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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_interface_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 = ":plugins.xml",
    deps = [
        "//cyber",
        # 添加该插件所需依赖
        "//modules/planning/planning_interface_base:apollo_planning_planning_interface_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。

plugin_region_speed_limit_description.xml

plugin_region_speed_limit_description.xml文件修改成plugins.xml文件

plugins.xml文件内容

<library path="modules/planning/traffic_rules/region_speed_limit/libregion_speed_limit.so">
    <class type="apollo::planning::RegionSpeedLimit" base_class="apollo::planning::TrafficRule"></class>
</library>

3.3 配置参数文件

修改proto文件的region_speed_limit.proto

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

conf文件夹，region_speed_limit.pb.txt修改成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="[email protected]">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-interface-base">planning-interface-base</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 --plus

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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宇新
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2 新增插件配置流程
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3.1 生成插件文件模版
3.2 写RegionSpeedLimit类代码文件以及配置相应BUILD文件
plugin_region_speed_limit_description.xml
3.3 配置参数文件
3.4 写插件参数文件default_conf.pb.txt
3.5 配置cyberfile.xml
3.6 traffic_rule_config.pb.txt中加入新增插件
3.7 编译插件
3.8 运行场景并调试参数