Apollo 2.5版基于相對(duì)地圖的新導(dǎo)航模式

Apollo項(xiàng)目以其優(yōu)異的系統(tǒng)架構(gòu)、完整的模塊功能、良好的開(kāi)源生態(tài)及規(guī)范的代碼風(fēng)格，受到眾多開(kāi)發(fā)者的喜愛(ài)和好評(píng)。不過(guò)在Apollo之前的版本中，感知、預(yù)測(cè)、導(dǎo)航、規(guī)劃模塊均依賴于高精地圖，而高精地圖的制作方法繁瑣且不透明，對(duì)于很多開(kāi)發(fā)者而言，這是一個(gè)難以逾越的障礙。因?yàn)闆](méi)有高精地圖，很多人只能使用Apollo提供的模擬數(shù)據(jù)包進(jìn)行走馬觀花式的觀賞，而無(wú)法在測(cè)試道路上完成真槍實(shí)彈式的實(shí)車(chē)調(diào)試，這極大降低了Apollo項(xiàng)目帶來(lái)的便利，也不利于自動(dòng)駕駛開(kāi)源社區(qū)的發(fā)展和壯大。顯然，Apollo項(xiàng)目組已注意到該問(wèn)題，經(jīng)過(guò)他們幾個(gè)月的艱苦努力，終于在2.5版開(kāi)發(fā)了一種新的基于相對(duì)地圖(Relative Map)的導(dǎo)航模式(Navigation Mode)，利用該模式可順利實(shí)施測(cè)試道路上的實(shí)車(chē)調(diào)試。

相對(duì)地圖是Apollo2.5引入的新特性。從架構(gòu)層面，相對(duì)地圖模塊是連接高精地圖(HD Map)、感知(Perception)模塊和規(guī)劃(Planning)模塊的中間層。相對(duì)地圖模塊會(huì)實(shí)時(shí)生成基于車(chē)身坐標(biāo)系的地圖（格式與高精地圖一致），并且輸出供規(guī)劃模塊使用的參考線。從開(kāi)發(fā)者友好性角度看，基于相對(duì)地圖的導(dǎo)航模式，讓開(kāi)發(fā)者可以不依賴高精地圖便可實(shí)施測(cè)試道路的實(shí)車(chē)調(diào)試，極大降低了開(kāi)發(fā)者的使用門(mén)檻。

導(dǎo)航模式的基本思路是:

通過(guò)人工駕駛方式錄制測(cè)試道路上的行駛軌跡；

利用Apollo工具對(duì)原始軌跡進(jìn)行處理得到平滑軌跡，該軌跡既用于替代路由(Routing)模塊輸出的導(dǎo)航路徑，也是規(guī)劃(Planning)模塊用到的參考線（或稱指引線、中心線，Reference line），還是生成相對(duì)地圖（Relative Map）的基準(zhǔn)線。此外，平滑軌跡還可用于替換高精地圖內(nèi)某些車(chē)道的參考線（默認(rèn)情況下，高精地圖將車(chē)道中心線作為參考線，在道路臨時(shí)施工等特殊情形下該方式很不合適，需使用人工錄制并平滑處理的軌跡替換特殊路段的車(chē)道參考線，當(dāng)然本文不討論該項(xiàng)內(nèi)容）；

駕駛員將車(chē)輛行駛到測(cè)試道路起點(diǎn)，在Dreamview中打開(kāi)導(dǎo)航(Navigation)選項(xiàng)及相關(guān)功能模塊，切換到自動(dòng)駕駛模式并啟動(dòng)車(chē)輛；

自動(dòng)駕駛過(guò)程中，感知（Perception）模塊的相機(jī)（Camera）動(dòng)態(tài)檢測(cè)道路邊界及障礙物，地圖（Map）模塊下的相對(duì)地圖（Relative Map）子模塊基于參考線及道路邊界實(shí)時(shí)地生成相對(duì)地圖（使用以車(chē)輛當(dāng)前位置為原點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)系），規(guī)劃（Planning）模塊依據(jù)地圖模塊輸出的相對(duì)地圖和感知模塊輸出的障礙物信息，動(dòng)態(tài)輸出局部行駛路徑給控制(Control)模塊執(zhí)行。

目前，導(dǎo)航模式僅支持單車(chē)道行駛，可完成加減速、跟車(chē)、遇障礙物減速停車(chē)或在車(chē)道寬度允許的情形下對(duì)障礙物繞行等功能，后續(xù)版本的導(dǎo)航模式將會(huì)進(jìn)一步完善以支持多車(chē)道行駛、交通標(biāo)志和紅綠燈檢測(cè)等。

本文對(duì)Apollo2.5版的構(gòu)建、參考線數(shù)據(jù)采集與制作、Dreamview前端編譯配置、導(dǎo)航模式使用等內(nèi)容進(jìn)行全面闡述，希望能給各位開(kāi)發(fā)者正常使用Apollo 2.5版新導(dǎo)航模式帶來(lái)一定的便利。

{ 一 }

Apollo 2.5版的構(gòu)建

首先從GitHub網(wǎng)站【https://github.com/ApolloAuto/apollo】下載Apollo2.5版源代碼，可以使用git命令下載，也可以直接通過(guò)網(wǎng)頁(yè)下載壓縮包。源代碼下載完成并放置到合適的目錄后，可以使用兩種方法構(gòu)建：1.在Visual Studio Code中構(gòu)建（推薦）；2.使用命令行構(gòu)建。

當(dāng)然，兩種方法都有一個(gè)前提，就是在你的機(jī)器上已經(jīng)順利安裝了Docker。Apollo之前版本提供了一個(gè)install_docker.sh腳本文件，因?yàn)楹芏嚅_(kāi)發(fā)者反映可能出錯(cuò)，Apollo項(xiàng)目組已將該文件移除?，F(xiàn)在要安裝Docker就只能參考Docker官方網(wǎng)站的幫助文檔了。

1.1在Visual Studio Code中構(gòu)建

打開(kāi)Visual Studio Code，執(zhí)行菜單命令文件->打開(kāi)文件夾，在彈出的對(duì)話框中，選擇Apollo項(xiàng)目源文件夾，點(diǎn)擊“確定”，如下圖所示：

之后，執(zhí)行菜單命令任務(wù)->運(yùn)行生成任務(wù)或直接按快捷鍵Ctrl+Shift+B（與Visual Studio和QT的快捷鍵一致）構(gòu)建工程，若之前沒(méi)有啟動(dòng)過(guò)Docker，則編譯時(shí)會(huì)啟動(dòng)Docker，需在底部終端窗口輸入超級(jí)用戶密碼。命令執(zhí)行完畢，若在底部提示 構(gòu)建成功 的信息（如下圖所示），則表示構(gòu)建成功。整個(gè)過(guò)程一定要保持網(wǎng)絡(luò)暢通，否則無(wú)法下載依賴包。構(gòu)建過(guò)程可能會(huì)遇到一些問(wèn)題，解決方法可直接查看GitHub網(wǎng)站的幫助文檔.

1.2在命令行中構(gòu)建

按快捷鍵Ctrl + Alt + T打開(kāi)命令行終端，輸入如下命令啟動(dòng)Docker：

輸入如下命令進(jìn)入Docker：

在Docker內(nèi)部，執(zhí)行如下命令構(gòu)建Apollo項(xiàng)目：

整個(gè)操作如下圖所示：

1.3修改定位模塊UTM區(qū)域ID

Apollo項(xiàng)目定位(Localization)模塊默認(rèn)使用美國(guó)西部UTM坐標(biāo)，在國(guó)內(nèi)需要修改該值。在Docker外部，使用vi或其他文本編輯器，打開(kāi)文件[apollo項(xiàng)目根目錄](méi)/modules/localization/conf/localization.conf，將下述內(nèi)容：

修改為下述內(nèi)容（這是長(zhǎng)沙地區(qū)的UTM區(qū)域ID，中國(guó)UTM分區(qū)可參考該網(wǎng)頁(yè)【http://www.360doc.com/content/14/0729/10/3046928_397828751.shtml】）：

**注意：如果錄制數(shù)據(jù)時(shí)未修改上述內(nèi)容，則線下模擬測(cè)試回放數(shù)據(jù)包時(shí)只能將錯(cuò)就錯(cuò)，千萬(wàn)不能再修改該值，否則地圖上的參考線定位會(huì)出錯(cuò)！有一次我采集數(shù)據(jù)時(shí)，忘了修改該值，回放數(shù)據(jù)時(shí)又進(jìn)行修改，結(jié)果導(dǎo)致參考線定位到了美國(guó)西海岸！我取消修改，按F5鍵刷新瀏覽器后顯示就恢復(fù)正常了。

{ 二 }

參考線原始數(shù)據(jù)的采集

將構(gòu)建好的Apollo項(xiàng)目文件導(dǎo)入車(chē)內(nèi)工控機(jī)，并按照步驟1.2的方法進(jìn)入Docker，再執(zhí)行如下命令，啟動(dòng)Dreamview服務(wù)端程序：

在瀏覽器中打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)http://localhost:8888（注意不要使用代理），進(jìn)入Dreamview界面，如下圖所示：

1、駕駛員將車(chē)輛駛?cè)氪郎y(cè)試路段起點(diǎn)；

2、操作員點(diǎn)擊Dreamview界面左側(cè)工具欄中的Module Controller按鈕，進(jìn)入模塊控制頁(yè)面，選中GPS、Localization、Record Bag選項(xiàng)，**注意：如果采集的數(shù)據(jù)包需用于線下模擬測(cè)試，還需加上CAN Bus選項(xiàng)。

3、駕駛員從起點(diǎn)啟動(dòng)車(chē)輛并按預(yù)定路線行駛至終點(diǎn)；

4、操作員關(guān)閉Dreamview界面中的Record Bag選項(xiàng)，此時(shí)會(huì)在/apollo/data/bag目錄（這是Docker中的目錄，宿主機(jī)上對(duì)應(yīng)的目錄為[你的apollo根目錄](méi)/data/bag）中生成一個(gè)類(lèi)似于2018-04-01-09-58-00的目錄，該目錄中保存著類(lèi)似于2018-04-01-09-58-00.bag的數(shù)據(jù)包。這就是我們所需的數(shù)據(jù)包，請(qǐng)記住它的路徑及名稱。**注意：?jiǎn)蝹€(gè)數(shù)據(jù)包文件的默認(rèn)錄制時(shí)長(zhǎng)為1分鐘，默認(rèn)文件大小為2048MB，可通過(guò)修改文件/apollo/scripts/record_bag.sh來(lái)改變默認(rèn)值。

為后文闡述方便起見(jiàn)，我假設(shè)數(shù)據(jù)包2018-04-01-09-58-00.bag直接存放于/apollo/data/bag目錄。

{ 三 }

參考線的制作

參考線的制作既可在車(chē)內(nèi)工控機(jī)內(nèi)完成，也可在其他計(jì)算機(jī)上實(shí)施。無(wú)論在哪臺(tái)計(jì)算機(jī)上制作，我們首先假定已按步驟1.2的方法進(jìn)入Docker，并按照步驟二中錄制的數(shù)據(jù)包放置在/apollo/data/bag目錄中，且假定該文件名為2018-04-01-09-58-00.bag（在你的機(jī)器上并非如此，這樣做只是為了后文闡述方便而已）。

3.1從原始數(shù)據(jù)包提取裸數(shù)據(jù)

在Docker內(nèi)部，使用如下命令從原始數(shù)據(jù)包提取裸數(shù)據(jù)：

上述命令會(huì)在當(dāng)前目錄（易知我們?cè)?apollo/modules/tools/navigator目錄中）生成一個(gè)提取后的裸數(shù)據(jù)文件：path_2018-04-01-09-58-00.bag.txt。

為了驗(yàn)證裸數(shù)據(jù)的正確性，可以使用如下命令查看：

會(huì)顯示類(lèi)似下圖的路徑圖：

3.2對(duì)裸數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理

如果錄制數(shù)據(jù)時(shí)，車(chē)輛行駛不夠平順，提取的裸軌跡數(shù)據(jù)可能會(huì)不光滑，有必要對(duì)其進(jìn)行平滑處理。繼續(xù)在Docker內(nèi)部使用如下命令完成平滑處理：

**注意：上述命令中200是平滑處理的長(zhǎng)度，該值一般為150-200，如果執(zhí)行失敗，可嘗試調(diào)整該參數(shù)，再次進(jìn)行平滑。

為了驗(yàn)證平滑結(jié)果的正確性，可以使用如下命令查看：

其中，第一個(gè)參數(shù)./path_2018-04-01-09-58-00.bag.txt是裸數(shù)據(jù)，第二個(gè)參數(shù)./path_2018-04-01-09-58-00.bag.txt.smoothed是平滑結(jié)果，顯示效果類(lèi)似下圖：

{ 四 }

Dreamview前端的編譯及配置

Dreamview前端默認(rèn)使用Baidu地圖，也可修改為Google地圖，但需重新編譯Dreamview前端，并正確設(shè)置UTM區(qū)域，具體方法如下（**注意：如不需修改地圖設(shè)置，可忽略4.1-4.2步，直接執(zhí)行4.3步）：

4.1更改導(dǎo)航地圖

打開(kāi)文件[apollo項(xiàng)目根目錄](méi)/modules/dreamview/frontend/src/store/config/ parameters.yml，根據(jù)需要將下述內(nèi)容替換為Google地圖或Baidu地圖：

4.2重新編譯Dreamview前端

按照步驟1.2的方法進(jìn)入Docker，運(yùn)行如下命令編譯Dreamview前端：

編譯過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤：

這是內(nèi)部依賴包不一致造成的，解決方法如下：

在Docker內(nèi)部，運(yùn)行如下命令（注意：一定要保持網(wǎng)絡(luò)暢通，否則無(wú)法重新下載依賴包）：

4.3配置UTM區(qū)域ID

打開(kāi)文件[apollo項(xiàng)目根目錄](méi)/modules/common/data/global_flagfile.txt，在最后一行添加如下語(yǔ)句（這是長(zhǎng)沙地區(qū)的UTM區(qū)域ID，中國(guó)UTM分區(qū)可參考該網(wǎng)頁(yè)【http://www.360doc.com/content/14/0729/10/3046928_397828751.shtml】）：

{ 五 }

導(dǎo)航模式的使用5.1打開(kāi)Dreamview并開(kāi)啟導(dǎo)航模式

進(jìn)入Docker，啟動(dòng)Dreamview，命令如下：

若是線下模擬測(cè)試，則將步驟二中錄制好的數(shù)據(jù)包/apollo/data/bag/2018-04-01-09-58-00.bag（這是我機(jī)器上的錄制數(shù)據(jù)）循環(huán)播放；若是實(shí)車(chē)調(diào)試，則忽略該步驟。

在瀏覽器中打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)http://localhost:8888（注意不要使用代理），進(jìn)入Dreamview界面，點(diǎn)擊右上方下拉框，將模式設(shè)置為Navigation（導(dǎo)航模式），如下圖所示：

5.2打開(kāi)Dreamview導(dǎo)航模式選項(xiàng)

點(diǎn)擊Dreamview界面左側(cè)工具欄中的Module Controller按鈕，進(jìn)入模塊控制頁(yè)面。若是線下模擬測(cè)試，選中Relative Map、Navi Planning選項(xiàng)，其他模塊根據(jù)需要開(kāi)啟，如下圖所示（圖中顯示空白文本的模塊是Mobileye模塊，需安裝配置好相關(guān)硬件后才可見(jiàn)））：

若是實(shí)車(chē)調(diào)試，建議除Record Bag、Mobileye（若Mobileye硬件未安裝，則會(huì)顯示為空白文本）和Third Party Perception模塊外，其余模塊全部開(kāi)啟，如下圖所示：

5.3發(fā)送參考線數(shù)據(jù)

在Docker內(nèi)部，使用如下命令發(fā)送步驟三中制作的參考線數(shù)據(jù)：

下圖是線下模擬測(cè)試情形下Dreamview接收到參考線后的界面，注意界面左上角已出現(xiàn)了百度地圖界面，我們發(fā)送的參考線在百度地圖中以紅線方式、在主界面中以白色車(chē)道線的方式展現(xiàn)。

下圖是實(shí)車(chē)調(diào)試情形下的Dreamview接收到參考線后的界面，注意界面左上角已出現(xiàn)了百度地圖界面，我們發(fā)送的參考線在百度地圖中以紅線方式、在主界面中以黃色車(chē)道線的方式展現(xiàn)。

需注意以下幾點(diǎn)：

(1) 如果發(fā)送參考線數(shù)據(jù)后，Dreamview界面不能正確顯示參考線，可能有以下方面的原因：一是參考線數(shù)據(jù)未正確發(fā)送，解決辦法是再次執(zhí)行發(fā)送命令；二是瀏覽器緩存不一致，解決辦法是按Ctrl + R或F5鍵刷新顯示，或者清理瀏覽器緩存；三是Dreamview后臺(tái)服務(wù)程序運(yùn)行異常，解決辦法是在Docker內(nèi)部重啟Dreamview后臺(tái)服務(wù)，命令如下：

(2) 每次車(chē)輛重新回到起點(diǎn)后，無(wú)論是線下模擬測(cè)試還是實(shí)車(chē)調(diào)試情形，均需再次發(fā)送參考線數(shù)據(jù)。

本文介紹了Apollo 2.5版基于相對(duì)地圖的新導(dǎo)航模式，新特性將有效降低開(kāi)發(fā)者的使用門(mén)檻。希望本文對(duì)大家有所幫助！

自Apollo平臺(tái)開(kāi)放已來(lái)，我們收到了大量開(kāi)發(fā)者的咨詢和反饋，越來(lái)越多開(kāi)發(fā)者基于Apollo擦出了更多的火花，并愿意將自己的成果貢獻(xiàn)出來(lái)，這充分體現(xiàn)了Apollo『貢獻(xiàn)越多，獲得越多』的開(kāi)源精神。為此我們開(kāi)設(shè)了『開(kāi)發(fā)者說(shuō)』板塊，希望開(kāi)發(fā)者們能夠踴躍投稿，更好地為廣大自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)者營(yíng)造一個(gè)共享交流的平臺(tái)！