Autoware—使用TIER IV绘制Lanelet2高精地图

发表评论

之前我们尝试了使用Unity的MapToolBox插件来绘制VectorMap地图，并在Autoware.ai版本中正常用于导航。由于Autoware.universe版本里有不少不错的能力，但是它只支持Lanelet2地图，另外MapToolBox插件缺乏红绿灯等交通标识的支持，因此本文尝试使用TIER IV绘制Lanelet2的高精地图。

目录 隐藏
一、概述
1. Lanelet2简介
2. Lanelet2基础元素
3. Lanelet2项目各个模块
二、环境准备
1. lanelet2库编译安装
2. 仿真测试
三、地图绘制
1. 注册账号
2. 加载点云PCD
3. 创建Lanelet2矢量地图
4. 绘制车道
4.1 使用Linestring绘制车道
4.2 复制Lane车道
4.3 使用Lane绘制车道
4.4 车道属性与编辑工具
5. 绘制路沿
6. 绘制停止线和交通灯
7. 绘制人性横道
8. 绘制停车场以及停车位
9. 保存地图
四、地图验证
1. 地图配置
2. 仿真

一、概述

1. Lanelet2简介

Lanelet2默认的格式为XML形式的OSM地图格式，可以使用OSM地图编辑器进行编辑和可视化。Lanelet2假定地图中的所有元素均能投射到平面，不过元素的高度信息也会被保存，以避免将立交桥处理成十字路口的情况。当加载地图的时候，为了方便地图的使用，会采用通用莫卡托投射（UTM，Universal Transverse Mercator）将地图投射到笛卡尔坐标系。

Lanelet2高精度地图架构可以划分为3层：

  • 物理层（physical layer）：可以被观测到的要素为地图的物理层，诸如路标、红绿灯、交通标志、防撞栏等等。其他的所有地图元素，比如车道（lane），是这些物理元素的一种抽象表示。
  • 关联层（relational layer）：交通规则是规则源（例如交通信号灯）与其所应用的车道之间的关联。根据这些物理元素我们可以追踪这些关联信息，我们称这些元素为地图的关联层。
  • 拓扑层（topological layer）：然而，并非地图的所有元素都可以与物理层相关联，因为道路交通中往往会包含隐含的规则，比如说在路口内，车道线和车道边缘并没有画出来，但是它们是存在的，HAD map必须包含这些隐含的元素以保证路网拓扑的连通性，这些元素都是我们的行为“常识”引入的，不和实际的可观测元素关联，即拓扑层。

2. Lanelet2基础元素

Lanelet2地图主要包含6类基元：

  • Points：点
  • Linestrings: 由点前后连接构成的折线序列
  • Polygons：多边形
  • Lanelets：车道的原子单元，或者说对车道的最小划分
  • Areas：区域，类似与lanelet，但是它一般用于描述建筑、停车区等独立区域
  • Regulatory elements：控制元素，能产生交通规则的元素，如信号灯、限速牌等

前三类为物理层，其余为关联层，每一个元素都有自己唯一的ID。

3. Lanelet2项目各个模块

Lanelet2论文的另外一个工作就是基于以上设计理念和基本要素开源了一套C++编写的地图框架，lanelet2项目依靠catkin编译，所以每个模块都是以ros package的形式进行管理，各个模块内容如下：

  • lanelet2：基础模块，没有具体实现
  • lanelet2_core：实现了基元、地理计算等核心库
  • lanelet2_io：lanelet地图的IO库
  • lanelet2_traffic_rules：提供地图交通规则的支持
  • lanelet2_projection：提供WGS84坐标系到指定坐标系下的投影的实现
  • lanelet2_routing：提供基于lanelet地图的routing功能
  • lanelet2_maps：lanelet2官方提供的示例地图
  • lanelet2_python：lanelet2的python接口
  • lanelet2_validation：验证Lanelet2地图
  • lanelet2_examples：教程和示例

二、环境准备

1. lanelet2库编译安装

建议在ubuntu18 ros1或ubuntu22 ros2下的autoware环境下运行lanelet2。

# depend
sudo apt-get install ros-$ROS_DISTRO-rospack ros-$ROS_DISTRO-catkin ros-$ROS_DISTRO-mrt-cmake-modules ros-$ROS_DISTRO-unique-id
sudo apt-get install libboost-dev libeigen3-dev libgeographic-dev libpugixml-dev libpython3-dev libboost-python-dev python3-catkin-tools

# install
sudo apt-get install ros-$ROS_DISTRO-lanelet2-core ros-$ROS_DISTRO-lanelet2-validation ros-$ROS_DISTRO-lanelet2-io ros-$ROS_DISTRO-lanelet2-maps ros-$ROS_DISTRO-lanelet2-projection ros-$ROS_DISTRO-lanelet2-routing ros-$ROS_DISTRO-lanelet2-traffic-rules

# build
mkdir ~/catkin_lanelet2 && cd ~/catkin_lanelet2 && mkdir src
catkin init
# build in release mode (or whatever you prefer)
catkin config --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo
cd src
git clone git@github.com:yanjingang/ad_with_lanelet2.git
cd ..
catkin build

2. 仿真测试 

cd ~/catkin_lanelet2
source devel/setup.bash
roslaunch src/ad_with_lanelet2/run_map_simulator.launch

run_map_simulator.launch内容如下，一共会启动4个ros node：

  • planning仿真节点：来自Autoware的简单planning仿真
  • map loader：加载Autoware扩展版lanelet2地图，发送用于可视化的Rviz marker，以ros msg的形式发送map
  • mission planning模块：来自Autoware的任务规划模块，在本例中主要使用了Routing路线生成
  • Rviz：启动Rviz并使用预先设置的配置参数

注：该样例地图为Tier 4公司（Autoware的主要维护者）开源的地图，在日本，所以是靠左行驶，routing的时候需要按照靠左行驶的规则设定起终点。

三、地图绘制

1. 注册账号

Vector map builder是Autoware官方提供的一个在线lanelet2地图绘制工具，地址为：https://tools.tier4.jp/feature/vector_map_builder_ll2/，第一次使用需要先注册账号。

2. 加载点云PCD

点击File – Import PCD导入点云。点云比较大时，建议降采样设置为1.0，否则会长时间无法加载成功。

鼠标右键拖动点云，左键旋转点云，滚轮放大缩小点云，左上角可以切换3D视角。

3. 创建Lanelet2矢量地图

创建Lanelet2新地图需要输入MGRS(横轴莫卡托投影UTM坐标系网格)，查询地理位置对应的MGRS网站：https://mgrs-mapper.com/app。

北京北部基本是50T，南部为50S：

具体主要分布在(50T,MK)，(50S,MK)，(50S,MJ)：

如果是局部坐标系（没有绝对坐标），可以填（31N，AA），即经纬度（0，0）。

我这里根据西北旺位置填写的(50T,MK)。

4. 绘制车道

4.1 使用Linestring绘制车道

打开Linestring，点选车道线边缘绘制车道线，绘制完一侧之后关闭Linestring，并点击地图空白处（取消原Linestring的选装中台）完成绘制，同样的方法绘制另一侧车道线边缘。

绘制完一条车道的两条车道线之后，按住shift键，鼠标选择两条车道线，点击右上角Action中的Add Lanelet，生成Lanelet车道。

绘制弯道的时候比较糙，实际绘制的时候点可以给密集一点，而且不能太窄，否则后面Autoware自动驾驶时无法转弯（Drivable Area）

4.2 复制Lane车道

画完一条车道之后，可以选中然后打开工具栏的Copy Lanelet按钮，然后点击与旁边车道共用的边，即可自动生成（与当前车道一样）旁边车道，生成后再手动微调（选中端点拖动可以改变形状，坐标轴是按照坐标方向移动，选中方块可以任意方向移动）

4.3 使用Lane绘制车道

4.4 车道属性与编辑工具

右上角Action工具可以生成中心线，掉转方向，聚焦，伸直和改变宽度。

  • Change Lanelet Width：修改道路宽度，这个比改linestring要方便很多。
  • Join Lanelets：连接两条Lane。如果Jone后路线关系出现混乱，通常为两条Lane方向不一致，可通过Reverse Direction修改一致后再Join连接。
  • Reverse Direction：对Lanelet行驶方向进行调整，Lanelet标红为报错，绿色为正确。标红的原因是拓扑关系不正确（Next Lanelet is empty），改变方向使拓扑关系正确，会变成绿色。
  • Change to dashed：修改Linestring为可变车道（虚线），这里不同车道间必须共用一条可变车道，不能画两条线（在使用Lane画车道时需要注意，建议画一条lane后，通过点击一条边copy lanelet来绘制相邻车道）。

通过Reverse Direction+Join Lanelets连接两条Lane：

选中Lanelet在右侧属性表可以编辑属性，比如车道最大限速，车道转弯方向（左转、直行、右转），一定要编辑，否则后面Universe无法获得车道信息。如下图把turn direction修改为right，限速10：

5. 绘制路沿

使用linestring绘制路沿边线，然后在右侧属性表的type中选择road_border即可：

6. 绘制停止线和交通灯

选中要绘制红绿灯的Lane车道，再打开上方TrafficLight交通灯工具，然后在等红绿灯的位置点击，即可在点击位置生成停车线，并在对面生成红绿灯（注意车道方向），生成之后可以调整停车线以及红绿灯位置（按住shift可以划定区域多选）：

如果要单独绘制停止线，可以选中要绘制停止线的车道，打开停止线工具，点击停止线位置即可生成。

7. 绘制人性横道

选中Lane车道，然后点击Abstraction菜单下的Crosswalk，点击人行道两端自动生成人行道，选中人行道，在右侧的participants属性下填写pedestrian：

8. 绘制停车场以及停车位

选中车道，打开上方的NoStoppingArea，绘制Area，调整大小，然后在属性表中修改属性为parking_lot

绘制一条Linestring，然后选中在属性表中修改type为parking_space，添加属性width，值为3，即绘制了一个停车位，然后可以直接复制几条

9. 保存地图

点击File – Export Lanelet2Maps导出osm地图文件。

lanelet2_map.zip

四、地图验证

1. 地图配置 

cd ~/autoware_map/park-map

vim map_projector_info.yaml
    projector_type: MGRS
    vertical_datum: WGS84
    mgrs_grid: 50TMK

vim map_config.yaml
    /**:
      ros__parameters:
        map_origin:
          latitude: 40.0485731350446
          longitude: 116.26018734007
          elevation: 37.6409964934858
          roll: 0.0
          pitch: 0.0
          yaw: 0.0

ll 
    lanelet2_map.osm
    pointcloud_map.pcd
    map_projector_info.yaml
    map_config.yaml

2. 仿真

参考Autoware—Universe初探_2.启动Autoware仿真

 

yan 25.1.1

 

参考：

TIER IV 的矢量地图生成器工具

Autoware.universe部署02：高精Lanelet2地图的绘制

【教程】【Autoware】【Lanelet2】利用Vector Map Buider绘制Lanelet2高精度地图

Autoware—Universe初探_2.启动Autoware仿真

欢迎关注下方“非著名资深码农“公众号进行交流～

发表评论

邮箱地址不会被公开。