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Autowareの構成

本大会で使用するAutowareについて

本大会では、自動運転ソフトウェアAutowareをベースとした実装を用意しています。デフォルトのAutowareから機能を絞り、ノード数を減らした縮小構成となっています。これによって以下のようなことができます。

  • シンプルな構成となっているため、Autowareの中身をより深く理解できる
  • 自作のモジュールをAutowareのものと簡単に入れ替えることができ、機能の改善に取り組める
  • パラメータを変更した場合のシステム全体の動作への影響が分かりやすい
  • 今回のAutowareには含まれていない既存のAutowareのノードを追加することもできる

縮小構成のAutowareを用意した背景の詳細については、過去大会のドキュメントをご覧ください。

全体像

本大会は、シミュレータ環境（AWSIM）上で実装したコードをそのまま実機で動かすSim to Realを特徴としています。そのため、AWSIMと実機で共通のインターフェイスを用いています。Autoware側では決められたインターフェイスのトピックを受信・送信するような実装をすればよく、AWSIMと実機の差分を意識する必要はありません。

入力・出力のROSトピックさえ合っていればAutowareを自由にカスタマイズしていただけます。ただし、変更可能な範囲はaichallenge_submitフォルダ内に限ります。

インターフェイスと主要なコンポーネントの図を以下に示します。Sim to Real SW部門では、車両インターフェイスから取得できる情報とGNSSセンサー、IMUセンサー、V2X情報を用いて、自己位置推定や経路計画などを行い、制御信号であるcontrol_cmdトピックを出力します。PlanningやControlに相当する処理を追加・改善することが参加者の主な開発対象となります。

component

End to End AI部門では以下のように、LiDARセンサーとCameraセンサーを用いて制御信号であるcontrol_cmdトピックを出力することが期待されています。図の「E2E Model」のような単一モデルで実装することが望ましいですが、処理を分離したり、一部にロジックを入れたりすることは許容されます。また、本部門ではGNSSセンサー情報などを使うことは出来ませんが、RViz表示等のために関連するノード・トピックが残っています。使用可能なセンサー情報については大会のルールをご確認ください。なお、利用できないセンサー情報から生成されるトピックも使用禁止です。

component_e2e

ノード構成

本大会で運営からサンプルとして提供されるAutowareの構成図を以下に示します。デフォルト設定では制御にMPCを使うSim to Real SW部門用の構成となっています。Planningに相当するノードはsimple_trajectory_generatorという、あらかじめCSVファイルに用意された軌道情報を出力するだけのノードです。実際の自動運転では、地図情報から軌道情報を計算したり、V2X情報を用いて障害物や他車両を避けたり停止したりする処理が必要となります。

自己位置推定はGNSSセンサー、IMUセンサー、車両情報を用いて、EKFによって高精度で行われます。これらの実装は動く形で提供されていますが、自己位置推定の精度に課題があると感じた場合は変更可能です。ただし、vehicle_velocity_converterはAutoware標準の処理を使っているため変更出来ません。

node_diagram

制御モードの切り替え

reference.launch.xmlのcontrol_method引数を変更することで、制御モードを切り替えられます。

  • mpc（デフォルト）：MPCベースの制御
  • pure_pursuit: Pure Pursuitベースの制御
  • tiny_lidar_net: TinyLiDARNetによるEnd-to-End制御
  • pilot_net: PilotNetによるEnd-to-End制御
  • rl_train: 強化学習の学習用モード
  • joycon: 手動テレオペ操作

パッケージ一覧

本大会のワークスペースに含まれるパッケージの一覧です。

制御

パッケージ名 説明
multi_purpose_mpc_ros ルールベース制御（MPC）
simple_pure_pursuit ルールベース制御（Pure Pursuit）
tiny_lidar_net_controller End-to-End制御（TinyLiDARNet: LiDARスキャン→加速度+操舵角）
pilot_net_controller End-to-End制御（PilotNet: Camera画像→加速度+操舵角）

経路生成

パッケージ名 説明
simple_trajectory_generator CSVファイルからTrajectoryを生成
path_to_trajectory PathメッセージからTrajectoryに変換

自己位置推定

パッケージ名 説明
gyro_odometer ジャイロオドメトリ
imu_corrector IMUデータ補正
imu_gnss_poser IMU+GNSSによる姿勢推定
racing_kart_gnss_poser レーシングカート用GNSSポーザー（NavSatFix→Pose変換）

センサ・車両記述

パッケージ名 説明
laserscan_generator 仮想LaserScanの生成
racing_kart_description 車両URDF定義
racing_kart_sensor_kit_description センサキット定義

Launch

パッケージ名 説明
aichallenge_submit_launch メインLaunchファイル