MMUSV-Sim: 다중 자율 표면 차량(USV) 협력 인지 시스템을 위한 시뮬레이션 및 데이터 생성 플랫폼

MMUSV-Sim: A Perception-Oriented Simulation and Data-Generation Platform for Multi-USV Cooperative Perception

다수의 자율 표면 차량(USV) 간의 협력 인지는 상호 보완적인 관측 정보를 결합하여 단일 플랫폼의 시야 범위와 측정 범위를 초과하는 해상 목표 감지 능력을 향상시킵니다. 이러한 시스템을 대규모로 개발하려면 다양한 USV 시나리오 구성, 다중 모드 데이터 획득 및 공유 어노테이션을 위한 통합 워크플로우가 필요합니다. 본 논문에서는 언리얼 엔진 5와 프로젝트 에어심을 기반으로 구축된 인지 중심의 해상 시뮬레이션 및 데이터 생성 플랫폼인 MMUSV-Sim을 소개합니다. 이 플랫폼은 섬, 개방된 바다, 항구 환경을 제공하며, 날씨, 시간, 파도 조건 등을 구성 가능하게 합니다. 또한 다양한 선박 자산 라이브러리와 스플라인 기반의 다중 선박 운동 모델을 포함하고 있습니다. MMUSV-Sim은 여러 USV에서 RGB, 깊이, 의미론적 정보, LiDAR 및 레이더 데이터를 획득하며, 각 에이전트에 대한 어노테이션 생성을 위해 공통 세계 상태를 제공합니다. 실험 결과는 구성된 파도 설정이 선박의 수직 흔들림, 기울기 및 피치에 의도된 변화를 유발하는 것을 확인했으며, 투영된 어노테이션과 의미론적 렌더링 간의 기하학적 일관성을 평가했습니다. 생성된 다중 USV 데이터 세트를 사용한 LiDAR 기반 협력 Bird's-Eye View (BEV) 선박 탐지 실험에서 Early Fusion 방법은 AP@0.5 값이 72.74로, 단일 USV를 사용하는 경우 45.54에 비해 더 높은 성능을 보였습니다.

Cooperative perception among multiple unmanned surface vehicles (USVs) combines complementary observations to extend maritime target sensing beyond the view range and field of a single platform. Developing such systems at scale calls for a unified workflow for configurable multi-USV scenarios, multimodal acquisition, and shared annotations. We present MMUSV-Sim, a perception-oriented maritime simulation and data-generation platform built on Unreal Engine 5 and Project AirSim. It provides island, open-sea, and port environments; configurable weather, time of day, and wave conditions; a diverse vessel asset library; and spline-based multi-vessel motion. MMUSV-Sim acquires RGB, depth, semantic, LiDAR, and radar observations across multiple USVs and captures a common world state for per-agent annotation export. Experiments verify that the configured wave settings produce the intended changes in vessel heave, roll, and pitch, and evaluate the geometric consistency between projected annotations and semantic renderings. In LiDAR-based cooperative BEV vessel detection experiments on the generated multi-USV dataset, Early Fusion achieves an AP@0.5 of 72.74, compared with 45.54 using a single USV.