自动驾驶 Apollo 源码分析系列，安全守护篇：为何紧急刹车？

Posted 2022-02-05 frank909

这篇文章主要分析 Apollo 6.0 中一个简单的模块：Guardian。
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先看下图：

可以看到主要接受 Control 模块的命令，然后输出内容给 CANBUS 模块。
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下面进行分析。
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从 GuardianComponent 入手

Apollo 基本上独立的功能都会被模块化成为某类 Component 子类。
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Component 是 CyberRT 框架中最核心的概念，有 2 种类型：
普通的 Component
定时器 Component
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Guardian 模块是属于后者，代码路径：

 apollo/ modules / guardian

我们先看看 guardian_component.h 这个文件。
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可以看到 GuardianComponent 继承了 TimerComponent，说明它会定时触发，定时多久在配置文件中指定。
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除了 Init() 和 Proc() 两个典型方法外，有两个方法值得关注：PassThroughControlCommand() 和 TriggerSafetyMode()，看方法名也知道它们的作用一个是透传控制命令，一个是触发安全模式。这也是本文要分析的重点。
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另外，根据它定义的不多的几个变量，我们大致也能猜到它要读取底盘信息、控制命令、系统状态，然后发布经 Guardian 处理后的命令。
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所以，我们再打开这个头文件的源码。
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GuardianComponent 初始化的操作非常简单，一个是读取配置文件，一个是初始化数据通道的读写器。

如上所示，我们知道了定时器触发间隔是 10ms 一次，配置文件也指示了地址，其实内容非常简单。

guardian_enable: true

初始化后，可以看看它的正常处理逻辑了。
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Proc() 处理了什么？

同样很简单。
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先指定 timeout 时延为 2.5 s，然后进行判断。
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如果再次状态接收时延大于 2.5 s 就将 safety_mode_triggered 状态置为 true。
或者 system_status 本身已经内置了安全模式触发信息，那么 safety_mode_triggered 状态置为 true。
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解决安全模式会进入 TriggerSafetyMode() 或者 PassThroughControlCommand()。
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TriggerSafetyMode()

代码不多，梳理可得到下面的流程图：
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大概进行了 2 轮判断，2 轮控制命令设计。
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第 1 轮判断

判断的是传感器失效还是障碍物检测。
这里的传感器主要是 UltraSonic sensor，也就是超声波雷达，判断失效的依据有 2 个：

• 传感器没有正常使能
• 传感器自身异常

如果传感器本身没有异常，那么就进入到另外一个分支判断。
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如果探测到了 2.5m 范围内的障碍物或者探测到了超声波数据异常，都会将障碍物检测的标志位置为 true。
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第 1 轮控制命令设置

设置了油门和转向。
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guardian_cmd_.mutable_control_command()->set_throttle(0.0);
  guardian_cmd_.mutable_control_command()->set_steering_target(0.0);
  guardian_cmd_.mutable_control_command()->set_steering_rate(25.0);
  guardian_cmd_.mutable_control_command()->set_is_in_safe_mode(true);

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让油门和转向复位，并且指定了转向的变化率。
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第 2 轮判断

这里判断的是要执行 Emergency Stop 还是 Soft Stop。
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判断的依据，如果 system_status 申请了 Emergency Stop 或者传感器失效或者探测到了近距离物体都要执行 Emergency Stop，否则执行 Soft Stop。
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第 2 轮控制命令设置

Emergency Stop 和 Soft Stop 有什么区别呢？
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没多大区别，主要是设置刹车的参数。
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guardian_cmd_.mutable_control_command()->set_brake(
        guardian_conf_.guardian_cmd_emergency_stop_percentage());

guardian_cmd_.mutable_control_command()->set_brake(
        guardian_conf_.guardian_cmd_soft_stop_percentage());

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两个不同的参数在 conf 文件中有指定。
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可以看到两者刹车的力度不一样，Soft 柔和一点。
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扩展外的知识

Guardian 模块上面就讲完了，作用相当于保险丝起熔断作用。
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但仔细看这张图。

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我们可以知道，有一个 Monitor 模块给 Guardian 模块传递数据，猜测没错的话，应该是 system status 信息。单纯解析 Guardian 模块是不过瘾的，所以，下篇文章我开始分析 Monitor，看看它有什么神秘之处。
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