相对地图模块 (Relative Map)

源码路径: modules/map/relative_map/

概述

相对地图模块是 Apollo 导航模式下的地图生成组件。它不依赖高精地图文件，而是根据导航路径信息、感知车道线和车辆定位数据，实时生成车辆前方约 250 米的局部地图。生成的地图以 MapMsg 消息发布，供下游规划模块使用。

模块采用 Cyber RT 的 TimerComponent 驱动，按周期调用 Proc() 完成一次地图刷新。数据流为：接收导航路径 / 感知障碍物 / 底盘 / 定位四路消息，经过坐标变换和路径融合后输出包含车道、车道边界和导航路径的相对地图。

核心类

`RelativeMapComponent`

继承 cyber::TimerComponent，是模块的 Cyber RT 入口。负责初始化 Reader/Writer 并在 Proc() 中调用 RelativeMap::Process() 生成地图并发布。

cpp

class RelativeMapComponent final : public ::apollo::cyber::TimerComponent {
 public:
  bool Init() override;
  bool Proc() override;
};

订阅话题：

话题类型	说明
`PerceptionObstacles`	感知障碍物（含车道线）
`Chassis`	底盘信息
`LocalizationEstimate`	定位信息
`NavigationInfo`	导航路径

发布话题： MapMsg（相对地图）

`RelativeMap`

模块核心逻辑类。持有 NavigationLane 实例，负责接收上游数据并通过 CreateMapFromNavigationLane() 生成地图。所有数据回调均通过 navigation_lane_mutex_ 保证线程安全。

cpp

class RelativeMap {
 public:
  bool Process(MapMsg* const map_msg);
  void OnPerception(const perception::PerceptionObstacles& perception_obstacles);
  void OnChassis(const canbus::Chassis& chassis);
  void OnLocalization(const localization::LocalizationEstimate& localization);
  void OnNavigationInfo(const NavigationInfo& navigation_info);
};

`NavigationLane`

导航车道生成类，是路径融合和地图构建的核心。处理流程：

接收 NavigationInfo 中的多条导航路径（ENU 坐标系）
截取车辆前方约 250 m 的路径段，转换为 FLU（车辆本体）坐标系
将当前车道导航路径与感知车道中心线融合
根据导航路径和感知车道宽度生成 HD Map 格式的车道
输出 MapMsg

cpp

class NavigationLane {
 public:
  void UpdateNavigationInfo(const NavigationInfo& navigation_info);
  bool GeneratePath();
  bool CreateMap(const MapGenerationParam& map_config, MapMsg* const map_msg) const;
};

关键类型定义：

cpp

// (导航线索引, 左半宽, 右半宽, 导航路径指针)
typedef std::tuple<int, double, double, std::shared_ptr<NavigationPath>> NaviPathTuple;
typedef std::pair<int, int> StitchIndexPair;   // 循环路径拼接索引对
typedef std::pair<int, double> ProjIndexPair;  // 投影索引与距离

核心函数

`RelativeMap::Process`

cpp

bool RelativeMap::Process(MapMsg* const map_msg);

定时回调主函数。加锁后调用 CreateMapFromNavigationLane()，更新车辆状态、感知信息，生成导航路径并构建地图。

`RelativeMap::CreateMapFromNavigationLane`

cpp

bool RelativeMap::CreateMapFromNavigationLane(MapMsg* map_msg);

地图生成管线：更新车辆状态 -> 更新感知信息到 NavigationLane -> GeneratePath() 生成路径 -> CreateMap() 构建地图。

`NavigationLane::GeneratePath`

cpp

bool NavigationLane::GeneratePath();

路径生成核心。根据 lane_source 配置选择数据源：

OFFLINE_GENERATED：从 NavigationInfo 的多条导航线生成多条路径，按 y 坐标从左到右排序，选择距车辆最近的路径作为当前车道，与感知车道线融合，并计算相邻路径的车道宽度
感知模式：仅基于感知车道线（三次多项式拟合）生成一条路径

优先级：融合 > 导航线 > 感知车道线。

`NavigationLane::ConvertNavigationLineToPath`

cpp

bool NavigationLane::ConvertNavigationLineToPath(const int line_index,
                                                  common::Path* const path);

将 ENU 坐标系下的导航路径截取前方 250 m 段并转换为 FLU 坐标系。支持循环路径拼接（FLAGS_enable_cyclic_rerouting）。

`NavigationLane::ConvertLaneMarkerToPath`

cpp

void NavigationLane::ConvertLaneMarkerToPath(const perception::LaneMarkers& lane_marker,
                                              common::Path* const path);

取左右车道线三次多项式系数的均值生成车道中心线路径，同时更新感知车道宽度。路径长度根据车速动态调整（ratio_navigation_lane_len_to_speed）。

`NavigationLane::MergeNavigationLineAndLaneMarker`

cpp

void NavigationLane::MergeNavigationLineAndLaneMarker(const int line_index,
                                                       common::Path* const path);

将导航路径与感知车道中心线按权重（lane_marker_weight）加权融合。超出感知范围的首尾部分仅融合 y 坐标。

`NavigationLane::CreateMap`

cpp

bool NavigationLane::CreateMap(const MapGenerationParam& map_config,
                                MapMsg* const map_msg) const;

基于 NaviPathTuple 列表构建 HD Map 格式的车道（中心线、左右边界、车道采样宽度），设置道路边界和车道邻接关系。内部通过 CreateSingleLaneMap() 辅助函数为每条路径创建单个车道。

配置

配置文件由 FLAGS_relative_map_config_filename 指定，对应 proto 定义为 RelativeMapConfig：

protobuf

message RelativeMapConfig {
  optional MapGenerationParam map_param = 1;
  optional NavigationLaneConfig navigation_lane = 2;
}

`MapGenerationParam`

字段	默认值	说明
`default_left_width`	1.75 m	默认车道左半宽
`default_right_width`	1.75 m	默认车道右半宽
`default_speed_limit`	29.06 m/s (65 mph)	默认限速

`NavigationLaneConfig`

字段	默认值	说明
`lane_source`	OFFLINE_GENERATED	车道数据源：`PERCEPTION` 或 `OFFLINE_GENERATED`
`max_len_from_navigation_line`	250 m	导航线截取最大长度
`min_len_for_navigation_lane`	150 m	生成导航车道最小长度
`max_len_for_navigation_lane`	250 m	生成导航车道最大长度
`ratio_navigation_lane_len_to_speed`	8.0	车道长度与车速之比
`max_distance_to_navigation_line`	15 m	车辆到导航线最大匹配距离
`min_view_range_to_use_lane_marker`	0.5 m	使用车道线的最小视距
`min_lane_half_width`	1.5 m	最小车道半宽
`max_lane_half_width`	2.0 m	最大车道半宽
`lane_marker_weight`	0.1	感知车道线融合权重

关键 gflags

Flag	说明
`FLAGS_use_navigation_mode`	是否启用导航模式（必须为 true）
`FLAGS_enable_cyclic_rerouting`	是否启用循环路径拼接
`FLAGS_relative_map_generate_left_boundray`	是否生成左侧车道边界

调用关系

text

RelativeMapComponent::Init()
  └─ RelativeMap::Init()
       └─ NavigationLane::SetConfig() / SetVehicleStateProvider() / SetDefaultWidth()

RelativeMapComponent::Proc()  [定时触发]
  └─ RelativeMap::Process()
       └─ CreateMapFromNavigationLane()
            ├─ VehicleStateProvider::Update(localization, chassis)
            ├─ NavigationLane::UpdatePerception(perception)
            ├─ NavigationLane::GeneratePath()
            │    ├─ ConvertNavigationLineToPath()  [OFFLINE_GENERATED 模式]
            │    │    └─ UpdateProjectionIndex() / ENU→FLU 坐标转换
            │    ├─ MergeNavigationLineAndLaneMarker()  [融合当前车道]
            │    └─ ConvertLaneMarkerToPath()  [纯感知模式]
            └─ NavigationLane::CreateMap()
                 └─ CreateSingleLaneMap()  [为每条路径构建车道]

[数据回调 - 由 Cyber RT Reader 触发]
  OnNavigationInfo() → NavigationLane::UpdateNavigationInfo()
  OnPerception()     → 本地缓存 + NavigationLane::UpdatePerception()
  OnChassis()        → 本地缓存
  OnLocalization()   → 本地缓存

贡献者

Steven Moder

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相对地图模块 (Relative Map) ​

概述 ​

核心类 ​

RelativeMapComponent ​

RelativeMap ​

NavigationLane ​

核心函数 ​

RelativeMap::Process ​

RelativeMap::CreateMapFromNavigationLane ​

NavigationLane::GeneratePath ​

NavigationLane::ConvertNavigationLineToPath ​

NavigationLane::ConvertLaneMarkerToPath ​

NavigationLane::MergeNavigationLineAndLaneMarker ​

NavigationLane::CreateMap ​

配置 ​

MapGenerationParam ​

NavigationLaneConfig ​

关键 gflags ​

调用关系 ​

贡献者