OpenX系列标准：OpenDRIVE标准简述

今天药忘吃喽~ 2023-01-21 11:17 537阅读 0赞

# 1.概述 #

作为一个完整的仿真测试场景描述方案，OpenX系列标准包括：OpenDRIVE、OpenSCENARIO和OpenCRG。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>标准</th> 
   <th>文件格式</th> 
   <th>文件内容</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>OpenDRIVE</td> 
   <td>.xodr</td> 
   <td>静态部分（如道路拓扑结构、交通标志标线等）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OpenDRIVE</td> 
   <td>.tdo</td> 
   <td>保存ROD项目时生成的文件，是ROD项目的可编辑模式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OpenDRIVE</td> 
   <td>.osgb</td> 
   <td>通过ROD项目生成的贴图与路面纹理文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OpenSCENARIO</td> 
   <td>.xosc</td> 
   <td>动态部分（如交通车的行为）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OpenCRG</td> 
   <td>.crg</td> 
   <td>静态部分（道路的表面细节,如坑洼、卵石路等）</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xaspP9ua-1621078145240)(C:\\Users\\zolty\\AppData\\Roaming\\Typora\\typora-user-images\\image-20210515152209511.png)\]][img-xaspP9ua-1621078145240_C_Users_zolty_AppData_Roaming_Typora_typora-user-images_image-20210515152209511.png]

# 2.OpenDRIVE简介 #

ASAM OpenDRIVE格式提供了用可扩展标记语言(XML)语法描述道路网络的通用基础，使用文件扩展名xodr。 存储在ASAM OpenDRIVE文件中的数据描述了道路、车道和物体的几何形状，如道路上的路标，以及道路沿线的特征，如信号。ASAM OpenDRIVE文件中描述的道路网络可以是合成的，也可以是基于真实数据的。

ASAM OpenDRIVE的主要目的是提供一个道路网络描述，它可以被送入模拟，以开发和验证ADAS和AD功能。在ASAM OpenDRIVE的帮助下，这些道路网络描述可以在不同的模拟器之间进行交流。为道路描述提供一个标准化的格式，也使行业能够减少为其开发和测试目的创建和转换这些文件的成本。道路数据可以从道路网络编辑器、地图数据的转换中手动创建，或源于现实世界道路的转换扫描。

OpenDRIVE是一种高精地图格式，2006年由德国VIRES公司发布，并反复迭代，期间德国戴姆勒驾驶模拟器部门和德国宇航中心DLR也发挥了很大作用。OpenDRIVE 1.5版本于2019年发布。2018年9月，OpenDRIVE的开发团队将维护工作转交给德国ASAM标准化组织，1.6及之后的版本由ASAM负责。1.6版本已由ASAM在2020年3月发布，本文使用该版本进行介绍。

OpenDRIVE开发起因是VIRES公司在提供驾驶模拟器方案时，发现不同工具的道路数据格式中需要包含逻辑内容是基本一致的，为了方便在不同的驾驶模拟器间进行道路数据的传递，VIRES公司与Daimler Driving Simulator部门决定开发OpenDRIVE格式。转交给ASAM组织后，ASAM组织同样把OpenDRIVE定位为用于仿真测试的地图格式。

OpenDRIVE文件按XML格式编写，文件扩展名为.xodr。

# 3.OpenDRIVE实例 #

## 3.1简介 ##

### 节点 ###

该格式被组织在节点中，可以用用户定义的数据进行扩展。这有利于个别应用（通常是模拟）的高度专业化，同时保持不同应用之间交换数据所需的互操作性。

### 参考线 ###

ASAM OpenDRIVE道路网是沿着参考线建模的，它是每条道路的核心部分。道路、车道，包括它们的高程剖面，都附着在参考线上。![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODU0Mjkx_size_16_color_FFFFFF_t_70]

Elements of ASAM OpenDRIVE

代表特征的对象，如信号灯，可以通过使用参考线或全局坐标系来放置，路网被放置在其中。这在上图中可以看到。参考线（中间的蓝线）位于道路的中心，车道（蓝色和浅绿色）连接到这条参考线。道路旁边的标志被放置在s/t坐标系中。

在ASAM OpenDRIVE中，几条道路构成了一个道路网络，并可以被连接起来。ASAM OpenDRIVE可以被看作是不同路段的建筑套件。整个道路网络是由相互连接的各个部分组成的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODU0Mjkx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

Individual road segments are interconnected

上图显示了各个路段是如何相互连接的，例如与一个交叉口。所示的XML片段简要介绍了如何在ASAM OpenDRIVE中使用道路段的链接。这些链接可以支持模拟交通的驾驶逻辑，特别是出于路由的目的，将更多的资源留给验证和开发AD驾驶功能的实际工作。在路口，入口道路之间的每个可能的连接都通过 "连接道路 "连接。由于这种机制，连接道路是ASAM OpenDRIVE中唯一具有重叠表面的道路。  
![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gEXfvPl4-1621078145244)(https://www.asam.net/index.php?eID=dumpFile&t=p&p=48197&token=2e0c630a9ee346e4625a9eb1692f83e75ac54fa8)\]][img-gEXfvPl4-1621078145244_https_www.asam.net_index.php_eID_dumpFile_t_p_p_48197_token_2e0c630a9ee346e4625a9eb1692f83e75ac54fa8]

Example of a junction

在ASAM OpenDRIVE中，不仅道路被链接，而且道路之间的车道也被链接。这些车道链接可以再次支持模拟交通。当连接道路的参考线和进入路口的道路不一定对齐时，它们对道路网的可视化也很重要（例如在路口的情况）。

### 与其他标准的关系 ###

ASAM OpenDRIVE的描述格式包含了道路网络的所有静态对象，可以真实地模拟车辆在道路上行驶。为了渲染完整的环境，需要额外的静态三维路边物体的描述格式，如树木和建筑物。路面轮廓包括来自ASAM OpenCRG文件格式。驾驶模拟的动态内容，如车辆机动，可以用ASAM OpenSCENARIO来描述。这三个标准相互补充，涵盖了环内车辆模拟应用的静态和动态内容。

### 市场相关性 ###

ASAM OpenDRIVE是一个用于描述道路网络的成熟标准。它已经被许多知名的制造商和开发ADAS和AD功能的公司使用，或在全球范围内进行高精度的运动学测量。它正被用于公路和铁路网络。

### 参与的公司 ###

BMW AG, Daimler AG, AVL List GmbH, dSPACE GmbH, RA Consulting GmbH, Vector Informatik GmbH, VIRES Simulationstechnologie GmbH, virtualcitySYSTEMS GmbH, RWTH Aachen

### 其他语言 ###

ASAM OpenDRIVE V1.6.0现在有了中文版本。请在右边的蓝色下载框中下载中文版本。中文版本将很快在C-ASAM网站上提供。

### 较早的版本 ###

ASAM在2018年被委托进一步开发OpenDRIVE（阅读全文）。ASAM发布的第一个版本是ASAM OpenDRIVE V1.6。为了完整起见，我们在网站上提供了之前的版本OpenDRIVE V1.5和OpenDRIVE V1.4：

OpenDRIVE V1.5和OpenDRIVE V1.4.是由VIRES Simulationstechnologie GmbH发布。这些版本是VIRES Simulationstechnologie GmbH的知识产权。ASAM e.V.不对完整性、正确性或任何其他问题承担任何责任。对于责任索赔、问题或其他事项，请联系VIRES Simulationstechnologie GmbH（info(at)vires.com）。

OpenDRIVE 1.6版包含了在1.5版中出现过的元素，但这些元素与1.4版不兼容。为了确保能与1.4版和1.5版兼容，这些元素在1.6版的XML模式中从技术上被定义为可选。在UML模型的注释中，它们被标记为“向后兼容的可选”。

## 3.2 实例 ##

以Crossing8Course.xodr为例，阐述xodr的文件架构。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODU0Mjkx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODU0Mjkx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
其中橙色为必须部分，淡橙色为选填部分。

### (1)header ###

`<header>` 元素是中的第一个元素。

header用于对文件的整体属性进行说明。说明了主版本（revMajor）、子版本（revMinor）、本路网的版本号（version）、数据库创建时间/日期（date）、最大惯性y值（north）、最小惯性y值（east）、最小惯性x值（west）和最小惯性x值（west）  
![在这里插入图片描述][202105151934109.png]

该版本为1.1

### (2)road ###

路网在OpenDRIVE中用 `<road>` 元素来表示。每条道路都沿一条道路参考线延伸。一条道路必须（shall）拥有至少一条宽度大于0的车道。

OpenDrive中的道路可以（may）与真实路网中或为应用而设的路网中的道路相提并论。每条道路由一个或多个 `<road>` 元素描述。一个 `<road>` 元素可以（may）覆盖一条长路、交叉口之间较短的路，或甚至多条道路。只有在道路的属性不能在先前 `<road>` 元素中得到描述或需要一个交叉口的情况下，才应（should）开始一个新的 `<road>` 元素。

road用于对路网中的道路进行说明。包括道路连接信息（link）、道路参考线信息（planView）、超高程信息（lateralProfile）、高程信息（elevationProfile）、车道信息（lanes）和表面信息（surface）以及道路上的物理和交通信号的信息（objects和signals）等。

#### (2.1)link ####

在OpenDRIVE中，道路连接用 `<road>` 元素里的 `<link>` 元素来表示。 `<predecessor>` 以及 `<successor>` 元素在 `<link>` 元素中被定义。对于虚拟和常规的交叉口来说， `<predecessor>` 以及 `<successor>` 元素必须使用（shall）不同的属性组。

描述了本道路与其他道路的连接关系。中描述了本道路之前的道路id，中描述了本道路之后的道路id。

#### (2.2)type ####

道路类型（例如高速公路以及乡村公路）定义了道路的主要用途以及相关的交通规则。道路类型对于整个道路横截面均有效。

通过在沿参考线的给定点上定义不同道路类型，可（may）在 `<road>` 元素中根据需要改变道路类型。道路类型将持续有效，直到另一个道路类型被定义。

在OpenDRIVE中，道路类型用元素中的 `<type>` 元素来表示。道路类型本身在@type属性中被给定。

#### (2.3)planView ####

在OpenDRIVE中，参考线的几何形状用元素里的 `<geometry>` 元素来表示。

`<planView>` 元素是每个 `<road>` 元素里必须要用到的元素。

#### (2.4）elevationProfile ####

The elevation profile record contains a series of elevation records which define the characteristics of the road’s elevation along the reference line.

高程剖面记录包含一系列的高程记录，定义了道路沿参考线的高程特征。

elevationProfile用来描述参考线上给定点处的高程元素（elevation）等信息，必须沿参考线按升序对元素进行定义。

#### (2.5)lateralProfile ####

The lateral profile record contains a series of superelevation and crossfall records which define the characteristics of the road surface’s banking along the reference line.

横向剖面记录包含一系列的超高程和横断面记录，这些记录定义了沿参考线的道路表面的银行特征。

在OpenDRIVE中，超高程用元素中的 `<superelevation>` 元素来表示。

该属性被定义为围绕着s轴的路段倾斜角。必须（must）沿参考线按升序定义元素。元素的参数将持续有效，直到下一个元素开始或道路参考线结束。道路的超高程程默认为零。

lateralProfile用来描述超高程（superelevation）、形状信息（shape）等信息，超高程从数学角度被定义为围绕参考线的道路横截面的倾斜角。这意味着超高程对于向右边倾斜的道路具有正值，对于向左边倾斜的道路具有负值。该属性被定义为围绕着s轴的路段倾斜角。必须沿参考线按升序定义元素。元素的参数将持续有效，直到下一个元素开始或道路参考线结束。道路的超高程程默认为零。shape属性被定义为相对于参考水平面路段的路面。一个拥有不同t值的s位置上可存在多个形状，从而对道路的弯曲形状进行描述。

#### (2.6)lanes ####

在OpenDRIVE中，车道用 `<road>` 元素里的 `<lanes>` 元素来表示。

中描述了道路的不同车道的信息。在OpenDRIVE中，所有道路都包含了车道。车道用 road元素里的lanes元素来表示。Lanes描述了车道组属性（laneSection）。Type属性描述了车道类型，车道类型描述了车道的主要用途及与其相对应的交通规则。Link属性描述了车道之间的连接情况。Width属性定义了车道的宽度。Speed属性定义了给定车道上允许的最大行驶速度。Border属性是用来描述车道宽度的另一种方法，它并不会直接定义宽度，而是在独立于其内部边界参数的情况下，对车道的外部界限进行定义。material元素用来表示车道材质。Access可以用来让车道局限于特定的道路使用者。height元素可以用来表示车道高度。roadMark属性可以用来定义车道外边界线条的样式。laneOffset元素可以来表示车道偏移。

#### (2.7)objects ####

在OpenDRIVE 中，物体用 `<object>` 元素中的 `<objects>` 元素来表示。其按每个 `<road>` 元素被定义。

#### (2.8)signals ####

在OpenDRIVE中，标志用 `<road>` 元素里的 `<signals>` 元素来表示。

对于交通信号，中分别描述了不同交通信号的位置、高度和id等信息。

### (3)controller ###

在OpenDRIVE中，控制器用 `<OpenDRIVE>` 元素里的 `<controller>` 元素来表示。

被引用标志的ID存储在 `<controller>` 元素的 `<control>` 元素中。

road标签中定义了红绿灯的id和位置等，为了方便实现对红绿灯相位的控制，需要配置。该标签中定义了controller的id和name，其下的control中，可以指定多个signal的id，从而实现对多个红绿灯的同步控制。controller的相位顺序和时长需要在场景文件及OpenSCENARIO中配置。如下图：

![在这里插入图片描述][20210515193432480.png]

### (4)junction ###

在OpenDRIVE中，交叉口用 `<junction>` 元素来表示。联接道路则用 `<junction>` 元素中的 `<connection>` 元素来表示。OpenDRIVE并未特意将去路定义为元素或属性，来路也可被视作为去路，因此二者在此处可被相提并论。通往该道路的联接道路将此类道路隐性地定义为去路。

道路的描述中对不同的道路分别给出了其前后连接的道路，这对于一般的道路足以描述其连接关系，但是对于路口道路的连接，却不能清楚的描述，于是需要使用junction。

junction包括交叉口的名称（name）、ID、类型（type）、联接道路信息（connection）等。incomingRoad为该连接路的来路的id，connectingRoad为该连接路的id。laneLink中描述来路和连接路的车道的连接关系，from为来路的车道id，to为与其连接的连接路的车道id。![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODU0Mjkx_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

# 参考文献 #

[OpenX系列标准介绍（1）：OpenDRIVE介绍][OpenX_1_OpenDRIVE]

[ASAM OpenDRIVE®][ASAM OpenDRIVE]

[OpenDRIVE 1.6 CN][]  
[OpenDRIVE 1.4-1.5][]

[img-xaspP9ua-1621078145240_C_Users_zolty_AppData_Roaming_Typora_typora-user-images_image-20210515152209511.png]: /images/20221020/65484984abc54b51be3a17c0905ca803.png
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[OpenX_1_OpenDRIVE]: https://blog.csdn.net/adsimtest/article/details/107595762
[ASAM OpenDRIVE]: https://www.asam.net/standards/detail/opendrive/
[OpenDRIVE 1.6 CN]: https://www.asam.net/index.php?eID=dumpFile&t=f&f=3768&token=66f6524fbfcdb16cfb89aae7b6ad6c82cfc2c7f2
[OpenDRIVE 1.4-1.5]: https://www.asam.net/index.php?eID=dumpFile&t=f&f=3789&token=46b9988f99a65f7bcd4261825e618610c31c18a6