Artículos técnicos

Perspectivas de clientes

De mapas vectoriales a mapas listos para simulación: Creación de entornos 3D a partir de mapas HD compactos y exportación a diferentes formatos

Creación de mapas RoadRunner HD a partir de datos vectoriales compactos para SAAC y simulación de conducción autónoma


Escrito por:

  • Nastaran Saberi, GeoMate
  • Kunal Patil, MathWorks

12 minutos de lectura

Resumen

  • Generación eficiente de mapas HD listos para simulación sin la sobrecarga de almacenamiento y procesamiento de los flujos basados en nubes de puntos​​
  • Generación de escenarios, validación y pruebas SIL/HIL aceleradas mediante una integración perfecta con MATLAB, Simulink y RoadRunner.​
  • Despliegue escalable en diversas zonas urbanas y la reutilización en múltiples plataformas de simulación​

“RoadRunner es una potente herramienta para generar entornos y escenarios de conducción realistas y reutilizables que aceleran y mejoran significativamente el desarrollo y las pruebas de las tecnologías SAAC y AD.”

Los entornos de simulación necesitan mapas estructurados y semánticamente ricos que permitan la generación de escenarios, la localización y la planificación del movimiento en condiciones controladas y repetibles. Los mapas de alta definición proporcionan esta base: Sus modelos de carreteras basados ​​en objetos codifican la geometría, la conectividad y la semántica normativa con una precisión centimétrica, lo que proporciona una base de simulación para pruebas escalables y de alta fidelidad. Permiten generar casos límite en torno a oclusiones, cruces y regiones no transitables, al tiempo que admiten la corrección de la pose del vehículo ego en zonas con señal GNSS degradada e introducen la lógica de ruta en los planificadores de comportamiento. Dado que los mapas HD se basan en esquemas y son versionables, se integran a la perfección en todas las cadenas de herramientas, desde la simulación SIL/HIL hasta la implementación, lo que reduce la fricción de ingeniería y permite ciclos de retroalimentación continuos con la telemetría de la flota.

Si bien los mapas de alta definición son esenciales, el proceso de generación de mapas de alta definición basado en lidar consume muchos recursos y la información basada en puntos puede resultar redundante para muchas aplicaciones de conducción autónoma (CA) y sistemas avanzados de asistencia al conductor (SAAC), especialmente cuando se implementan a gran escala. Contar con una representación de nivel intermedio es fundamental para lograr un equilibrio entre detalle y eficiencia. Al igual que los mapas HD completos, los mapas vectoriales HD compactos capturan el espacio transitable y los elementos al borde de la vía como geometrías estructuradas (por ejemplo, puntos, líneas y polígonos) enriquecidas con metadatos semánticos. Este formato orientado a objetos permite realizar consultas rápidas, actualizaciones específicas y una expansión modular sin la sobrecarga de los mapas basados ​​en lidar más densos. Los mapas HD compactos cumplen las mismas funciones básicas de CA/SAAC, como localización mediante puntos de referencia visuales, planificación del movimiento a nivel de carril y simulación mediante anclas semánticas para la creación automática de escenarios, a la vez que son lo suficientemente eficientes como para implementarse en grandes áreas urbanas.

Este artículo destaca cómo transformar mapas vectoriales HD compactos en contenido listo para simulación compatible con RoadRunner y otras plataformas (Figura 1).

Diagrama de flujo vertical que ilustra un flujo de trabajo de GeoMate de cinco pasos, desde la creación de mapas vectoriales hasta la mejora semántica, la conversión de mapas a RoadRunner HD, la generación de escenas 3D y la simulación y validación

Figura 1. Conversión perfecta de RealSemiE de GeoMate a escenas de RoadRunner.

Formato RoadRunner HD Map

RoadRunner HD Map (RRHD) es un formato de mapa HD genérico y documentado de MathWorks. El formato RoadRunner HD está diseñado específicamente para datos cartográficos de alta definición, centrándose en representaciones detalladas de trazados de carreteras, carriles, límites de carriles, marcas viales, intersecciones, señales, barreras y otros elementos de la escena. Los datos se serializan mediante búferes de protocolo y se guardan en formato binario con la extensión .rrhd. Protocol Buffers (protobuf), desarrollado por Google, es un formato de serialización binaria independiente del lenguaje que garantiza un almacenamiento y una transferencia de datos eficientes. Los mapas RRHD se pueden compilar utilizando lenguajes como Python® y C++, o manipular directamente con objetos y funciones de MATLAB® a través de la API de MATLAB para RoadRunner HD Map, que proporciona acceso programático para crear, editar y validar elementos del mapa, como carreteras, carriles, intersecciones y señales. Consulte el documento técnico “Mapas de alta definición de RoadRunner: Guía para crear RRHD con la API de MATLAB” para obtener más detalles sobre las capacidades de la API y el flujo de trabajo de integración.

Además, RRHD está diseñado para una integración perfecta con herramientas de simulación como RoadRunner, MATLAB y Simulink®. Esto facilita su uso en el desarrollo y las pruebas de sistemas de conducción autónoma.

RoadRunner admite la importación de mapas personalizados, lo que permite a GeoMate serializar mapas GeoMate HD utilizando búferes de protocolo e importarlos a RoadRunner Scene Builder, donde las escenas 3D generadas se pueden exportar en formato ASAM OpenDRIVE® o Filmbox® para simulación y pruebas.

RoadRunner es una potente herramienta para generar entornos y escenarios de conducción realistas y reutilizables que aceleran y mejoran significativamente el desarrollo y las pruebas de las tecnologías SAAC y AD.

Conversión de mapas vectoriales a RRHD

Se han creado múltiples mapas vectoriales propietarios para mapas de alta definición. Los mapas vectoriales HD compactos se pueden convertir en archivos .rrhd compatibles con RoadRunner alineando cada elemento del mapa con el esquema de RoadRunner. Este proceso transforma la geometría de los carriles, los límites de la carretera y los objetos que se encuentran al borde de la vía, como señales, pasos de peatones y postes, en representaciones semánticamente enriquecidas adecuadas para la simulación. Se debe tener en cuenta la lógica compleja, incluidas las fases de semáforo, las restricciones de giro y las reglas de enrutamiento, para garantizar que el comportamiento del tráfico en los escenarios resultantes sea realista y reproducible. Para ampliar esta conversión, se deben aprovechar tanto las API de MATLAB como los scripts de MATLAB, lo que permitirá la automatización del preprocesamiento, la transformación y la exportación en diversas regiones geográficas. Esto permite la entrega de mapas listos para la simulación que se integran a la perfección con RoadRunner y otras plataformas de desarrollo de AD.

Validación del archivo .rrhd en RoadRunner

La validación del archivo .rrhd en RoadRunner se realiza mediante las herramientas automatizadas integradas de RoadRunner. RoadRunner valida el mapa señalando problemas como la conectividad de carriles rota, la falta de enlaces de semáforos o geometrías de carreteras no válidas. En GeoMate, el proceso de validación se basa en estos errores y advertencias generados por el sistema para guiar los ajustes necesarios, minimizando así la depuración manual. La validación confirma que el archivo se ajusta al esquema previsto, lo que garantiza la correcta organización de carreteras, carriles, intersecciones y metadatos, y que los elementos semánticos, como las restricciones de giro, las fases de semáforos y la lógica de la ruta, se conservan con precisión. Este ciclo de validación, que prioriza la automatización, garantiza de manera eficiente la integridad del mapa y su preparación para la simulación, al tiempo que reduce significativamente el tiempo necesario para la inspección y el ajuste manuales (Figura 2).

Flujo de trabajo de tres etapas que muestra cómo los mapas vectoriales GeoMate HD pasan por el enriquecimiento semántico y la validación hasta la creación de escenas en RoadRunner.

Figura 2. Los entornos simulados GeoMate RealWorld son el punto de partida para la seguridad, la validación y las pruebas de simulación a gran escala.

Exportación a múltiples formatos de simulación

RoadRunner proporciona herramientas interactivas de edición y colocación de señales, junto con capacidades de exportación nativas a formatos OpenDRIVE (.xodr) o FBX para su integración con una variedad de simuladores. Un flujo de trabajo fluido desde datos de mapas HD a .rrhd permite una integración eficiente con MATLAB, Simulink y RoadRunner. Esto permite a los ingenieros iterar rápidamente, desde la ingesta de datos de ground-truth hasta las pruebas SIL/HIL, evitando al mismo tiempo la sobrecarga de almacenamiento y procesamiento asociada con el mapeo basado en nubes de puntos.

Aplicaciones en el mundo real e impacto de la simulación

Organizaciones como VUFO utilizan RoadRunner para simular escenarios de colisión a partir de datos reales de accidentes con fines de investigación en seguridad. Por ejemplo:

  • VUFO simula escenarios de colisión a partir de datos de accidentes reales para apoyar la investigación en seguridad.
  • Aptiv reconstruye trayectorias de conducción basadas en sensores para probar algoritmos SAAC en entornos virtuales.
  • Toyota crea modelos de carreteras 3D escalables y multiplataforma para optimizar los flujos de trabajo de simulación y reducir el tiempo de desarrollo.

RoadRunner admite la creación de escenas de alta fidelidad con precisión a nivel de carril, modelado de tráfico dinámico y compatibilidad con formatos estándar de la industria como ASAM OpenDRIVE y OpenSCENARIO. Estas capacidades permiten una generación de escenarios más rápida, una reducción de los costes de las pruebas, una mayor precisión en la validación y una reutilización más amplia en diferentes plataformas de simulación, lo que acelera la innovación en seguridad y autonomía de los vehículos.

Conclusión y trabajo futuro

El flujo integral presentado, desde la ingesta de mapas vectoriales HD compactos hasta la generación y validación de archivos .rrhd, agiliza la creación de contenido listo para simulaciones para SAAC, conducción autónoma y planificación de ciudades inteligentes. Mediante la combinación de la transformación con reconocimiento de esquemas, la validación automatizada con las herramientas de RoadRunner y la compatibilidad con múltiples formatos estándar de la industria, este flujo de trabajo reduce significativamente la carga de trabajo de ingeniería tradicionalmente asociada con la generación de mapas de alta definición.

Este proceso acelerará aún más la preparación de las simulaciones, mejorará la cobertura en diversas zonas geográficas urbanas y permitirá una rápida iteración en los entornos de desarrollo de AD y la validación de la seguridad (Figura 3).

Vista en cuatro paneles de una intersección urbana simulada que muestra vehículos, peatones y elementos de la carretera desde múltiples perspectivas aéreas y oblicuas en un escenario de conducción en 3D.

Figura 3. Generación automatizada de escenarios para una movilidad urbana más segura mediante los entornos listos para simulación de GeoMate.

Para más detalles técnicos, consulte la página de RoadRunner, la plataforma RealSimE de GeoMate y el estándar de interoperabilidad ASAM OpenDRIVE.

Publicado en 2026


Productos utilizados: Automated Driving Toolbox, RoadRunner

Siga explorando