前提準(zhǔn)備

AutowareAuto ade環(huán)境搭建完成

Lgsvl環(huán)境和仿真器配置完成

運(yùn)行環(huán)境建議

如果運(yùn)行 LGSVL 仿真器，需要搭載 NVIDIA 顯卡，具體要求如鏈接所示，推薦配置如下

Intel(R) Core(TM) i9-9900KF CPU @ 3.60GHz (16 virtual cores) with 64GB RAM

NVIDIA GeForce RTX 2080 with 8 GB memory

如果運(yùn)行失敗或者效果差，可能是計(jì)算資源不足造成。

啟動(dòng)

終端一：?jiǎn)?dòng)仿真器

ade --rc .aderc-amd64-foxy-lgsvl start --update --enter
/opt/lgsvl/simulator &

終端二：?jiǎn)?dòng)可視化界面

ade enter
source /opt/AutowareAuto/setup.bash
ros2 launch autoware_auto_launch autoware_auto_visualization.launch.py

終端三：

ade enter
source /opt/AutowareAuto/setup.bash
ros2 launch autoware_demos avp_sim.launch.py

這個(gè)時(shí)候，即可看到如圖界面

具體流程介紹

1、設(shè)定初始位姿與定位簡(jiǎn)介

使用2D Pose Estimate指令給車(chē)輛設(shè)定初始位置。如下圖所示

此時(shí)，車(chē)輛便和LGSVL中位置達(dá)成一直一致，如果位置不一致，導(dǎo)航將會(huì)失敗。

AutowareAuto的定位是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

首先，需要給定車(chē)輛一個(gè)初始位姿，這個(gè)姿態(tài)對(duì)于車(chē)輛而言就是一個(gè)絕對(duì)位置，相當(dāng)于GPS位置，至于為什么不使用GPS定位，在定位一欄中會(huì)專門(mén)介紹。

在初始位姿給定后，NDT算法會(huì)對(duì)現(xiàn)有為位姿做一個(gè)微調(diào)，這里其實(shí)就是采用點(diǎn)云信息的匹配做到的。

在之后導(dǎo)航的過(guò)程中，NDT算法會(huì)一直作用與車(chē)輛身上，幫助車(chē)輛時(shí)刻保持定位準(zhǔn)確。

2、導(dǎo)航與內(nèi)部算法簡(jiǎn)介

定位結(jié)束后，AutowareAuto對(duì)于車(chē)輛的移動(dòng)采用定點(diǎn)移動(dòng)，即利用 2D Nav Goal 插件對(duì)車(chē)輛發(fā)布目標(biāo)點(diǎn)。如下圖所示

此時(shí)，車(chē)輛將會(huì)朝著目標(biāo)點(diǎn)行使。

AutowareAuto的決策規(guī)劃是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

這里首先得講到AutowareAuto背后的一個(gè)邏輯，那就是如何判斷某個(gè)位置是否是可行區(qū)域。其實(shí)這就是正式駕駛的前提條件，地圖構(gòu)建。

AutowareAuto的地圖構(gòu)建分為兩個(gè)部分，一部分為點(diǎn)云地圖，一部分為語(yǔ)義地圖。點(diǎn)云地圖將地圖中障礙物信息采集，語(yǔ)義地圖則根據(jù)點(diǎn)云地圖畫(huà)出。

所以，AutowareAuto規(guī)劃的一個(gè)基礎(chǔ)為地圖，從地圖中可行區(qū)域中規(guī)劃出一條從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的路徑。

3、泊車(chē)案例及其內(nèi)部算法

從導(dǎo)航原理可知，泊車(chē)無(wú)非也是從語(yǔ)義地圖中讀出，哪一些地方屬于可停車(chē)區(qū)域，如下圖所示

可是，我們雖然直到了其中的一個(gè)本質(zhì)。可是它具體是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

從泊車(chē)案例思考，其內(nèi)部的一個(gè)算法為混合 A* （Hybrid A*）。混合A*算法是斯坦福大學(xué)于2010年提出用于解決在側(cè)方位停車(chē)和倒車(chē)入庫(kù)過(guò)程中的路徑規(guī)劃問(wèn)題。

其背后的原理其實(shí)和A*算法一致，不同的是，其中加入了車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。

偽代碼為：

ASTAR()
{
  INIT START
  INIT END
  INIT_VEC OPENSET
  INIT_VEC FATHERSET
  INIT_VEC OBSTACLE


  OPENSET.ADD(START)
  ADD_OPENSET(START)


  WHILE(!IS_OPENSET_EMPTY()){
    MIN_FN_POINT = FIND_MIN_FN(OPENSET)
    IF(MIN_FN_POINT == END){BREAK}
    SEARCH_ENV_BLOCK(MIN_FN_POINT)
    OPENSET.DELETE(MIN_FN_POINT)
    FATHERSET.ADD(MIN_FN_POINT)
  }


  GET_TRAJECTORY()
}


SEARCH_ENV_BLOCK(MIN_FN_POINT)
{
  FOR(AUTO_P : MIN_FN_POINT){
    COST = MIN_FN_POINT.G + CALCU_G(MIN_FN_POINT, AUTO_P)
    IF((AUTO_P IN FATHERSET) || (AUTO_P IN OBSTACLE)){CONTINUE}
    IF(AUTO_P NOT IN OPENSET){
      OPENSET.ADD(AUTO)
    }ELSE IF(AUTO_P.G > COST){
      UPDATE AUTO_P
    }
  }
}

泊車(chē)最后實(shí)現(xiàn)如圖：

注：一旦自動(dòng)駕駛，手動(dòng)駕駛將不再起作用，因?yàn)檐?chē)輛會(huì)激活制動(dòng)器以保持在先前定義的目標(biāo)位置

重要事項(xiàng)

在之前的操作中，我們都是在 docker ade 環(huán)境下執(zhí)行的 /opt/AutowareAuto 目錄下的代碼，當(dāng)讀者選擇通過(guò)自行編譯的代碼，也就是 /home/${USER}/AutowareAuto 下代碼執(zhí)行上述操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)車(chē)輛不出現(xiàn)，點(diǎn)云地圖不出現(xiàn)的情況，在此解釋：

地圖和車(chē)輛都是基于 /opt/AutowareAuto 下配置進(jìn)行的，如果想要用 AutowareAuto 內(nèi)配置，需要將點(diǎn)云地圖和車(chē)輛都換成下載代碼中的配置

 vehicle_characteristics_param_file = os.path.join(
    get_package_share_directory('autoware_demos'), 'param/vehicle_characteristics.param.yaml')


  vehicle_constants_manager_param_file = os.path.join(
    get_package_share_directory('autoware_auto_launch'), 'param/lexus_rx_hybrid_2016.param.yaml')

同理，之后如果想要更換地圖或者更換車(chē)輛配置，都需要在launch中作詳細(xì)目錄說(shuō)明，不然都會(huì)指到 /opt 中。

在修改后都需要用 colcon build --packages-select 功能包 來(lái)重新編譯。

問(wèn)題與解答

1.車(chē)輛在模擬器中沒(méi)有改變，但是在rviz2中顯示十分奇怪，比如卡在某一個(gè)位置或者定位不準(zhǔn)確

原因：計(jì)算資源不夠

2.出現(xiàn)如下所示報(bào)錯(cuò)：

[object_collision_estimator_node_exe-18] [WARN] [1613130016.283356960] [planning.object_collision_estimator_node]: on_bounding_box cannot transform base_link to map.
[behavior_planner_node_exe-19] [INFO] [1613130016.285522103] [planning.behavior_planner_node]: Waiting for localization result to become available
[lanelet2_global_planner_node_exe-15] [ERROR] [1613130016.285673175] [planning.lanelet2_global_planner_node]: Failed to transform Pose to map frame
[behavior_planner_node_exe-19] [INFO] [1613130016.320455277] [planning.behavior_planner_node]: Waiting for localization result to become available
[lanelet2_global_planner_node_exe-15] [ERROR] [1613130016.321167460] [planning.lanelet2_global_planner_node]: Failed to transform Pose to map frame
[p2d_ndt_localizer_exe-4] [ERROR] [1613130016.337780380] [localization.p2d_ndt_localizer_node]: Could not find a connection between 'map' and 'base_link' because they are not part of the same tree.Tf has two or more unconnected trees.

3.解決方法：重新給定一個(gè)絕對(duì)坐標(biāo)

[lanelet2_global_planner_node_exe-15] [ERROR] [planning.lanelet2_global_planner_node]: Global route has not been found!

原因：全局路徑規(guī)劃器規(guī)劃失敗，一方面可能是性能原因，一方面可能是車(chē)輛本身機(jī)制不允許，比如位置在車(chē)身之后。

審核編輯：劉清