Driving and obstacle avoidance trajectory generation for autonomous vehicles in simulated environments

[SPA]El objetivo principal de este trabajo es la aplicación de algoritmos de generación de trayectorias en entornos de simulación para vehículos autónomos donde se debe seguir una ruta esquivando obstáculos. Se hace una revisión científica del estado del arte de distintos sistemas de percepción utilizados en los coches autónomos, aclarando su funcionamiento, y algunos simuladores de estos sistemas. Se exponen unos cuantos simuladores de conducción autónoma tanto de código libre como los que requieren licencia. Además, se explican los principales algoritmos para generación de trayectorias. Se trata en mayor profundidad el simulador CARLA, explicando su instalación, funcionamiento, estructuras básicas y métodos disponibles. También, se estudia la posibilidad de implementar las aplicaciones creadas en este simulador en el Cloud Incubator Car, el vehículo autónomo desarrollado por la Universidad Politécnica de Cartagena. Por último, se desarrollan distintas simulaciones donde existen obstáculos en la vía que el coche deberá evitar generando trayectorias alternativas a la ruta principal. Se plantean tres escenarios distintos: un obstáculo fijo en una carretera recta, un obstáculo fijo en una rotonda y un obstáculo en movimiento en una carretera recta. Este documento pretende ser la base para futuros proyectos sobre simulación de conducción y generación de trayectorias y para otros trabajos relacionados con CARLA, además de fuente de información sobre la actualidad de la tecnología del sector de los vehículos autónomos. [ENG]The main objective of this work is the application of path planning algorithms in simulation environments for autonomous vehicles where a route must be followed while avoiding obstacles. A scientific review of the state of the art of the different perception systems used in autonomous cars is made, clarifying their operation, and of some simulators of these systems. Some autonomous driving simulators are presented, both open source and those that require a licence. In addition, the main path planning algorithms are explained. The CARLA simulator is discussed in more depth, explaining its installation, operation, basic structures and available methods. The possibility of implementing the applications created in this simulator in the Cloud Incubator Car, the autonomous vehicle developed by the Polytechnic University of Cartagena, is also studied. Finally, several simulations are developed where there are obstacles on the road that the car will have to avoid by generating alternative trajectories to the main route. Three different scenarios are considered: a fixed obstacle on a straight road, a fixed obstacle on a roundabout and a moving obstacle on a straight road. This document is intended to be the basis for future projects on driving simulation and path planning and for other CARLA-related work, as well as a source of information on current technology in the realm of autonomous driving.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen