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理解Planing 2.0插件机制 - 新增traffic rule插件

本节课,以车辆在行进过程中,驶入需限速的交汇路口为例,向大家介绍Planning模块插件机制,以及针对该交汇路口限速场景,教大家新建自定义插件,实现在指定区域的限速功能。

1 traffic rule 插件概述

planning插件分为scenario、task、traffic rule三类,各类插件的使用场景如下图所示。本节课我们将针对如何新增一个traffic rule插件展开讲解。

三类插件的作用:

  • Traffic rule用于处理各种交通规则,并将各类规则转化为停车(生成虚拟障碍物实现)、限速两种输出类型。
  • Scenario用于判断车辆所在场景,而后依据不同的场景调用事先定义的Task组合。
  • Task用于执行执行具体任务,如生成借道路径、处理障碍物边界、轨迹优化等。

三者的调用逻辑如下图所示。

traffic rule插件的生成与调用逻辑如下图所示。traffic rule插件继承自traffic rule基类,而后由planning_base中的traffic_decider对各个插件进行生成并调用。planning每进行一次规划任务,会通过traffic_decider调用各个traffic rule,从而使traffic rule插件生效。

2 新增插件配置流程

以region_speed_limit插件为例,一个完整的traffic rule插件文件夹目录结构以及各个文件功能如下所示。

执行下述命令,在指定位置生成初始插件文件夹。

buildtool create --template plugin \
--namespaces planning \
--name region-speed-limit \
--base_class_name TrafficRule modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit \
--config_message_name RegionSpeedLimitConfig
buildtool profile config init --package planning --profile=default && aem profile use default

生成的插件文件夹下文件结构如下所示。

└── region_speed_limit
├── region_speed_limit.cc //region_speed_limit插件源码
├── region_speed_limit.h //region_speed_limit插件源码
├── conf
│ └── default_conf.pb.txt //region_speed_limit插件参数配置文件
├── proto
│ ├── region_speed_limit.proto //region_speed_limit插件参数配置文件数据结构声明文件
│ └── BUILD //proto文件编译规则声明文件
├── BUILD //region_speed_limit插件编译规则声明文件
├── plugin_region_speed_limit_description.xml //region_speed_limit插件类声明文件
└── cyberfile.xml //region_speed_limit插件版本信息声明文件

在上述插件目录下,新建一个traffic rule插件流程如下图所示,主要包括了配置插件相关文件、在traffic_rule_config.pb.txt中加入新增插件

3 traffic rule插件实践案例

问题:当无人车驶入交汇路口,有限速要求。对此,apollo planning模块应该如何处理?

目的:新建区域限速交规插件,实现无人车在交汇路口限速行驶。

实践内容:

新增交汇路口限速traffic rule插件实践:

  • 目标:实现车辆在指定区域低于指定速度行驶。
  • 方法:新增交汇路口限速traffic rule插件。
  • 结果:在dreamview上实时查看车辆行驶过路口的速度情况,验证是否符合要求。

实践目的:

学习traffic rule新增插件流程,掌握开发traffic rule插件步骤,使学员具有新建自定义插件能力。

实践流程:

  1. 新建交汇路口限速插件实践:
  • a. 指定位置新建插件region_speed_limit文件夹。
  • b. 根据要求,配置相应插件文件与traffic_rule_config.pb.txt
    • 配置RegionSpeedLimit类代码文件以及相应BUILD文件
    • 配置参数文件以及BUILD文件
    • 配置插件参数文件default_conf.pb.txt
    • 配置cyberfile.xml
    • 配置plugins.xml
    • traffic_rule_config.pb.txt中加入新增插件
  • c. 编译region_speed_limit插件。
  • d. 运行车辆规划模块,并在dreamview上观察车辆驶入交汇路口的速度变化。

3.1 生成插件文件模版

输入下述指令,在modules/planning/traffic_rules/下新建插件文件夹region_speed_limit。

buildtool create --template plugin \
--namespaces planning \
--name region-speed-limit \
--base_class_name TrafficRule modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit \
--config_message_name RegionSpeedLimitConfig

3.2 写RegionSpeedLimit类代码文件以及配置相应BUILD文件

#include <memory>
#include "modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit/region_speed_limit.h"
namespace apollo {
namespace planning {
/* 定义成员函数*/
using apollo::common::Status;
using apollo::hdmap::PathOverlap;
bool RegionSpeedLimit::Init(const std::string& name, const std::shared_ptr<DependencyInjector>& injector) {
if (!TrafficRule::Init(name, injector)) {
return false;
}
// Load the config this task.
return TrafficRule::LoadConfig<RegionSpeedLimitConfig>(&config_);
}
Status RegionSpeedLimit::ApplyRule(Frame* const frame, ReferenceLineInfo* const reference_line_info) {
ReferenceLine* reference_line = reference_line_info->mutable_reference_line();
const std::vector<PathOverlap>& pnc_junction_overlaps
= reference_line_info->reference_line().map_path().pnc_junction_overlaps();
for (const auto& pnc_junction_overlap : pnc_junction_overlaps) {
reference_line->AddSpeedLimit(
pnc_junction_overlap.start_s - config_.forward_buffer(),
pnc_junction_overlap.end_s + config_.backward_buffer(),
config_.limit_speed());
}
return Status::OK();
}
} // namespace planning
} // namespace apollo
  • Init()函数:初始化RegionSpeedLimit类,读取配置文件信息到config_;
  • ApplyRule()函数:traffic rule类调用接口,在运行中实际调用的函数;
  • reference_line_info->reference_line().map_path():获取道路信息,本插件获取了交汇路口信息pnc_junction_overlaps();
  • 针对交汇路口的限速功能,调用了ReferenceLine::AddSpeedLimit(double start_s, double end_s, double speed_limit),实现了在start_s处到end_s处最高速度为speed_limit的约束。
#pragma once
#include <memory>
#include "cyber/plugin_manager/plugin_manager.h"
/* 添加了相应的头文件*/
#include "modules/common/status/status.h"
#include "modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit/proto/region_speed_limit.pb.h"
#include "modules/planning/planning_base/traffic_rules_base/traffic_rule.h"
namespace apollo {
namespace planning {
class RegionSpeedLimit : public TrafficRule {
/* 声明成员函数*/
public:
bool Init(const std::string& name, const std::shared_ptr<DependencyInjector>& injector) override;
virtual ~RegionSpeedLimit() = default;
common::Status ApplyRule(Frame* const frame, ReferenceLineInfo* const reference_line_info);
void Reset() override {}
private:
RegionSpeedLimitConfig config_;
};
CYBER_PLUGIN_MANAGER_REGISTER_PLUGIN(apollo::planning::RegionSpeedLimit, TrafficRule)
} // namespace planning
} // namespace apollo

Reset()函数:插件变量重置入口,清空上一次决策对插件内变量的更改。

CYBER_PLUGIN_MANAGER_REGISTER_PLUGIN(apollo::planning::RegionSpeedLimit,TrafficRule):声明该类为插件。

BUILD文件描述了源码的构建规则以及其依赖。

load("@rules_cc//cc:defs.bzl", "cc_binary", "cc_library")
load("//tools:apollo.bzl", "cyber_plugin_description")
load("//tools:apollo_package.bzl", "apollo_cc_library", "apollo_package", "apollo_plugin")
load("//tools/proto:proto.bzl", "proto_library")
load("//tools:cpplint.bzl", "cpplint")
package(default_visibility = ["//visibility:public"])
filegroup(
name = "region_speed_limit_files",
srcs = glob([
"conf/**",
]),
)
apollo_plugin(
name = "libregion_speed_limit.so",
srcs = [
"region_speed_limit.cc",
],
hdrs = [
"region_speed_limit.h",
],
description = ":plugin_region_speed_limit_description.xml",
deps = [
"//cyber",
"//modules/map:apollo_map",
"//modules/planning/planning_base:apollo_planning_planning_base",
"//modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit/proto:region_speed_limit_proto",
],
)
apollo_package()
cpplint()

load():声明编译中使用的相关依赖

filegroup():声明文件组,编译后会将其安装到相应位置。

apollo_plugin():声明编译动态库、编译源码文件、插件描述文件、依赖。

3.3 配置参数文件

syntax = "proto2";
package apollo.planning;
message RegionSpeedLimitConfig {
// 声明RegionSpeedLimitConfig中的数据结构
optional double forward_buffer = 1 [default = 3];
optional double backward_buffer = 2 [default = 2];
optional double limit_speed = 3 [default = 5];
}

region_speed_limit.proto 文件声明了该插件配置文件的数据结构。

BUILD 文件声明了该proto文件的编译规则。

3.4 写插件参数文件default_conf.pb.txt

forward_buffer: 3.0
backward_buffer: 2.0
limit_speed: 15.0

3.5 配置cyberfile.xml

<package format="2">
<name>region-speed-limit</name>
<version>local</version>
<description>
This is a demo package
</description>
<maintainer email="sample@sample.com">Apollo Developer</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>
<url type="website">https://www.apollo.auto/</url>
<url type="repository">https://github.com/ApolloAuto/apollo</url>
<url type="bugtracker">https://github.com/ApolloAuto/apollo/issues</url>
<type>module</type>
<src_path>//modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit</src_path>
<builder>bazel</builder>
<depend type="binary" repo_name="cyber">cyber</depend>
<!-- add new dependency-->
<depend type="binary" repo_name="planning">planning</depend>
<depend>bazel-extend-tools</depend>
</package>

声明文件版本等信息

3.6 traffic_rule_config.pb.txt中加入新增插件

将新建插件加入traffic rule配置文件中,从而使planning调用该traffic rule。

rule {
name: "BACKSIDE_VEHICLE"
type: "BacksideVehicle"
}
rule {
name: "CROSSWALK"
type: "Crosswalk"
}
rule {
name: "DESTINATION"
type: "Destination"
}
rule {
name: "KEEP_CLEAR"
type: "KeepClear"
}
rule {
name: "REFERENCE_LINE_END"
type: "ReferenceLineEnd"
}
rule {
name: "REROUTING"
type: "Rerouting"
}
rule {
name: "STOP_SIGN"
type: "StopSign"
}
rule {
name: "TRAFFIC_LIGHT"
type: "TrafficLight"
}
rule {
name: "YIELD_SIGN"
type: "YieldSign"
}
rule {
name: "SPEED_SETTING"
type: "SpeedSetting"
}
rule {
name: "REGION_SPEED_SETTING"
type: "RegionSpeedLimit"
}

3.7 编译插件

执行以下命令编译插件

buildtool build -p modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit/

3.8 运行场景并调试参数

终端执行以下命令运行dreamview。

aem bootstrap start

设置default_conf.pb.txt中limit_speed为3,使路口交汇处限速3m/s。

如左图所示,到达路口前速度为23km/h,车辆正常行驶,到交汇路口后,如右图所示,速度降为10km/h,实现了交汇路口限速功能。

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3.3 配置参数文件
3.4 写插件参数文件default_conf.pb.txt
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