ROS:用于Automated Driving的模塊化軟件架構(gòu)
性能
實(shí)時(shí)性:在當(dāng)前的系統(tǒng)架構(gòu)下,由于缺失節(jié)點(diǎn)執(zhí)行和消息傳遞優(yōu)先級(jí)的時(shí)間保證,ROS并不具有實(shí)時(shí)特性。ROS最初設(shè)計(jì)的目標(biāo)機(jī)器人是PR2,當(dāng)時(shí)只是應(yīng)用于科研領(lǐng)域因此不需要考慮實(shí)時(shí)性方面的問(wèn)題,但伴隨ROS已走過(guò)11個(gè)年頭,其得到了極大的推廣和應(yīng)用,盡管依然存在不少局限性但依然無(wú)法掩蓋它的鋒芒。已發(fā)布的ROS2已具有實(shí)時(shí)特性,并相比ROS1提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性及分布式處理能力,關(guān)于ROS1與ROS2的區(qū)別主要如下所示,后續(xù)樓主會(huì)專門寫一篇兩者的對(duì)比文章。
Node Pipelining:在自動(dòng)駕駛汽車中,特定的任務(wù)以預(yù)先定義的恒定速率計(jì)算是有益的,例如基于視覺(jué)的定位,其輸入圖像以15Hz記錄,那位置的更新通常也應(yīng)在15Hz速率下。如果是串行處理方式,那從圖像獲取到內(nèi)部處理再到結(jié)果輸出,其整個(gè)更新速率顯然不是15Hz。但如果將單個(gè)或多個(gè)處理步驟分解成更小的單元?jiǎng)t可滿足期望的時(shí)間限制,這就是Node Pipelining的概念。
仿真和調(diào)試
離線處理:為了仿真和分析子系統(tǒng)及調(diào)試系統(tǒng)關(guān)鍵錯(cuò)誤。對(duì)系統(tǒng)中傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇的記錄是ROS的基礎(chǔ)特性。
以一個(gè)簡(jiǎn)化的視覺(jué)定位的案例具體說(shuō)明下,如上圖所示,用于定位組件的輸入信息以Rosbag的形式記錄并存儲(chǔ)下來(lái),存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)保留時(shí)間戳及消息內(nèi)容,以便及時(shí)準(zhǔn)確的重放所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用于離線系統(tǒng)的仿真模擬或數(shù)據(jù)分析。另外,依賴于硬件設(shè)備,尤其是網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)的吞吐量,所有主題信息都可在車輛行駛時(shí)在線記錄以分析關(guān)鍵駕駛場(chǎng)景和決策,如路徑規(guī)劃和控制等。
仿真: ROS的模塊化消息架構(gòu)允許數(shù)據(jù)輸入源的更換,因此節(jié)點(diǎn)可很容易的基于記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。如果在仿真時(shí)還需要用戶手工輸入一些信息,那么Rviz(一個(gè)強(qiáng)大的可視化調(diào)試和仿真工具)則提供了一系列交互式標(biāo)簽以用于定位和定向障礙物等。
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