3. 第一台自动驾驶车

好，我们正式开始动手了。

上一章我们把CARLA环境搭好，也跑通了那个小栗子。说实话，看到那辆蓝色小车在屏幕上动起来的时候，我自己当年第一次跑通也是挺激动的。但那个demo太简单了，说白了就是让车自己瞎跑。

这一章，我们要亲手造出第一台属于我们的自动驾驶车。我会用特斯拉Model3作为原型，带你把油门、刹车、转向都控制起来，再实时读取它的速度、位置、加速度。最后，我们还要调一调它的物理属性，让它开起来更真实。

3.1 生成一辆特斯拉Model3

CARLA自带的车辆模型里，刚好有特斯拉Model3。我个人习惯是每次启动仿真前，先清空一下世界里的老演员，免得上一轮的车还停在路上。

import carla

# 连接客户端
client = carla.Client('localhost', 2000)
client.set_timeout(10.0)

# 获取世界对象
world = client.get_world()

# 清空所有老演员（车辆、行人等）
for actor in world.get_actors().filter('vehicle.*'):
    actor.destroy()

嗯，这里要注意：destroy() 操作会直接删除演员，如果你后面还要用它的数据，记得先存一下。

接下来，我们生成一辆特斯拉Model3：

# 获取蓝图库
blueprint_library = world.get_blueprint_library()

# 筛选出特斯拉Model3的蓝图
tesla_bp = blueprint_library.find('vehicle.tesla.model3')

# 设置生成点（我习惯用地图上的随机生成点）
spawn_points = world.get_map().get_spawn_points()
spawn_point = spawn_points[0]  # 选第一个生成点

# 生成车辆
vehicle = world.spawn_actor(tesla_bp, spawn_point)

print(f"特斯拉已生成，ID: {vehicle.id}")

为什么选第一个生成点？其实无所谓，你完全可以随机选一个。我在项目里遇到过一个问题：有些生成点被其他车辆占了，导致 spawn_actor 报错。所以稳妥的做法是加个 try-except，或者先检查一下这个点有没有障碍物。

3.2 控制车辆运动：油门、刹车、转向

车生出来了，怎么让它动？CARLA 里控制车辆运动的核心是 VehicleControl 这个类。它包含几个关键字段：

举个例子，让车直线加速：

# 创建一个控制指令
control = carla.VehicleControl()
control.throttle = 0.5   # 50% 油门
control.brake = 0.0      # 不刹车
control.steer = 0.0      # 方向盘回正

# 应用控制
vehicle.apply_control(control)

你想想看，如果只给一次控制，车只会动一帧然后就停了。所以我们需要在循环里持续发送控制指令。我一般用 while True 配合 time.sleep 来控制频率：

import time

# 持续加速 3 秒
for i in range(30):  # 假设每 0.1 秒发一次，共 3 秒
    control.throttle = 0.6
    vehicle.apply_control(control)
    time.sleep(0.1)

# 然后刹车
control.throttle = 0.0
control.brake = 0.8
vehicle.apply_control(control)
time.sleep(1)

3.3 获取车辆状态信息

光让车跑还不够，我们得知道它跑得怎么样。CARLA 提供了 VehiclePhysicsControl 和 VehicleControl 的实时数据，但最常用的是通过 get_velocity()、get_location()、get_acceleration() 这三个方法。

来，我们写个函数，把状态打印出来：

def print_vehicle_state(vehicle):
    # 速度（返回的是三维向量，单位 m/s）
    velocity = vehicle.get_velocity()
    speed = (velocity.x**2 + velocity.y**2 + velocity.z**2) ** 0.5
    speed_kmh = speed * 3.6  # 转成 km/h

    # 位置（返回 carla.Location）
    location = vehicle.get_location()

    # 加速度（返回三维向量）
    acceleration = vehicle.get_acceleration()
    acc_magnitude = (acceleration.x**2 + acceleration.y**2 + acceleration.z**2) ** 0.5

    print(f"速度: {speed_kmh:.2f} km/h")
    print(f"位置: ({location.x:.2f}, {location.y:.2f}, {location.z:.2f})")
    print(f"加速度: {acc_magnitude:.2f} m/s²")

把这个函数放到控制循环里，每帧调用一次，你就能实时看到车辆状态了。我个人习惯把速度转成 km/h，因为平时看仪表盘习惯了，m/s 总觉得不直观。

3.4 设置车辆物理属性

默认的车辆物理参数是 CARLA 根据真实车型粗略设定的。但有时候我们需要调一调，比如让车更飘一点（模拟雨天），或者更稳一点（模拟满载）。

物理属性通过 VehiclePhysicsControl 来设置。常用的参数有：

举个例子，把车改成「雨天模式」：

# 获取当前物理控制
physics_control = vehicle.get_physics_control()

# 修改参数
physics_control.mass = 1900  # 稍微重点，模拟积水
physics_control.tire_friction = 0.6  # 降低摩擦，模拟湿滑路面
physics_control.drag_coefficient = 0.3  # 风阻大一点

# 应用修改
vehicle.apply_physics_control(physics_control)

print("物理属性已更新：雨天模式")

嗯，这里有个坑：apply_physics_control 之后，车辆不会立刻改变状态，它需要等下一个物理步长才会生效。我建议你在设置完后，等个 0.1 秒再开始控制，否则第一帧的数据可能还是旧的。

3.5 本章知识体系

下面这张图帮你梳理了本章的核心逻辑：从生成车辆，到控制运动，再到获取状态和调物理属性，环环相扣。

3.6 完整示例代码

最后，我把上面所有步骤整合成一个完整的脚本。你直接复制到 CARLA 的 Python 环境下运行就行：

import carla
import time

def main():
    # 连接
    client = carla.Client('localhost', 2000)
    client.set_timeout(10.0)
    world = client.get_world()

    # 清空旧车
    for actor in world.get_actors().filter('vehicle.*'):
        actor.destroy()

    # 生成特斯拉
    blueprint_library = world.get_blueprint_library()
    tesla_bp = blueprint_library.find('vehicle.tesla.model3')
    spawn_points = world.get_map().get_spawn_points()
    spawn_point = spawn_points[0]
    vehicle = world.spawn_actor(tesla_bp, spawn_point)
    print("特斯拉已生成")

    # 设置物理属性（雨天模式）
    physics_control = vehicle.get_physics_control()
    physics_control.tire_friction = 0.6
    physics_control.mass = 1900
    vehicle.apply_physics_control(physics_control)
    time.sleep(0.1)

    # 控制循环
    control = carla.VehicleControl()
    for i in range(50):  # 约5秒
        # 前3秒加速，后2秒刹车
        if i < 30:
            control.throttle = 0.5
            control.brake = 0.0
        else:
            control.throttle = 0.0
            control.brake = 0.7

        control.steer = 0.0
        vehicle.apply_control(control)

        # 获取状态
        velocity = vehicle.get_velocity()
        speed = (velocity.x**2 + velocity.y**2 + velocity.z**2) ** 0.5 * 3.6
        location = vehicle.get_location()
        acc = vehicle.get_acceleration()
        acc_mag = (acc.x**2 + acc.y**2 + acc.z**2) ** 0.5

        print(f"帧{i:2d} | 速度:{speed:5.1f} km/h | 位置:({location.x:6.1f},{location.y:6.1f}) | 加速度:{acc_mag:4.2f} m/s²")

        time.sleep(0.1)

    # 清理
    vehicle.destroy()
    print("测试完成，车辆已销毁")

if __name__ == '__main__':
    main()

运行这个脚本，你会看到特斯拉从静止加速到大概 50 km/h，然后刹车停下。同时终端会实时打印每一帧的状态数据。

嗯，到这里，你已经亲手造出了第一台自动驾驶车。虽然它现在只会直行和刹车，但你已经掌握了最核心的三个能力：生成、控制、感知。下一章我们会让这辆车学会转弯和跟车，敬请期待。