aircraft_inits=aircraft_inits)

接着我们通过 get_objects_infos 来得到 aircraft 的属性：

aircraft_state = scene_aircraft.get_objects_infos()

返回的属性如下所示，可以看到包含每一个 aircraft 的位置，覆盖范围等：

2023-09-04T16:00:08.929810+0800 | INFO   | SIM: {
    "a1": {
        "id": "a1",
        "aircraft_type": "drone",
        "action_type": "horizontal_movement",
        "position": [
            1496.4644660940673,
            1120.606601717798,
            100
        ],
        "speed": 5,
        "heading": [
            -0.7071067811865475,
            0.7071067811865476,
            0
        ],
        "communication_range": 200,
        "cover_radius": 173.20508075688772,
        "if_sumo_visualization": true,
        "img_file": "/home/wmn/TransSimHub/tshub/aircraft/./aircraft.png"
    },
    "a2": {
        "id": "a2",
        "aircraft_type": "drone",
        "action_type": "horizontal_movement",
        "position": [
            1903.5355339059327,
            796.4644660940672,
            100
        ],
        "speed": 5,
        "heading": [
            -0.7071067811865477,
            -0.7071067811865475,
            0
        ],
        "communication_range": 200,
        "cover_radius": 173.20508075688772,
        "if_sumo_visualization": true,
        "img_file": "/home/wmn/TransSimHub/tshub/aircraft/./aircraft.png"
    }
}

这里我们设置的动作类型是 horizontal_movement，也就是只能水平进行移动。 于是我们的动作包含两个部分，分别是「速度」和「heading index」，下面是控制的例子：

actions = {
    "a1": (5, np.random.randint(8)),
    "a2": (5, np.random.randint(8)),
}
scene_aircraft.control_objects(actions)

如果我们将 if_sumo_visualization 设置为 True，可以看到仿真画面。如下图所示，圆圈表示 aircraft 在地面的通信覆盖范围，且可以看到飞行器都是在水平移动：

aircraft_sumo_example