Apollo无人驾驶入门课程笔记（一）

时间：2020.10.24
目的：工作中确定了以后从事的无人驾驶方向的研究，但以前与自动驾驶接触不多，故通过百度Apollo课程进行基本理论知识的学习，以此作为学习的记录。

一、百度Apollo课程

目前国内关于自动驾驶的课程不多，百度Apollo作为其中的代表，课程比较系统的介绍了关于自动驾驶方面的基础知识，适合初入自动驾驶的人员进行学习，故选择其作为入门课程。
1、课程主要内容
该课程主要介绍了无人驾驶的基本原理以及基于Apollo平台进行的实践，其主要内容包括：高精度地图（HDmaps）、定位（Localization）、感知（Perception）、预测（Prediction）、规划（Planing）、控制（Control）。

高精度地图几乎支持着软件中的其他所有模块，这是其他软件模块的基础。对于定位（确定无人车在地图中的位置），通过高精度地图与无人车传感器感知的内容进行对比，可以帮助无人驾驶车辆定位到个位数厘米级别。
对于感知（感知周围环境），主要介绍了无人车通过传感器感知环境参数，然后使用深度神经网络（尤其是卷积神经网络）等工具对其进行检测、分类等操作；对于预测（预测其他车辆和行人的运行），主要介绍了几种包括递归神经网络的方法；对于规划，它是无人驾驶中最难的一部分，主要介绍了预测进行结合来生成车辆的运行轨迹；对于控制，主要描述如何使用方向盘、油门和制动来执行规划轨迹。

2、什么是无人驾驶

2.1、无人驾驶与传统人工驾驶的区别：

（1）相对于人类来说，无人车辆不会酒驾不会疲劳可有效降低发生车祸的风险；
（2）人类需要从0开始学习如何驾驶，而无人驾驶车辆一开始就是一个有经验的老司机，并且还在不断地学习；
（3）人类停车需要人在目的地附近自己寻找车位停靠，而无人车可以自动搜索停车位

人工驾驶	无人驾驶
很高的车祸率	更可靠的驾驶
需要从小学习	可以随时学习
停车困难	无停车问题

2.2 无人驾驶的等级划分

目前，汽车工程师已经确定了6个等级的无人驾驶车：

等级	特点
0（人工驾驶）	驾驶员是系统的唯一决策者 ，控制系统所有装置
1（部分自主驾驶）	无人车为驾驶员辅助，提供转向或加速支持（巡航控制）
2（有条件的自动驾驶）	车辆控制几个功能，如自动巡航控制、车道保持
3（车辆自主驾驶）	车辆自主驾驶，驾驶员必要时接管
4（高度自动化）	车辆控制驾驶各个方面并不希望驾驶员介入，可能没有方向盘或油门等装置，有可能被限制在某个区域运行
5（完全自动化）	车辆无限制的在所有区域运行，并具有比驾驶员更高的驾驶水平

无人驾驶车一般有强大的专用计算机和传感器组成，借助计算机强大的计算能力以及人工智能和传感器的应用，无人驾驶车可以实现独立于人类驾驶员的任何驾驶操作。

3、无人驾驶的运作方式
无人驾驶车辆的五个核心部件：计算机视觉、传感器融合、定位、路径规划、控制。
计算机视觉：使用计算机图像弄清楚周围的世界是什么样的。
传感器融合：合并来自其他传感器（激光、雷达等）更加深入了解周围的环境。
定位：确定无人车在这个环境中的位置。
路径规划：根据定位规划行动轨迹，到达想去的目的地。
控制：让汽车沿着规划好的路径行驶。

**总结：**无人驾驶车辆的运作方式：首先通过摄像机来初步了解周围环境；然后通过与其他传感器感知的数据融合，对周围的环境做进一步的确定，并确定无人车在这个环境中的具体位置，之后根据无人车接收到的任务要求（如从某个点到另一个点）规划行动轨迹，最后系统控制汽车沿着规划好的路径行驶，达到目的地。

4、Apollo团队与架构
Apollo是属于百度旗下的一个研究无人驾驶车辆的团队，是一个提供硬件规格、车载软件和云服务的开源平台，任何人都可以基于此平台开发属于自己的无人驾驶系统。

Apollo无人车平台的主要组成
硬件架构：
1、控制器区域网络（或CAN）：车辆内部的通信网络，计算机系统通过CAN卡连接汽车内部网络，并发送转向、加速、制动等信号
2、全球定位系统（GPS）：通过绕地卫星接收信号，确定车辆位置。
3、惯性测量装置（IMU）：测量车辆的位置和运动
4、激光雷达（LiDAR）：由一组脉冲激光器组成，可360°扫描周围环境，反射回来形成点云。
5、摄像机：捕捉周围环境的图像，使用计算机来进行提取图像内容了解周围环境

软件架构：
1、实时操作系统（RTOS）：确保在规定时间内完成指派的任，由ubuntu和apollo内核组成。
2、运行时框架：Apollo的操作环境，是一个ROS系统的定制版，对ROS的信号传输方式进行了优化，消除了原来ROS单点故障发生导致系统崩溃的风险。
3、应用程序模块层：包括地图、定位、感知、规划、控制、端到端驾驶以及人机接口等模块（本课程主要内容）

云服务
Aplollo云服务是在云端运行的一套应用程序，Apollo云不仅可以用于存储数据还包含很多应用程序，如：高清地图（HD Map）、仿真（Simulation）、数据平台（Data Plaform）、安全（Security）、空中软件升级（OTA）、DuerOS（智能语音系统）。

总结：以上为百度Apoloo课程主要介绍以及无人驾驶车辆的一些基本概念。