手把手教你運行apollo

一、Apollo的技術架構

Apollo是一套完整的自動駕駛技術方案，官方架構原圖的截圖較為模糊，這裡自己畫了一個簡單的四層結構，每層內的模塊暫未畫出，因為不是本次入門的重點：

按照上圖，apollo自動駕駛分成四層技術棧，從下到上分別為：

1、Reference Vehicle Platform(參考車輛平台)

自動駕駛最終都要落地到車上，因此apollo抽象了一個」參考車輛平台」層，通過電子化的方式控制車輛的行駛行為。

Note: 在開發者大會上，百度展示了由美國創業公司AutonomouStuff基於Apollo 1.0開放平台改裝而成的循跡自動駕駛車，這輛車是一輛美系的林肯MKZ。也就是說當前發布的Apollo適配林肯MKZ是沒有問題的。

但這款中型車對於普通開發者來說門檻算是稍高了。如果百度能拿出一款大眾系、豐田系或至少也應該是一個本田系這樣的車型，那對自動駕駛領域的開發者或者說愛好者來說，才是福利。相比而言，著名黑客George Hotz創立的自動駕駛技術公司comma.ai為其openpilot初始選用的車型則是Honda系的思域和CR-V，濫大街的車型，容易搞到，且低成本搞到，也容易改裝。

2、Reference Hardware Platform（參考硬體平台）

這一層為自動駕駛汽車提供計算、感知、交互的硬體能力，包括計算單元(車載處理器設備)、GPS/IMU(慣性測量設備)、攝像頭、激光雷達、聲波雷達、HMI(人機介面)等。在發布的Apollo 1.0版本中，開放的硬體能力包括：計算單元、GPS/IMU(慣性測量設備)以及HMI。

3、Apollo open software Platform (開放軟體平台）

這一層是百度Apollo 1.0開放的核心部分，見下圖(藍色的代表在apollo 1.0.0中已經開放的能力)：

從圖中看到，這一層還可以分為三個子層，從下至上分別是：

• apollo kernel層

這一層是運行於硬體上面的OS，對於自動駕駛這種實時性要求特彆強的領域，這裡顯然只能是RTOS（實時操作系統）。Apollo 1.0開放的源碼中包含一個」Apollo Kernel「的項目，在這個項目下彙集著可以滿足實時性需求的OS kernel。當然目前還僅有一個選擇：realtime linux kernel。這是apollo基於Linux Kernel 4.4.32+realtime patch定製的一款專用linux內核。

• apollo platform 層

在Kernel層的上面就是 apollo 的 runtime framework了，提供 platform 級的支撐。Apollo 1.0同樣也創建了一個專用項目：apollo-platform，用於彙集滿足apollo平台級支撐需求的platform。當前該項目下也僅提供了一種選擇：Apollo ROS，是基於ROS1的Indigo版二次開發後的定製版ROS。Apollo ROS基於自動駕駛需求出發，對ROS1主要做了三方面改進：

• 為優化自動駕駛大量使用感測器引發很大的傳輸帶寬需求， Apollo ROS改變基於socket的網路傳輸模式，大量採用共享內存的node間通信機制，減少傳輸中的數據拷貝，顯著提升傳輸效率, 尤其是在滿足一對多的傳輸場景下效果明顯;
• 從魯棒性出發，使用RTPS(Real-Time Publish Subscribe)服務發現協議實現完全的P2P網路拓撲，避免原ROS的以Master作為拓撲網路的中心的單點故障問題；
• 使用protobuf替代原ROSmessage，提供很好的向後兼容，避免介面升級後，不同版本的模塊難以兼容的問題。

其實第二點改進也是ROS2正在做的事情。

• apollo modules層

在這一層是apollo的功能modules，當前似乎依舊是基於ROS的package開發的，在http://github.com/ApolloAuto/apollo/modules/common/apollo_app.cc你大致能看出來一個ROS Package的開發模板。這一層提供諸如：規劃(planning)、洞察(perception）、控制（control）、預測(prediction)、決策（decision)、定位等諸多功能。但Apollo 1.0僅僅開放了Control、Localization和HMI三個module，因為這三塊足以構成Apollo 1.0提供的封閉場地循跡駕駛體系了。

4、Cloud Services(雲端服務)

Apollo 1.0還開放了雲端數據平台，以及喚醒萬物的DuerOS能力。DuerOS也是Baidu人工智慧戰略的重要棋子，似乎也是目前Baidu在AI方面最為成熟的、應用最廣的產品。當然這一層還包括模擬、高精度地圖等服務，不過目前尚未開放。

二、上手Apollo

買不起林肯MKZ的童鞋也不要擔心，Apollo 1.0提供了一個本地模擬工具，給你一個與Apollo親密接觸的途徑，讓你可以在PC上肆無忌憚地玩耍，畢竟Apollo 1.0僅提供封閉場地的尋跡能力，相對簡單。

我們的重點是Apollo open software Platform這一層，而這一層中，我們不關心apollo kernel，只關心Apollo ROS和三個已經開放的apollo modules。

1、下載release版本

截至目前為止，Apollo僅發布了一個版本：apollo-v1.0.0，我們可以從github上將其下載到本地：

# wget -c https://github.com/ApolloAuto/apollo/archive/v1.0.0.tar.gz

2、本地源碼構建

對於基於Apollo這個framework的開發者，Apollo官方強烈建議直接採用官方預定義好的專用docker環境(for dev)。對於愛折騰的我而言，必須要在本地做一次源碼構建，即使這個體驗是糟糕的，甚至最終是失敗的^0^。源碼構建的命令很簡單，一行即可：

# cd apollo-1.0.0

# bash apollo.sh build

在這個過程中，我遇到了兩個錯誤：

• bazel不存在

Apollo的構建依賴google出品的bazel構建工具，我個人對bazel並沒有什麼研究，這裡先裝上再說：

# echo "deb [arch=amd64] http://storage.googleapis.com/bazel-apt stable jdk1.8" | tee /etc/apt/sources.list.d/bazel.list

• third_party/ros/setup.bash: No such file or directory

apollo的編譯要依賴ros，但apollo並沒有自帶ros。我們需要到apollo platform那個項目中去下載Apollo ROS：

# wget -c https://github.com/ApolloAuto/apollo-platform/releases/download/1.0.0/ros-indigo-apollo-1.0.0.x86_64.tar.gz# tar zxvf ros-indigo-apollo-1.0.0.x86_64.tar.gz# cd ros# ls -Fbin/ BUILD env.sh* etc/ include/ lib/ setup.bash setup.sh _setup_util.py* setup.zsh share/

將下載的ros目錄copy到apollo-1.0.0/third_party下，並chmod +x third_party/ros/setup.bash。

我們再次執行bash apollo.sh build，這次執行前面的error和warning基本都消失了，apollo.sh腳本開始下載依賴包並編譯：

# bash apollo.sh buildROS_DISTRO was set to kinetic before. Please make sure that the environment does not mix paths from different distributions.[WARNING] ESD CAN library supplied by ESD Electronics does not exit.[WARNING] If you need ESD CAN, please refer to third_party/can_card_library/esd_can/README.md.____Loading package: modules/common/util/testing____Loading package: @com_github_grpc_grpc//____Loading package: @google_styleguide//____Loading package: @glog//____Loading package: @eigen//____Loading package: @gtest//____Loading package: @civetweb//____Loading package: @com_github_google_protobuf//____Loading package: @websocketpp//____Loading package: @curlpp//Building on x86_64, with targets://tools/platforms:x86_64//tools/platforms:aarch64//modules/prediction:prediction//modules/prediction:prediction_lib... ...//modules/common:log//modules/canbus/proto:canbus_proto.pb//:x86_64//:arm64WARNING: Running Bazel server needs to be killed, because the startup options are different.INFO: Downloading https://github.com/google/boringssl/archive/master-with-bazel.zip via codeload.github.com: 2,750,374 bytesINFO: Cloning https://github.com/madler/zlib: Receiving objects (3309 / 5016)INFO: Downloading https://github.com/google/boringssl/archive/master-with-bazel.zip via codeload.github.com: 2,773,664 bytesINFO: Cloning https://github.com/madler/zlib: Receiving objects (3314 / 5016)INFO: Downloading https://github.com/google/boringssl/archive/master-with-bazel.zip via codeload.github.com: 2,795,584 bytesINFO: Downloading https://github.com/google/boringssl/archive/master-with-bazel.zip via codeload.github.com: 13,504,198 bytesINFO: Downloading https://github.com/google/boringssl/archive/master-with-bazel.zip via codeload.github.com: 13,522,008 bytesINFO: Found 190 targets...[34 / 41] Compiling external/com_github_google_protobuf/src/google/protobuf/compiler/java/java_message_lite.cc [for host][41 / 48] Compiling external/com_github_google_protobuf/src/google/protobuf/compiler/command_line_interface.cc [for host][157 / 163] Compiling external/com_github_google_protobuf/src/google/protobuf/compiler/javanano/javanano_enum.cc [for host][752 / 756] Compiling external/com_github_grpc_grpc/src/core/ext/client_config/resolver_result.cERROR: /root/test/apolloauto/apollo-1.0.0/modules/canbus/BUILD:32:1: Linking of rule //modules/canbus:canbus failed: gcc failed: error executing command /usr/bin/gcc -o bazel-out/local-dbg/bin/modules/canbus/canbus -Wl,-rpath,$ORIGIN/../../_solib_k8/_U_S_Sthird_Uparty_Sros_Cros_Ucommon___Uthird_Uparty_Sros_Slib ... (remaining 8 argument(s) skipped): com.google.devtools.build.lib.shell.BadExitStatusException: Process exited with status 1.modules/canbus/main.cc:21: error: undefined reference to ros::init(int&, char**, std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> > const&, unsigned int)third_party/ros/include/ros/publisher.h:107: error: undefined reference to ros::console::initializeLogLocation(ros::console::LogLocation*, std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> > const&, ros::console::levels::Level)... ...collect2: error: ld returned 1 exit statusINFO: Elapsed time: 578.172s, Critical Path: 26.62s============================[ERROR] Build failed![INFO] Took 597.189 seconds============================

經過漫長的等待後，還是以失敗告終。並且C++的錯誤輸出分析起來真是好痛苦，於是暫時放棄本地源碼編譯。

3、pre-specified Docker dev環境

既然apollo已經為我們準備好了pre-specified Docker dev環境，我們不妨用一下，下載和啟動該環境可以用下面命令：

# cd apollo-1.0.0

apolloauto/apollo:dev-latest這個image超級龐大，大約有7個G左右，所以你需要耐心等待一會兒了。docker運行起來後，我們在另外一個terminal windows下可以執行下面命令切入到該docker容器內部：

# bash docker/scripts/dev_into.sh

在dev container中，我們可以來編譯一下apollo源碼：

root@myhost:/apollo# bash apollo.sh build... ...Copyright (c) 2017 Various License Holders. All Rights ReservedApollo software is built on top of various other open source software packages,a complete list of licenses are located at https://github.com/ApolloAuto/apollo/blob/master/third_party/ACKNOWLEDGEMENT.txtYou agree to the terms of all the License Agreements.Type y or Y to agree to the license agreement above, or type any other key to exity[WARNING] ESD CAN library supplied by ESD Electronics does not exit.[WARNING] If you need ESD CAN, please refer to third_party/can_card_library/esd_can/README.md____Loading package: modules/monitor/common____Loading package: modules/common/adapters____Loading package: modules/dreamview/conf____Loading package: modules/control/integration_tests____Loading package: @google_styleguide//____Loading package: @com_github_google_protobuf//... ...[502 / 1,099] Compiling external/com_github_grpc_grpc/src/core/ext/transport/chttp2/transport/hpack_encoder.c[914 / 1,524] Compiling external/com_github_grpc_grpc/src/core/ext/census/tracing.c[1,304 / 1,527] Linking modules/canbus/vehicle/libmessage_manager_base.aINFO: Elapsed time: 371.151s, Critical Path: 260.93s============================[ OK ] Build passed![INFO] Took 401.521 seconds============================

由於dev環境中相關的依賴已經就緒，因此無需過多干預，在漫長的一段等待後，我們看到編譯ok了。

4、運行apollo demo

在dev enviroment中或apollo:release-latest中，我們都可以運行apollo的一個尋跡小車的demo。以apollo:release-latest image環境為例：

# cd apollo-1.0.0/

在容器中啟動HMI(human-machine interface)：

root@myhost:/apollo# bash scripts/hmi.sh

可以看到，hmi.sh腳本啟動了roscore(ros master節點和相關服務）以及hmi的service，我們打開瀏覽器，輸入：http://host_ip:8887即可看到如下場景：

在容器內繼續執行如下命令，回放小車的軌跡數據：

# rosbag play -l ./docs/demo_guide/demo.bag

我們打開hmi頁面上的Debug開關，點擊右上角的」Dreamview」按鈕，稍後片刻，你就會在新打開的頁面上看到小車模擬尋跡行駛的場景了：

三、小結

Baidu為apollo項目做了一個4年的規劃（見下面的roadmap），並計劃在2020年實現全路網自動駕駛，這個說法似乎有意避開了自動駕駛的級別，這個2020目標到底是L4呢還是L5呢？不過無論是L4還是L5，這個目標都十分有挑戰啊。

個人覺得：未來的L4、L5級別的自動駕駛一定不光光是依靠車輛自身的設備與演算法，還要與道路基礎設施相配合去實現。甚至是依賴車與車之間的通信才能做到全天候、全路況的自動駕駛。apollo雖然邁出了第一步，但任重道遠，讓我們拭目以待吧！

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