【Apollo源码分析】系列的第五部分【localization】

最新推荐文章于 2025-07-08 11:40:56 发布

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Apollo的定位模块(localization)是其核心组件之一，主要依赖RTK-GPS技术实现厘米级精度定位。输入包括GPS和IMU信号，输出为LocalizationEstimate定位信息。RTK-GPS基于基准站和流动站的载波相位差分，通过数据链实时传递信息。文章还介绍了localization模块的主要文件，如main.cc、localization.h等，并探讨了RTKLocalization和CameraLocalization的实现。未来改进方向包括多传感器融合和降低成本。

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【Apollo源码分析】系列的第五部分【localization】

localization 是车辆定位模块，是自动驾驶的核心模块之一。
目前Apollo的定位模块大概有1000行代码。

localization的输入:

GPS全球信号
IMU惯性测量单元信号

localization的输出:

由localization/proto/localization.proto文件描述的LocalizationEstimate定位信息

目前Apollo 1.0采用的是 RTK-GPS定位法。

RTK-GPS定位法：

RTK（Real - time kinematic）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

GPS-RTK 至少有一个基准站接收机，一个流动站接收机。

基准站的接收机有两个任务：

1）接收卫星信号
2）把自己的观测量通过发送给流动站

流动站有三个任务：

1）接收卫星信号
2）接收基准站所发送的基准站观测量
3）对卫星信号与基准站观测量进行对比处理，从而对自己的观测量进行修正

关于RTK-GPS可以参阅：
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Real_Time_Kinematic
[2]https://baike.baidu.com/item/RTK
[3]https://www.zhihu.com/question/24471733/answer/28676022
[4]http://www.sbsm.gov.cn/article/zszygx/chzs/chkp/ddcl/200912/20091200059052.shtml

localization/main.cc

照例先看看 localization文件夹下面最重要的文件main.cc 写了什么：

 
 
 
  
  #include "modules/common/apollo_app.h"
  
  #include "modules/localization/localization.h"
  
  APOLLO_MAIN(::apollo::localization::Localization)

结合common/apollo_app.h文件，上述代码一看便知是用于注册localization模块，并运行本模块。而本文件没有重写ApolloApp类就不能实例化，那么只能是localization.h文件重写了ApolloApp类。

localization/localization.h

 
 
 
  
  class Localization : public apollo::common::ApolloApp
  
  果然，Localization类继承了ApolloApp类，并重写了父类的纯虚函数接口。

重写的接口有:

 
 
 
  
  std::string Name() const override;
  
  模块名称

 
 
 
  
  apollo::common::Status Init() override;
  
  初始化步骤

 
 
 
  
  apollo::common::Status Start() override;
  
  模块执行内容

 
 
 
  
  void Stop() override;
  
  模块清理内容

以上全都是public访问权限。

本模块独有的 private函数有:

 
 
 
  
  void RegisterLocalizationMethods();
  
  工厂函数。注册RTK定位实例和CAMERA定位实例。

再看看localization.cc.cc文件源码：

 
 
 
  
  std::string Localization::Name() const {
     
     
  
    return FLAGS_localization_module_name;//模块名称
  
  }
  
  
  
  void Localization::RegisterLocalizationMethods() {
     
     
  
    localization_factory_.Register(//工厂函数。注册RTK定位方法的实例。
  
        LocalizationConfig::RTK,
  
        []() -> LocalizationBase* {
     
      return new RTKLocalization(); });
  
  
  
    localization_factory_.Register(
  
        LocalizationConfig::CAMERA,//工厂函数。注册CAMERA定位方法实例。
  
        []() -> LocalizationBase* {
     
      return new CameraLocalization(); });
  
  }
  
  
  
  Status Localization::Init() {
     
      //初始化操作，包括获取配置文件信息+注册定位方法实例
  
    RegisterLocalizationMethods();
  
    if (!apollo::common::util::GetProtoFromFile(FLAGS_localization_config_file,
  
                                                &config_)) {
     
     
  
      AERROR << "failed to load localization config file "
  
             << FLAGS_localization_config_file;
  
      return Status(ErrorCode::LOCALIZATION_ERROR,
  
                    "failed to load localization config file: " +
  
                        FLAGS_localization_config_file);
  
    }
  
  
  
    return Status::OK();
  
  }
  
  
  
  Status L