【Apollo 6.0项目实战】HD-Map模块

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前言

环境：

• Ubuntu 20.04
• Apollo 6.0
• LGSVL仿真器

Apollo 6.0软件框架

• Perception——感知模块识别自动驾驶汽车周围的环境。感知模块内部包含两个重要的子模块：障碍物检测和交通灯检测。
• Prediction——预测模块用来预测与感知障碍物未来的运动轨迹。
• Routing——路由模块告诉自动驾驶汽车通过全局路径到达目的地。
• Planning——规划模块规划自动驾驶汽车要采取的时空轨迹。
• Control——控制模块通过产生油门、刹车和转向等控制命令来执行计划的时空轨迹。
• CanBus —— CanBus 是将控制命令传递给车辆硬件的接口。它还将机箱信息传递给软件系统。
• HD-Map——该模块类似于库。它不是发布和订阅消息，而是经常用作查询引擎支持，以提供关于道路的特定结构化信息。
• Localization——定位模块利用各种信息源（如 GPS、LiDAR 和 IMU）来估计自动驾驶汽车的位置。
• HMI ——Apollo 中的人机界面或 DreamView 是用于查看车辆状态、测试其他模块和实时控制车辆功能的模块。
• Monitor——车辆中所有模块的监控系统，包括硬件。
• Guardian——新的安全模块，用于干预监控检测到的失败和action center相应的功能。 执行操作中心功能并进行干预的新安全模块应监控检测故障。
• Storytelling——隔离和管理复杂场景的新模块，创建可触发多个模块操作的Story。所有其他模块都可以订阅此特定模块。

本文讲解的是如何通过数据集制作简易的高精地图（RelativeMap 和 Routing 地图）。RelativeMap 地图的制作实际是为车辆的行驶绘制一条参引线，并把参引线的数据主题发布出去，使用该主题的模块是 relative_map，relative_map 模块把参引线和计算出的车道线信息封装成主题发布，planning 模块订阅该主题信息进行路径规划。Routing 地图用于 routing 模块， routing 模块关注起点到终点的长期路径，根据起点到终点之间的道路，选择一条最优路径。

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一、获取数据集

可以通过仿真或者现实环境来录制获取数据集，使用以下指令进行录制

cyber_recorder record -a

本文以demo_3.5.record为例，可以直接在https://github.com/ApolloAuto/apollo/releases/download/v3.5.0/demo_3.5.record进行下载，下载好后放到/apollo/data/bag/文件夹。

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二、RelativeMap 地图制作

终端上执行 docker start apollo_dev 启动 apollo 容 器 （如果是第一次创建并启动容器，需要执行 ./docker/scripts/dev_start.sh ）， 再执行./docker/scripts/dev_into.sh 进入 docker 容器。

进入容器后执行

./bazel-bin/modules/tools/navigator/record_extractor data/bag/demo_3.5.record 

此时在当前目录下会产生一个路径文件，命名为path_demo_3.5.record.txt，内容如下：

运行以下指令查看生成的路径

./bazel-bin/modules/tools/navigator/viewer_raw path_demo_3.5.record.txt 

注意：可能会出现以下警告提示

/apollo/./bazel-bin/modules/tools/navigator/viewer_raw.runfiles/apollo/modules/tools/navigator/viewer_raw.py:43: UserWarning: Matplotlib is currently using agg, which is a non-GUI backend, so cannot show the figure.
plt.show()

解决方法：

sudo apt-get update
sudo apt-get install tcl-dev tk-dev python3-tk

重新执行./bazel-bin/modules/tools/navigator/viewer_raw path_demo_3.5.record.txt 后会
正常显示如下：

对路径进行平滑处理，200 是平滑长度的参数，如果平滑失败，请尝试更改此参数以使
平滑通过。首选数字在 150 到 200 之间，处理后会产生一个新的路径文件path_demo_3.5.record.txt.smoothed。

bash modules/tools/navigator/smooth.sh path_demo_3.5.record.txt 200

验证平滑处理结果的正确性

./bazel-bin/modules/tools/navigator/viewer_smooth path_demo_3.5.record.txt  path_demo_3.5.record.txt.smoothed 

若s-theta 和s-s数据为空的话，则表示生成的数据不正常（如下图），解决方法可参考这里。

修改之后再重新执行

bash modules/tools/navigator/smooth.sh path_demo_3.5.record.txt 200

./bazel-bin/modules/tools/navigator/viewer_smooth path_demo_3.5.record.txt  path_demo_3.5.record.txt.smoothed 

接着开启新的终端，启动Apollo，在浏览器中访问 http://localhost:8888 显示 DreamView 界面

./scripts/bootstrap.sh start

回放录制的数据包

cyber_recorder play -f data/bag/demo_3.5.record --loop

将产生的路径文件作为主题发布出去，供 relative_map 模块订阅使用，命令如下：

bash scripts/navigator.sh path_demo_3.5.record.txt.smoothed

完成后 DreamView 显示如下：

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三、Routing 地图制作

base_map、sim_map 和 routing_map 的区别：

• base_map是包含所有道路、车道几何形状和标签的最完整的地图。其他地图都是基于base_map。
• sim_map是 base_map 用于 Dreamview 可视化的轻量级版本，它降低了数据密度以获得更好的运行时性能。
• routing_map具有车道拓扑结构的base_map。

3.1 提取路径

获取地图数据采集时产生的数据包路径，执行后会在当前目录下生成名为demo_3.5.txt的文件

./bazel-bin/modules/tools/map_gen/extract_path demo_3.5.txt data/bag/demo_3.5.record 

3.2 base_map

生成 base_map，输出的结果是以 map_开头的.txt 格式的虚拟车道线数据文件

./bazel-bin/modules/tools/map_gen/map_gen demo_3.5.txt

3.3 sim_map

修改生成的虚拟车道线数据文件名称为base_map.txt，modules/map/data目录下创建demo_3.5文件夹，将base_map.txt放置到demo_3.5文件夹内再执行以下指令生成 sim_map。

./bazel-bin/modules/map/tools/sim_map_generator --map_dir=modules/map/data/demo_3.5 --output_dir=modules/map/data/demo_3.5

注意：map_gen.py 是生成三条车道的虚拟车道线数据文件，要想生成一条车道和两条车道，请使用 map_gen_single_lane.py 和 map_gen_two_lanes_right_ext.py。

3.4 routing_map

routing_map 用于 routing 模块，如果没生成 routing_map，则无法正常使用 routing 模块。

bash scripts/generate_routing_topo_graph.sh  --map_dir modules/map/data/demo_3.5

会生 routing_map.bin 和 routing_map.txt两个文件。

3.5 DreamView 显示

启动Apollo后，在浏览器中访问 http://localhost:8888 显示 DreamView 界面，完成后 DreamView 显示如下：

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参考

【1】Apollo详解之高精地图模块——相对地图模块
【2】Apollo详解之地图模块———制作高精地图
【3】开发者说｜Apollo高精度地图离线制作
【4】开发者说｜Apollo简易制图过程
【5】Apollo低速微型车自动驾驶套件软件使用手册