使用ROS2和Autoware的自動駕駛汽車免費(fèi)在線進(jìn)階課 譯

Self-Driving Cars with ROS2 and Autoware

Free Online Course

自動駕駛汽車將改變我們的出行和通勤方式。這項(xiàng)技術(shù)融合了機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、工程和現(xiàn)代軟件開發(fā)方法。

這門課程的內(nèi)容是什么？

開發(fā)生產(chǎn)級自主駕駛系統(tǒng)需要一系列相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)。本課程將把所有重要的部分匯集成一個實(shí)用的分步指南，幫助您架構(gòu)、開發(fā)、測試和部署自主駕駛系統(tǒng)。

本中級課程使用了流行的開源機(jī)器人框架ROS 2和Autoware.Auto算法，通過14次講座，涵蓋了結(jié)合硬件、軟件、算法、方法論、工具和數(shù)據(jù)分析的最先進(jìn)的技術(shù)。

將學(xué)習(xí)到的內(nèi)容？

將學(xué)習(xí)到一種現(xiàn)代的方法來開發(fā)復(fù)雜的自動駕駛系統(tǒng)，這是最具創(chuàng)新性的汽車公司所采用的。這些老師都是經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人士，他們?yōu)橥苿有袠I(yè)走向更高的設(shè)計、工程和安全標(biāo)準(zhǔn)做出了貢獻(xiàn)。

哪些人應(yīng)該參加課程？

這是一門中級水平的課程，適合于開發(fā)生產(chǎn)前自主駕駛系統(tǒng)的人員。學(xué)員應(yīng)具備C++（包括測試）、機(jī)器人框架和系統(tǒng)集成等方面的知識。

課程概覽

視頻：

Autoware和ROS2課程講座1 開發(fā)環(huán)境

講座1 | 開發(fā)環(huán)境

本次講座將提供三大收獲。

1. 簡明扼要地概述了所有14個講座的內(nèi)容

2. 所使用的開發(fā)環(huán)境和在其中重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)環(huán)境。

3. 本課程用于開發(fā)安全關(guān)鍵系統(tǒng)軟件的方法；

第一部分

1. 課程介紹

- 視頻中的Autoware軟件

- 為什么要開這個班

- 將學(xué)到什么？

- 將如何學(xué)習(xí)

- 概述大綱

2. 快速啟動-開發(fā)環(huán)境

- 安裝ADE

- 安裝ROS 2

- 安裝Autoware.Auto

- 運(yùn)行對象檢測演示

- 編輯和編譯您的代碼

第二部分

1. 復(fù)雜和安全關(guān)鍵軟件的開發(fā) -- -- 理論

- 本文件的溝通目標(biāo)

- 汽車行業(yè)的安全和安保

- 如果有人受傷，你會因?yàn)榇a不好而被起訴嗎？

- 汽車軟件系統(tǒng)中正式的安全開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)

- 流行的軟件開發(fā)模式

- 經(jīng)典的ISO26262發(fā)展與城市自主駕駛的沖突

- 敏捷系統(tǒng)工程

- 業(yè)務(wù)設(shè)計領(lǐng)域

- 失效安全與失敗可操作性

- 連續(xù)性工程

- 分開關(guān)注的問題

2. 復(fù)雜和安全關(guān)鍵軟件的開發(fā)----實(shí)踐

- 總體設(shè)計

- 在分叉中發(fā)展

- 設(shè)計和要求

- 驗(yàn)證

- 單元測試和結(jié)構(gòu)性代碼覆蓋率

- 集成測試

- 按作業(yè)設(shè)計領(lǐng)域進(jìn)行核查

- 持續(xù)集成和DevOp

- 結(jié)論和下一次講座

3. 結(jié)論和下一次講座

講座2 | ROS 2 101

Autoware和ROS2課程講座2 ROS2基礎(chǔ)

1. 介紹

2. 獲得幫助

3. 非官方資源

4. ROS2介紹

- ROS2簡介

- ROS2的核心概念

- 環(huán)境設(shè)置

- colcon命名法

5. 節(jié)點(diǎn)和發(fā)布器

- 專題概述

- 構(gòu)建和運(yùn)行一個節(jié)點(diǎn)

- 簡單的發(fā)布者構(gòu)建和運(yùn)行

- 修改發(fā)布者

- 建立一個訂閱器

- 發(fā)表/訂閱合作

6. 服務(wù)

- 概念概述

- 審查基本服務(wù)

- 運(yùn)行基本服務(wù)

- 從命令行終端呼叫服務(wù)

- 構(gòu)建服務(wù)型客戶

- 執(zhí)行服務(wù)服務(wù)器/客戶機(jī)

7. 行動

- 行動概述

- 行動文件審查

- 基本行動審查

- 運(yùn)行/調(diào)用一個動作

- 行動客戶審查

- 用客戶端運(yùn)行動作服務(wù)器。

講座3 | ROS 2 工具

Autoware和ROS2課程講座3 ROS2工具

1. 概述和激勵性概念

- 命令行

- 環(huán)境變量

2. 設(shè)置工作區(qū)

- 說10遍：source setup.bash

- 檢查電腦的環(huán)境配置

3. 設(shè)置我們的學(xué)習(xí)環(huán)境。

- 復(fù)習(xí)第一課時

- 工作空間

- 接著編譯

- 然后啟動

4. ROS2中的命令行工具。

- ros2 run: 執(zhí)行一個程序

- rqt_graph - 檢查節(jié)點(diǎn)

- ros2 node: 檢查一個節(jié)點(diǎn) #. ros2 node list #.

5. "Sniffing the Bus"，主題實(shí)踐

· ros2 topic list

· ros2 topic echo

· ros2 topic info

· ros2 interface show

· ros2 topic pub

· ros2 topic hz

· GUI Tools: rqt_plot / rqt_graph

6. 服務(wù)實(shí)踐

· ros2 service list

· ros2 service type

· ros2 service find

· ros2 interface show

· ros2 service call

· Seeing your results rviz2

7. 參數(shù)

· ros2 param list

· ros2 param get

· ros2 param set

· ros2 param dump

· Parameter Serialization

8. 記錄數(shù)據(jù)

· What's a bag?

· ros2 bag record

· ros2 bag record -- selecting topics

· ros2 bag info

· ros2 bag play

· Python tools for bag introspection

· Bags as a collaborative tool

講座4 | 平臺(HW, RTOS, DDS)

Autoware和ROS2課程講座4 平臺(HW, RTOS, DDS)

1. ECU

- 今天有哪些汽車ECU

- 術(shù)語。BSP, ECU, SoC, 接口

- ECU對安全關(guān)鍵應(yīng)用的重要性

2. RTOS

- 什么是RTOS，與vanilla Linux等相比，RTOS是什么？

- 哪些RTOS是可用的、適合AD的？

- 微內(nèi)核與單片機(jī)內(nèi)核

- 調(diào)度政策

- 安全的內(nèi)存管理

- 空間和時間上的分離

- 對HW計算加速器的支持

3. DDS的解釋

- DDS基金會

- DDS : 選定的高級概念

- 用于機(jī)器人應(yīng)用的DDS功能

講座5 - 自主駕駛

1. 使用AD堆棧的動機(jī)

- 復(fù)雜性

- 最先進(jìn)的參考執(zhí)行情況

2. AD棧的結(jié)構(gòu)

- 理智-計劃-行動

- AD的積木概述

(傳感器、執(zhí)行器、感知、定位、地圖、規(guī)劃...)

- 塊的關(guān)系如何

3. 其他AD堆棧

- Nvidia driveworks

- 阿波羅

4. 將Autoware納入研究工具

- 需要什么？

- 硬件和集成概述

- 為研究項(xiàng)目提供AD功能

5. 使用案例：Roborace

- 使用部分Autoware組件

講座6-Autoware 101

學(xué)生將了解Autoware基金會及其兩個主要項(xiàng)目。Autoware.ai和Autoware.Auto。

涵蓋的子課題。

- Autoware基金會的結(jié)構(gòu)

- Autoware.ai的歷史和能力

- Autoware.Auto的現(xiàn)狀和未來目標(biāo)

- Autoware.Auto的結(jié)構(gòu)概述

- Autoware.Auto的開發(fā)過程/如何做貢獻(xiàn)

講座7 - 物體感知：LIDAR

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將了解物體檢測在自主駕駛堆棧中的目的和作用，了解物體檢測堆棧的設(shè)計以及堆棧內(nèi)的算法空間。同時讓學(xué)生對Autoware.Auto對象檢測堆棧有一個詳細(xì)的了解，包括它的工作原理、使用方法、調(diào)試方法等。

1. 物體檢測與自主駕駛堆棧

2. 經(jīng)典的基于激光雷達(dá)的物體探測堆棧

3. 對LiDAR數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理

4. 地面過濾

5. 集群/物體檢測

6. 形狀提取

7. 使用檢測到的物體

8. 實(shí)驗(yàn)室：Autoware.Auto Object Detection stack

講座8 - 物體感知：攝像機(jī)

攝像頭是自主駕駛的關(guān)鍵傳感器系統(tǒng)之一。在本講座中，你將學(xué)習(xí)到的是，如何使用相機(jī)圖片來檢測現(xiàn)實(shí)世界中的物體。在簡要介紹相機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，你將了解到，需要采取哪些步驟來校準(zhǔn)你的相機(jī)系統(tǒng)以補(bǔ)償失真。你將看到，你將看到，如何利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來檢測物體，如車道、車輛、行人等，以及你可能使用的工具箱。最后，你將在ROS2中創(chuàng)建自己的車道檢測節(jié)點(diǎn)。

1. 攝像機(jī)的基礎(chǔ)知識

- 基本KPI：分辨率、.....

- 計算現(xiàn)實(shí)世界積分

- 單視系統(tǒng)

- Sereovision系統(tǒng)

- 表極協(xié)調(diào)器

2. 攝像機(jī)校準(zhǔn)

- 安裝攝像機(jī)系統(tǒng)

- 棋盤圖案的校準(zhǔn)程序

- 內(nèi)在/外在參數(shù)的計算

3. 物體探測

- 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)

- 可用的DNN的例子：YOLO等。

- 可用于訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集：KITTI、Ford等。

- 計算問題（實(shí)時？）

4. 可用的工具箱

- 基本算法工具箱：OpenCV

- GPU部署工具箱：Cuda

- 更高層次的集成工具箱：如nVidia AD工具箱。

5. 例子：車道檢測

- 車道檢測的基礎(chǔ)知識

- 用于數(shù)據(jù)還原的多項(xiàng)式車道擬合

- 循序漸進(jìn)的動手操作

6. 實(shí)踐課程

- 基于真實(shí)數(shù)據(jù)的車道檢測示例

- 讀取數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)

- 計算車道實(shí)際坐標(biāo)

- 檢測到的車道的多項(xiàng)式擬合

- 生成ROS2信息

- 可視化，例如：rviz2

講座9 - 物體感知：雷達(dá)

雷達(dá)是防撞最重要的傳感器系統(tǒng)。在本講座中同學(xué)們要學(xué)習(xí)的是，雷達(dá)傳感器的基本工作原理，以及雷達(dá)傳感器如何用于物體檢測。現(xiàn)在的汽車級雷達(dá)傳感器提供了大量的內(nèi)部信號處理和綜合物體檢測。你將學(xué)習(xí)如何對這類傳感器進(jìn)行參數(shù)化，最后你將創(chuàng)建一個自己的雷達(dá)ROS2節(jié)點(diǎn)。

1. 雷達(dá)基礎(chǔ)知識

- 什么是雷達(dá).....？

- 基本的傳感器設(shè)置與多個內(nèi)部接收機(jī)

- 雷達(dá)橫斷面的測量（RCS）

- 困難的傳感星座

2. 物體探測

- 傳感器內(nèi)部物體檢測

- 小我私家車速度的需要

- 物體參數(shù)的測量：距離、尺寸、速度

- 對象過濾

3. 可用的傳感器

- 不同頻段(SRR和LRR)

- 內(nèi)部信號處理和物體檢測

- 感應(yīng)器的準(zhǔn)分化

- CAN作為數(shù)據(jù)接口

4. 示例：雷達(dá)傳感器與ROS2節(jié)點(diǎn)的整合

- 大陸集團(tuán)ARS-408為例

- 循序漸進(jìn)的動手操作

5. 實(shí)踐課程

雷達(dá)傳感器集成實(shí)例

- 讀取數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)

- 對象列表的排序和過濾

- 生成ROS2信息

- 可視化，例如：rviz2

講座10 | 定位狀態(tài)估計

學(xué)生將了解Autoware.Auto中實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換架構(gòu)和本地化方法以及它們與ROS標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。

1. 1.簡介

- 自駕車汽車的定位

- Autoware.Auto Transform Tree

- Autoware.Auto中的定位：靈活設(shè)計的一個例子

2. 里程狀態(tài)估計器

- 卡爾曼濾波器

- 如果你的系統(tǒng)是非線性的呢？

- EKF和UKF

- 機(jī)器人定位

- 在Autoware.Auto中的設(shè)置和使用

3. 環(huán)境傳感器定位器

- 二維無損檢測算法

- 三維無損檢測算法

- 無損檢測類的實(shí)現(xiàn)

- 無損檢測儀節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行情況

- 在Autoware.Auto中的設(shè)置和使用

講座11 - LGSVL仿真模擬

1. 模擬器的安裝

- 系統(tǒng)要求

- GPU驅(qū)動程序和庫

2. 開始

- 模擬器的基本概念

- 地圖、車輛、集群、模擬

- 如何開始模擬

- 仿真參數(shù)

3. 使用Autoware.Auto運(yùn)行模擬

- 不同的傳感器配置

- 設(shè)置ROS2橋接

- 傳感器信息的可視化

4. 自動化和Python API

- 使用Python API控制環(huán)境

- 控制非自我車輛行為者

- 控制自定義對象（可控物）

- 回調(diào)和自定義傳感器插件

- 例子: 為模型訓(xùn)練收集數(shù)據(jù)

- 例子。判斷乘坐舒適性

5. 高級專題

- 新環(huán)境的創(chuàng)造

- 新車輛的創(chuàng)建

- 新傳感器的創(chuàng)建

講座12 - 高清地圖

1. 什么是地圖？

- 分層

- 定位

- 導(dǎo)航系統(tǒng)

- 交通規(guī)則

2. 地圖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

- 物理存儲格式

- 導(dǎo)航數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（NDS）

- 開放驅(qū)動

- OSM XML

- 邏輯模型

- OpenLaneModel

- Lanelets

3 小巷2號圖書館

- 在自動駕駛的背景下處理地圖數(shù)據(jù)的C++庫

4. Autoware中的Lanelet2集成

- 自主代客泊車場地圖用例

~Fin~

交通智能體 網(wǎng)絡(luò) 自動駕駛

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