自动驾驶系统涉及学科：车辆学、人工智能、计算机科学、自动控制。
一个闭环的自动驾驶系统挑战：技术门槛高、资金成本高、政策约束等。

Apollo开源平台：降低学习自动驾驶的技术门槛；
Apollo开发套件：降低了搭建闭环自动驾驶系统的所涉及到的车辆硬件成本高、采购周期长、测试场地限制等问题。

循迹自动驾驶：让车辆按照录制好的轨迹线自动驾驶。
涉及到自动驾驶最小子集：底盘线控能力、定位能力、控制能力

需要解决的问题：

  • Apollo硬件连接集成
  • Apollo软件系统部署
  • 定位模块配置
  • 车辆动力学标定
  • 启动车辆循迹

1.硬件介绍

Apollo硬件开发平台 ——有推荐的硬件选型；
Apollo开放车辆认证平台 ——有推荐的车辆选型

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车辆底盘具备线控转向、油门、刹车的接口，满足线控要求。

1.1硬件组成

硬件组成及推荐硬件：

  • 车辆底盘
  • 计算单元：工控机
  • 感知系统：前置摄像头、毫米波雷达、激光雷达
  • 定位系统：前后GPS天线、GPS接收机和IMU
  • 其他配件：安装在工控机内的can卡、4G路由、显示器、键盘鼠标

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Tips：循迹不涉及避障能力，搭建循迹硬件不需要感知硬件。

计算单元

提供：实时的传感器数据采集、计算处理、感知规划、决策控制。
性能要求：算力强大，速度快，全天候稳定运行。

工控机（工业控制计算机），是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测和控制工具总称。
主要类别：

  • IPC（PC总线工业电脑）推荐
  • PLC（可编程控制系统）
  • DCS（分散型控制系统）
  • FCS（现场总线系统）
  • CNC（数控系统）

推荐宸曜6108工控机：

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  • 配有GTX1080显卡——加速运算
  • 多个USB接口——支持多路摄像头接入
  • 多个PCI-E接口——外接支持PCI-E接口的CAN卡，实现与车辆底层进行CAN通信
定位系统

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双天线定位——实现静态定位的初始化，通过网络差分获取RTK的定位精度（厘米级）CAN卡：EMUC-CAN卡，具备两路独立的通讯通道，通过工控机mini PCI-E接口安装至工控机内部，实现与车辆底层的通讯。软件上，这款CAN卡通过Linux自带的Socket套接字，通讯方式实现内核驱动，这样Apollo软件通过CAN总线对车辆进行线控、获取底盘数据。

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其他硬件

4G路由器——为工控机和GPS提供网络
显示器、键盘、鼠标。

1.2硬件连接

两个要点：

  • 电源连接——独立电源、满足额定电压、注意正负极；

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  • 各硬件数据通信方式——决定了硬件之间的接口和连接方式。

    • apollo感知架构_自动驾驶_08

良好的接线习惯：

  1. 接线前要确定额定电压；
  2. 接线时要确保正负极接对；
  3. 连接后要仔细检查；
  4. 检查无误后上电测试。

2.集成实操

2.1CAN卡的安装和要求

将CAN卡安装在工控机上：

  2. 安装前准备：将两个黑色的跳帽安装在指定位置以确保两路CAN通讯同时工作；

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  4. CAN卡的连接：对于DB9接头，两个接头分别连接CN1、CN2；

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  5. 拆装工控机：
    拆下工控机外壳、
    螺栓固定CAN卡、
    CAN卡接线、
    固定CAN卡接口、
    安装工控机外壳。

2.2工控机的安装要求

  1. 安装前准备：将固定支架安装在工控机底部；
  2. 安装到车辆：固定工控机（工控机带接口的一面向后）；
  3. 安装工控机电源：车辆底盘提供的电源有两路输出（12V，24V），注意正负极。

2.3导航设备的安装要求

定位硬件安装：

  1. 安装GPS天线：
    螺纹连接GPS天线本体和天线底座、
    将GPS天线固定到车体上、
    连接GPS天线线束（保持线束在车辆中轴上且直线）；
  2. 安装GPS接收机和IMU：
    连接GPS天线与GPS接收机、
    连接GPS接收机电源（连接M2集成线束、连接M2供电线（将底盘电源线连接至保险盒主干接线柱、将M2连接至保险盒提供的电源延长线、连接M2至保险盒））

Tips：

为保证连接稳定可靠，可在GPS底座粘贴工业用双面胶，再固定到车架上；
IMU惯性测量单元一般安装至车辆后轴中心附近，可以减少测量误差，有效表征车辆运动姿态；
保险盒连接规则：底盘电源连接到保险盒干路上，根据用电器的电流大小接到相应端口（5A 10A 15A）；

2.4路由器显示器的安装

4G路由器安装：

  1. 固定4G路由器；
  2. 连接4G路由器电源；
  3. 整理线束；
  4. 连接显示器供电

Tips：

4G路由器是给工控机和M2设备提供网络连接，为方便连线，建议把4G路由器放在工控机和M2附近；
4G路由器提供的电源线束一段连接电源适配器，因此需要将电源适配器一端剪断后与底盘电源保险盒进行连接；
4G路由器工作电流一般不超过1A，因此将电源线束连接至保险盒5A输出上；
保险盒的作用主要是保护连接用电器的线缆和防止用电器发生短路时着火的危险，选取保险的大小应该综合考虑线缆能承受的最大电流和用电器的功率；

2.5连接通信接口

  1. 连接4G路由器网线；
  2. 连接GPS接收机与工控机（通过USB接口）；
  3. 连接显示器与工控机（通过HDMI接口）；
  4. 连接工控机与底盘（通过CAN口）；
  5. 连接底盘总电源

最后键盘鼠标需要与工控机连接适配。