使用MSFLocalizer的多传感器融合定位实践

本文档介绍 Apollo 多传感器融合定位（MSF Localization）的使用方法以及效果演示。

MSF Localizer 概览

MSF Localizer 订阅和发布的主要 Channel 如下表所示：

步骤一：启动 MSF Localizer

1. 配置环境

请您按照以下步骤配置环境：

1. 安装必备软件，参见 必备软件安装指南。
2. 使用安装包安装 Apollo，参见 使用安装包安装Apollo。

3. 准备定位测试数据。有两种方式：

   • 使用自有硬件平台录制 recorder 数据，需包含的传感器有雷达、IMU、GNSS，
   • 使用 Apollo 提供的开源数据，按照下面第 3 小节下载定位 demo 数据。

2. 启动 Apollo Docker 环境

1. 启动终端，进入 Apollo 安装路径：

   cd apollo

2. 执行脚本进入 Apollo Docker 环境：

   ./apollo.sh

   出现以下提示，证明您已经进入 docker 环境：

   [user@in-runtime-docker:/apollo]$ 

3. 下载并解压数据包

下载定位 demo 数据 demo-localization-data-3.5.tar.gz。

执行以下命令下载数据：

wget https://apollo-system.cdn.bcebos.com/dataset/localization/demo-localization-data-3.5.tar.gz

执行以下命令解压数据：

tar -xvf demo-localization-data-apollo-3.5.tar.gz

解压后得到以下文件：

- data
 |- local_map           # MSF Localization 定位地图
 |- ndt_map             # NDT Localization 定位地图
 |- params              # 车辆参数
 |- records             # bag 数据

4. 将数据包复制到指定目录

为了在 Docker 中可以访问下载的数据包，将下载的数据包复制到 /apollo/data/bag 目录下。

5. 配置参数

请您按照以下步骤配置参数：

1. 配置传感器外参。

   运行以下命令，拷贝车辆参数到定位模块目录下：

   # DATA_PATH 请修改为第 3 小节 中下载的 demo 数据的路径
   cp -r DATA_PATH/params/* /apollo/modules/localization/msf/params/

   params 文件夹下包含以下文件：

   - gnss_params
   |- ant_imu_leverarm.yaml:               #杆臂值
   - velodyne_params
   |- velodyne128_novatel_extrinsics.yaml: #IMU -> LiDAR 坐标变换
   |- velodyne128_height.yaml:             #LiDAR 相对于地面的高度

2. 配置地图参数。

   打开 /apollo/modules/localization/conf/localization.conf 文件并修改 --map_dir 字段：

   # 使用 vim 打开 localization.conf
   vim /apollo/modules/localization/conf/localization.conf
   # 移动到第五行，修改 --map_dir 字段
   --map_dir=DATA_PATH

6. 启动 MSF Localizer

cyber_launch start /apollo/modules/localization/launch/msf_localization.launch

7. 播放数据包

 # DATA_PATH 请修改为 3.下载定位 demo 数据的路径
cd DATA_PATH/records
cyber_recorder play -f record.* 

步骤二：定位结果查看

1. 使用 Cyber Monitor 查看 Channel

在 Apollo docker 环境中运行以下命令：

cyber_monitor

如果 recorder 数据包正常，可以看到定位发出的 topic 消息。 当看到以下 topic 显示绿色时，定位模块运行正常：

/apollo/localization/msf_lidar
/apollo/localization/msf_status
/apollo/localization/pose

2. 使用 DreamView 查看定位状态

请按照以下步骤使用 DreamView 查看定位状态：

1. 启动 DreamView。

   运行以下命令启动 Dreamview 后台，如果已经启动可跳过这一步：

   ./scripts/bootstrap.sh

2. 在 Dreamview 中选择车辆模型和地图。

   在浏览器中打开 http://localhost:8888，在左边栏选择 Module Controller，在右上角的下拉框中选择对应的车辆模型和地图：

   • 车辆模型选择 Mkz Example，
   • 地图选择 Sunnyvale Big Loop。

3. （可选）在 Dreamview 中配置视角。

   在浏览器中打开 http://localhost:8888，在左边栏选择 Layer Menu，

   • 在 Point of View 中选择 Overhead（鸟瞰），
   • 在 Position 中同时勾选 Localization 和 GPS。

   如果 recorder 数据包和地图正常，可以看到以下图像：

   

   网页正中是地图和汽车，其中黑白的背景是地图，颜色表示环境中反射值：颜色越亮表示反射值越高，颜色越暗表示反射值越低，纯黑色表示没有被激光雷达扫描到的区域。

   白色车辆模型表示经过 MSF 融合算法得到的位置坐标，蓝色方框表示 GPS 位置，可以在视频中看到蓝色方框在不停跳动，但车辆位置比较稳定，说明融合定位算法提供了更好的平滑性。

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