ReversePath 倒车路径规划

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概述

ReversePath 是 Apollo 规划模块中的倒车路径生成任务，继承自 PathGeneration 基类。该任务负责在倒车场景下规划一条安全可行的路径，主要处理以下场景：

路口倒车：在交叉路口（junction）区域内，根据路口多边形边界约束生成路径
车道内倒车：基于当前车道边界进行倒车路径规划

路径规划采用分阶段流程：先计算路径边界（DecidePathBounds），再通过 OSQP 二次规划优化器求解最优路径（OptimizePathOsqp）。规划结果以 Frenet 坐标系表示，路径标记为 is_reverse_path = true。优化过程中会对初始 SL 状态的横向速度和加速度取反，以适配倒车方向。

该任务通过 CyberRT 插件机制注册为 Task 插件。

核心类

ReversePath

cpp

class ReversePath : public PathGeneration {
 public:
  bool Init(const std::string& config_dir, const std::string& name,
            const std::shared_ptr<DependencyInjector>& injector) override;

 private:
  apollo::common::Status Process(Frame* frame, ReferenceLineInfo* reference_line_info) override;
  bool DecidePathBounds(PathBoundary* boundary, double& reference_line_backward_length);
  bool OptimizePath(PathBoundary* path_boundary, PathData* candidate_path_data);
  bool OptimizePathOsqp(PathBoundary& path_boundary, PathData* candidate_path_data);
  bool InitPathBoundary(PathBoundary* const path_bound, SLState init_sl_state,
                        double& reference_line_backward_length);
  bool GetBoundaryFromSquare(const ReferenceLineInfo& reference_line_info,
                             PathBoundary* const path_boundary, const SLState& init_sl_state);

  hdmap::PathOverlap junction_overlap_;  // 路口重叠信息
  ReversePathConfig config_;             // 任务配置
};

继承关系: ReversePath -> PathGeneration -> Task

核心函数

Init

cpp

bool ReversePath::Init(const std::string& config_dir, const std::string& name,
                       const std::shared_ptr<DependencyInjector>& injector);

初始化任务，加载 ReversePathConfig 配置。

Process

cpp

apollo::common::Status ReversePath::Process(Frame* frame, ReferenceLineInfo* reference_line_info);

核心处理流程：

调用 GetStartPointSLState() 获取起始 SL 状态
若配置了方形边界约束（is_considered_square_boundary），检查当前位置是否在路口内
计算参考线反向长度 reference_line_backward_length
调用 DecidePathBounds 计算路径边界
调用 OptimizePathOsqp 通过 OSQP 优化生成路径
将结果写入 reference_line_info->mutable_path_data()

DecidePathBounds

cpp

bool ReversePath::DecidePathBounds(PathBoundary* boundary, double& reference_line_backward_length);

分三步计算路径边界：

InitPathBoundary 初始化边界（以 delta_s = -0.1 步进，从起始点向后延伸）
根据配置选择边界策略：
- is_considered_square_boundary：调用 GetBoundaryFromSquare，基于路口多边形约束边界
- is_considered_lane_boundary：调用 PathBoundsDeciderUtil::GetBoundaryFromSelfLane，基于车道约束边界
若初始横向位置超出边界范围，调用 PathBoundsDeciderUtil::ExtendBoundaryByADC 扩展边界

OptimizePathOsqp

cpp

bool ReversePath::OptimizePathOsqp(PathBoundary& path_boundary, PathData* candidate_path_data);

使用 OSQP 二次规划求解最优倒车路径，关键步骤：

计算曲率约束 ddl_bounds 并反转符号（适配倒车方向）
反转初始状态的横向速度 dl 和加速度 ddl
调用 PathOptimizerUtil::OptimizePath 求解
将优化结果的 s 坐标反转（start_s - delta_s），并反转 dl/ddl 符号
可选地将路径从前轴中心转换到后轴中心（ConvertPathPointRefFromFrontAxeToRearAxe）

OptimizePath

cpp

bool ReversePath::OptimizePath(PathBoundary* path_boundary, PathData* candidate_path_data);

备用路径生成方法，基于线性插值生成简单路径。使用初始横向偏移和横向速度线性外推，逐点检查是否在边界内，超出则截断。

InitPathBoundary

cpp

bool ReversePath::InitPathBoundary(PathBoundary* const path_bound, SLState init_sl_state,
                                   double& reference_line_backward_length);

初始化路径边界：以 delta_s = -0.1 步进，从起始 s 向后延伸至 max_s_distance 或参考线末端，每点设横向边界为 [-max_lateral_distance, max_lateral_distance]。

GetBoundaryFromSquare

cpp

bool ReversePath::GetBoundaryFromSquare(const ReferenceLineInfo& reference_line_info,
                                        PathBoundary* const path_boundary,
                                        const SLState& init_sl_state);

基于路口多边形（junction polygon）计算方形边界约束。将路口多边形转换为 SL 多边形，遍历路径边界点，在路口范围内用多边形的左右边界收紧路径边界。

配置

配置通过 protobuf 消息 ReversePathConfig 定义：

字段	类型	默认值	说明
`max_s_distance`	`double`	`10.0`	路径纵向最大延伸距离（米）
`max_lateral_distance`	`double`	`3.0`	路径横向最大偏移距离（米）
`is_considered_square_boundary`	`bool`	`false`	是否使用路口方形边界约束
`is_considered_lane_boundary`	`bool`	`true`	是否使用车道边界约束
`path_optimizer_config`	`PiecewiseJerkPathConfig`	—	路径优化器配置（OSQP 参数等）

默认配置文件路径：conf/default_conf.pb.txt

调用关系

text

Task::Execute()
  └── PathGeneration::Execute()
        └── ReversePath::Process()
              ├── GetStartPointSLState()           // 继承自 PathGeneration
              ├── DecidePathBounds()
              │     ├── InitPathBoundary()          // 初始化边界
              │     ├── GetBoundaryFromSquare()     // 路口方形边界
              │     ├── PathBoundsDeciderUtil::GetBoundaryFromSelfLane()  // 车道边界
              │     └── PathBoundsDeciderUtil::ExtendBoundaryByADC()      // 扩展边界
              ├── OptimizePathOsqp()               // OSQP 优化主路径
              │     ├── PathOptimizerUtil::CalculateAccBound()
              │     ├── PathOptimizerUtil::EstimateJerkBoundary()
              │     ├── PathOptimizerUtil::UpdatePathRefWithBound()
              │     ├── PathOptimizerUtil::OptimizePath()
              │     └── PathOptimizerUtil::ToPiecewiseJerkPath()
              └── (可选) OptimizePath()            // 线性插值备用路径

关键依赖模块：

PathGeneration（路径生成基类，提供 SL 状态获取和执行框架）
PathOptimizerUtil（路径优化工具，封装 OSQP 求解器）
PathBoundsDeciderUtil（路径边界计算工具）
SLPolygon（SL 坐标系下的多边形，用于路口边界表示）

贡献者

Steven Moder

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ReversePath 倒车路径规划 ​

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核心类 ​

ReversePath ​

核心函数 ​

Init ​

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DecidePathBounds ​

OptimizePathOsqp ​

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GetBoundaryFromSquare ​

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