解读Autoware.Universe规划模块：Mission Planner

更新日期：2022年11月20日

前言

Autoware 是世界领先的自动驾驶开源软件架构¹。Autoware 是基于 ROS 环境开发，大规模地促进了自动驾驶的商业部署。2022年，Autoware Foundation 官方发布了基于 ROS2 的更新版本，其中

• Autoware.Auto ² 是继 Autoware.AI 之后到基于 ROS2 的升级版本。
• Autoware.Universe ³ 则是为研究者和开发者建立的一个更具有试验性和更前沿的 ROS packages的存储库（repository）。
• Autoware.Core 是基于 Autoware.Auto 和 Autoware.Universe，是高质量和稳定的 ROS packages 的主要存储库（main repository）。（目前还是空的，会逐渐从 Autoware.Universe 导入代码。）

本系列文章以翻译 Autoware.Universe 的官方文档⁴为基础，首先力求传达准确，再行扩展。在专业术语的表达上，尽量尊重原文，往往以中文翻译（原英文表达）的形式，在找不到合理的翻译的情况，则直接使用原英文术语。

笔者从开发者的角度，不希望只是笼统地照搬原文档，会适当加入自己的理解和笔记。更重要的是，概念要和实践相结合。理论很美好，我感兴趣的是，实际应用的效果如何，所以可以预期在每个主题中都会有一些代码级的实践和记录。

• 解读Autoware.Universe规划模块：Mission Planner
• 解读Autoware.Universe规划模块：Behavior Path Planner

任务规划器（Mission Planner）

原始文档：Autoware.Universe官方文档: Mission Planner ⁵

目的

Mission Planner 负责计算出一条从当前自车位姿（current ego pose）起沿着给定的检查点导航至目标位姿（goal pose）的路线。该路线由静态地图上的一系列车道组成。路线规划不考虑动态物体（如行人和其他车辆）和动态地图信息（如阻塞部分车道的道路施工区域）。因此，输出主题仅在给出目标位姿或检查点时才发布，并将被锁定，直到给出新的目标位姿或检查点。

核心实现不依赖于地图格式。但在当前的 Autoware.Universe 中，只支持 Lanelet2 地图格式。

接口

参数（Parameters）

参数名	类型	描述
map_frame	string	地图坐标系（frame）名
arrival_check_angle_deg	double	目标检查的角度阈值
arrival_check_distance	double	目标检查的距离阈值
arrival_check_duration	double	目标检查的持续时间阈值

服务（Services）

服务名	类型	描述
/planning/routing/clear_route	autoware_adapi_v1_msgs::srv::ClearRoute	路线清除请求
/planning/routing/set_route_points	autoware_adapi_v1_msgs::srv::SetRoutePoints	带有位姿航路点（pose waypoints）的路线请求
/planning/routing/set_route	autoware_planning_msgs::srv::SetRoute	使用HAD地图格式的路线请求

订阅（Subscriptions）

订阅话题名	类型	描述
input/vector_map	autoware_auto_mapping_msgs/HADMapBin	Lanelet2格式的矢量地图
input/modified_goal	geometry_msgs/PoseStamped	到达检查的目标位姿

发布（Publications）

发布话题名	类型	描述
/planning/routing/route_state	autoware_adapi_v1_msgs::msg::RouteState	路线状态
/planning/routing/route	autoware_auto_planning_msgs/HADMapRoute	路线
debug/route_marker	visualization_msgs::msg::MarkerArray	用于调试的路线标记

路线段（Route section）

路线段（Route section），类型为 autoware_auto_mapping_msgs/HADMapSegment ，是一条道路的“切片”，将可变道车道集合到一起。请注意，路线的最原子单元是 autoware_auto_mapping_msgs/MapPrimitive，它包含在矢量地图中车道的唯一 id （unique id）及其类型（type）。因此，路线消息（route message）不包含有关车道的几何信息，因为我们不希望规划模块的消息和地图数据结构有依赖关系。

路线段的ROS message包含以下路线段的元素。

• preferred_primitive_id: 通往目标的首选车道。
• primitives：同一方向的所有相邻车道，包括首选车道。

实现

Mission Planner

两个回调函数（目标和检查点）是路线规划的触发器。在 Lanelet2 中规划路线的路线图（routing graph）必须在这些回调之前创建，而这个路线图是在矢量图回调（vector map callback）中创建的。

路线规划（plan route）将在下一节中详细解释。

Route Planner

路线规划（plan route）将利用包含当前自车位姿和目标位姿的检查点去执行。

plan path between each check points 首先计算距离起始位姿和目标位姿最近的车道。之后，Lanelet2 格式的路线图将会规划出一条连接起始位姿到目标位姿的最短路径。

initialize route lanelets 初始化路线操作器（route handler），并计算 route_lanelets。所有 route_lanelets 都会在路线段中注册，也是规划路径中 lanelets 相邻的 lanelets，将会在规划变道时使用。为了计算 route_lanelets，

1. 规划路径的所有相邻（右和左）车道是可变车道的，被存储为 route_lanelets。
2. 规划路径的所有相邻（右和左）车道是不可变车道的，被存储为 candidate_lanelets。
3. 如果每个 candidate_lanelets 的后续和先前的 lanelets 都是 route_lanelets，则 candidate_lanelets 被注册为 route_lanelets。
   • 这是因为即使 candidate_lanelet（相邻车道）是不可变车道，如果 candidate_lanelet 的后续和先前的 lanelet 是 route_lanelets，我们可以通过 candidate_lanelet 而无需变道。

get preferred lanelets 借助路线操作器（route handler）从 route_lanelets 中提取 preferred_primitive_id。

create route sections 借助路线操作器（route handler）从 route_lanelets 中为每个路线段提取 primitives，并创建路线段。

局限

• 动态物体和动态地图信息不在路线规划（Route planning）的考虑范畴。
• 不支持环形路线。

参考

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1. Autoware官方网站 ↩︎

2. Autoware.Auto代码库地址 ↩︎

3. Autoware.Universe代码库地址 ↩︎

4. Autoware.Universe官方文档主页 ↩︎

5. Autoware.Universe官方文档: Mission Planner ↩︎