Autoware 培训笔记 No. 4——寻迹

1. 前言

好多初创公司公布出来的视频明显都是寻迹的效果，不是说寻迹不好，相反可以证明，寻迹是自动技术开始的第一步。

自动驾驶寻迹：一种能够自动按照给定的路线（通常是采用不同颜色或者其他信号标记来引导）进行移动的汽车。

本章内容有和No. 1、No. 2与No. 3重复的内容，为了方便自己调试，我将重复的内容也贴出来。

注意：所有需要在 [Simulation] 菜单下加载的数据，都需要在所有操作之前操作，否则在RViz显示时，会出现frame_id错误。

采用寻迹方式，首先要做的就是要确定汽车离航迹点集上的那个点最近，然后通过control算法将车辆移动到该航迹点上。所以寻迹寻迹方法最核心的操作同样是定位。

本节寻迹我们同样仿真数据与真车实测两个方式来介绍

2. 仿真数据寻迹

2.1 打开runtime manager

2.2 打开地图要定位的数据（在百度网盘中有，这是我们录制的用于定位的数据）

进入 [Simulaton] 页面，点击界面右上方 [Ref] 按钮，加载录制用于定位的 bag 文件。

点击 [Play] 然后点击 [Pause]暂停。

2.3 加载地图，加载world到map以及base_link到velodyne的TF变化

(1) 设置从base_link到velodyne坐标系的TF（与No. 1重复）

在 [Setup] 菜单中，确保 [Localizer] 下选项为 [Velodyne]，在 [Baselink to Localizer] 中设置好各个参数之后点击 TF 按钮，其中x、y、z、yaw、pitch、roll表示真车雷达中心点与车身后轴中心点的相对位置关系（右手坐标系，真车后车轴为原点），此时可以点击[Vehicle Model]，如果[Vehicle Model]为空，那么会加载一个默认模型（在rviz显示时，如果有激光雷达数据，车辆会显示为黑色）。如下所示。

（2）设置从world到map转换（与No. 1重复）

点击 [Map] 页面，点击 [TF] 的 [ref] 选择 autoware/ros/src/.config/tf/tf_local.launch 文件，这是加载默认world到map的坐标转换，打开tf_local.launch文件如下：

<launch>

    <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="world_to_map" args="0 0 0 0 0 0 /world /map 10" />

</launch>

args的参数“0 0 0 0 0 0 /world /map 10”表示：从/world坐标系转换到/map坐标系的x, y, z, roll, pitch, yaw转换，且频率为10Hz。

点击 [TF] 按钮，如下图：

（2）加载地图

选择runtime manager的 [Map] 菜单，点击 [Point Cloud] 按钮的 [ref]，加载培训笔记 No. 1产生的.pcd文件（点云地图），并点击 [Point Cloud] 按钮，进度条显示OK，则加载完毕，如下所示：

2.4 设置相关滤波器

选择 [Sensing] 页面，点击 [Points Downsampler] 下 [voxel_grid_filter] 的 app，设置一些参数，[voxel_grid_filter] 是一种将采样方法，将点云数据用质心近似（用于降采用），如下图：

这里，[Voxel Leaf Size] 参数值为2，意义是2米的立方体内的全部点近似用1个质心代替。[Measurement Range]的参数值为2，意义是点云的有效的距离为200米。

在[Sensing] 菜单下的 [Points Preprocesser] 下 [ring_ground_filter]，[app]设置如下：

[ring_ground_filter]用于区分地面与障碍物。参数描述如下：

[Sensor Model]参数为激光雷达的线扫条数，我们项目用的是16线激光雷达，这里我们选16；

[Sensor Height]参数表示传感器距离地面高度；

[Max Slope]表示最大的坡度，根据Alex如果不给出好坡度，容易将坡识别为障碍物；

[Vertical Thres]表示障碍物和地面的差异度，如果大于这个值则被认为是障碍。（这里还要看代码）

我们场地大约有一个5度的坡，所以需要设置这个参数。

[Points Downsampler] 下的四个滤波器都可以选，但我只看了 [voxel_grid_filter] 滤波器，其他三个暂时没看，后续会陆续补充。

[ring_filter] 与 [ring_ground_filter] 联合来用，才会过滤掉地面，如果大家去看 [computing] 菜单下的 [astar planner] 下的 [velocity set] 选项下的 [app] 设置会发现这个选项要接收的topic为points_no_ground 只有这两个选项都开启时，这个选项才会生效。 [velocity set] 实际上就是跟斑马线及障碍物相关的速度设置。

所以 [ring_filter] 与 [ring_ground_filter] 也要勾选。

如果采用非velodyne的激光雷达，勾选 [ring_filter] Failed to find match for field 'ring' 的错误，问题没有解决，如果哪位大神知道是什么问题，欢迎在下面留言告诉我。

2.5 设置导航

（1）在 [Computing] 菜单栏右侧 [Mission Planning] 中勾选 [lane_rule]，[lane_stop]，[lane_select] 三个选项，如下图所示：

[lane_rule]表示设置当红灯亮时，停止线之前与之后点的个数。具体参数如上图：

[Acceleration]表示到达/通过停止线的加速度；

[Stopline Search Radius]表示搜索停止线圆心，半径1m的waypoints；

[Number of zeros ahead]/[Number of zeros behind]表示停止线前/后的waypoints个数，用于修改停止线前后waypoints的速度/加速度；

[Number_of_smoothing_count]用于平滑waypoints。

[lane_stop]用于识别红绿等，根据红绿灯的结果将停止线的waypoints变为红色（停止）或者绿色（继续形式）。

[Traffic Light]下的Red Light与Green Light用与手动调整当前路径处在红灯状态还是绿灯状态；

[Lane Change]用于变道，[<<Left Lane]与[Right Lane>>]用于变道的按钮。

[Current Lane]下的[Keep at]表示当前Lane保持的速度，[Stop in]表示停止时距离Stopline的最大距离。

[lane_select]用于将汽车行驶在可以选择的Lane上，如果 [waypoint_loader] 仅有一条Lane可以选择，那么选择这条路径。

[Distance threshold to neighbor lanes]表示表示检测当前路径周围的有效通道的阈值。超过此阈值的车道不会被识别为车道；

[Lane Change Interval After Lane merge]指示在更改车道后可以运行多少米的值，您可以再次更改车道；

[Lane Change Target Ratio]（这个暂时还不太明白作用）

[Lane Change Target minimum(m)]表示讲变道到目标车道上目标点的最小距离；

[Vector Length of Hermite Curve(m)]表示用Hermite曲线上waypoints的向量长度；

上述三个设置全部用默认值。

（2）在菜单栏 [Computing] 右侧的 [astar_planner] 下的 [obstacle_avold], [velocity_set] 并勾选，如下所示：

[obstacle_avold]表示避障的相关参数；

[velocity_set]表示避障速度设置的相关参数。

上面 [app] 参数还在看代码，日后补充

以上参数全部采用默认值。

（3）在菜单栏 [Computing] 右侧的 [waypoint_maker] 下的 [waypoint_loader] 加载waypoints。

选择 [Ref] 加载之前保存下来的路点文件，并点击 [Close] 关闭页面。勾选 [waypoint_loader] ，如下图所示：

这里需要勾选[disable_decision_maker]。

（4）在 [Computing] 菜单栏，找到 [waypoint_follower] 下 [pure_pursuit] 与 [twist_filter] 的 [app] 进行设置。

[waypoint_follower] 的 [app] 在打开的菜单栏如上左图所示，勾选 [Dlalog] 选项，确保 [Velocity]( 手动设置速度 ) 选项值不能太大，因为这里是路点跟随中设置速度的地方，[Waypoint] 模式下速度即是制作路点文件中记录的 bag 文件的车速，已经被写入路点文件中，而 [Dlalog] 模式则可以手动设置车辆速度。

[waypoint_follower] （详细参数还没有看，日后补充）

PS：如果你希望车子检测到障碍物会停下来，需要勾线[Sensing]菜单栏中的 [ray_ground_filter] ，同时在 [Computing]菜单栏中的[pure_pursuit] 的 [app] 下勾选 [Waypoint]，这时车辆会按照你在No.3中记录的航迹点速度在跑。如果你在No.3的2.7节中没有勾选[Save/current_velocity] 那么需要你手动修改你录制航迹点中的速度值。

2.6 运行仿真数据

打开 [Rviz], 在 [file] 菜单中的 [open config] 选择路径：autoware/ros/src/.config/rviz/default.rviz 的文件。这是回到runtime manager，进入 [Simulaton] 页面，点击 [Pause]开始。这时可以从RViz中看到一辆黑色的带有激光雷达数据的汽车停在地图的右下方，如下图所示：

运行效果如下：

3. 真车寻迹

真车寻迹与仿真寻迹类似，差别在于仿真定位采用事先记录的数据，真车定位采用实际的激光雷达。

3.1 打开runtime manager

3.2 启动激光雷达（与No.1 重复内容）

（1）针对velodyne 多线lidar

如果你有velodyne激光可以启动默认配置：[Sensing] 页面下 [Lidars] 选项下针对你的velodyne选择，velodyne激光对应的发布的点云topic：/velodyne_packets，frame_id：velodyne，topic会被重映射成为/points_raw。

例如：假如你有16线激光，点选 [velodyne VLP-16] 的 [config]，点选[ref]，加载/home/pix/Autoware/ros/src/sensing/drivers/lid ar/packages/velodyne/velodyne_pointcloud/param s/VLP16db.yaml路径下的配置文件（自己多线激光雷达可以针对这个配置改写），退出 [config]，勾选 [velodyne VLP-16] 选项（一般的操作都是先修改config或者app下的配置或参数文件，然后勾选选项）。

查看点云输出。

（2）针对其他品牌多线lidar

如果你有其他品牌的激光，他们发布的topic不是/velodyne_packets，且frame_id同样不对应，这时可以自己写个程序转一下，参照：https://www.cnblogs.com/hgl0417/p/11067660.html。然后单独运行你的lidar driver node，将你的点云数据模拟成velodyne数据。此时，不需要点选runtime manager上的lidar配置文件（每个配置文件对应一个package或者node，意义在于将对应的topic发布，此时你已经发布了topic，所以不需要在点选上述配置文件）。

3.2 加载地图，开启相关设置

重复上述2.2~2.5的操作

3.3 启动底盘连接

由于我们的车底盘的CAN已经做好了，所以在这里，我们只需点击 [Interface] 菜单下的 [Gateway] 按钮就可以链接底盘。