Mobilitydev2019 10 31_slideshare

2019 © Tier IV, Inc. All rights reserved.
Webエンジニアが
自動運転企業でやっていること

今回のテーマ
・自動運転業界に興味はあるが、自分が貢献できることが不明
な人や
・自動運転に関わる技術について漠然と興味がある
といった人に向けて
・自動運転に関わる技術を広く説明する
ことで
・自動運転に関連する開発をイメージしてもらえるようになる

Agenda
・自己紹介
・ティアフォーについて
・Autowareについて
・ROSの紹介
・AutowareとWeb側との関わり
・Autoware開発に関わる周辺ツール
・まとめ

自己紹介
・森本潤一（もりもとじゅんいち）
・所属
株式会社ティアフォー技術本部エンジニア
・担当
車両配車周り
開発支援ツール
・ティアフォーに入るまでにやってきたこと
バックオフィス向けSaaSの新規開発・運用
自動運転の「じ」の字も無かった

ティアフォーに入った経緯
・面白そうな業界/サービスがあれば行ってみたい
・転職エージェントから自動運転の会社の紹介がきた
・面白そうだし話を聞いてみたい！
・けど、Webのことばっかりやってきた
自分が自動運転業界で何ができるんだろう？

ティアフォーに入った経緯
・けど、Webのことばっかりやってきた
自分が自動運転業界で何ができるんだろう？
・とりあえず話聞いてみよう ➡ 勢いで入社
・面白そうな業界/サービスがあれば行ってみたい
・転職エージェントから自動運転の会社の紹介がきた
・面白そうだし話を聞いてみたい！

株式会社ティアフォー (Tier IV, Inc.)
・自動運転ソフトウェアの開発（Autoware)
・自動運転技術を活用した物流サービスの開発
・近距離低速自動運転サービスの開発

Autoware
・自動運転OS
・車だけでなく、車いすやゴルフカートなどにも適用可能
・OSS戦略
国内外合わせて200社以上に使われている
1200人以上のエンジニアコミュニティ
先行他社に追いつき追い越すため
・オープン化による業界標準の確立を目指す
・2018年12月にAutoware Foundationを設立し、規模を拡大中
Autowareは、AWFの商標です

Autoware

Autoware搭載車両の例

Autowareの構成図

・AutowareはROSベース
・Robot Operation System
・最近はROS2に移行しつつある
・以下のような特徴を持つ
並列分散処理が簡単にできる
豊富な開発ツールやライブラリ
C++, Python, LISPなどが使える
商用利用可能
ROS

ROSノード
個別の処理毎にノードを複数起動し
ノード間のPub/Sub通信でデータのやり取りを行う

Pub/Sub通信
・Subscriberは購読したいトピックを登録しておく
・Publisherは任意のタイミングでトピックに対してメッセージを発行
・購読しているトピックの場合、Subscriberがメッセージを受信
Publisher Subscriber Subscriber
/hoge
/hoge
/fuga
✖
Topic

Pub/Sub通信
・Subscriberは購読したいトピックを登録しておく
・Publisherは任意のタイミングでトピックに対してメッセージを発行
・購読しているトピックの場合、Subscriberがメッセージを受信
カメラ信号認識歩行者検知
/images
/images
/images
Topic

ROSノード
・再利用性が高い
・分散処理を行うことが容易
ROSにはノード構成の可視化ツールもある（rqt_graph）
個別の処理毎にノードを複数起動し
ノード間のPub/Sub通信でデータのやり取りを行う

rqt_graph

AutowareのROSノード

ROSBAG
実際に動かした時のROSのトピックをタイムスタンプと共に保存
rosbag record topic1 topic2
保存したrosbagの再生も可能
rosbag play rosbag1
rosbagに保存されているトピックを再生することで
・同じ状況に対してアルゴリズムを変更して試してみたり
・トラブルが起きた時の周辺状況を再確認したり
といったことが可能

rviz
ROSに関する各種情報の可視化ツール

・Robot Operation System
・AutowareはROSベース
・最近はROS2に移行しつつある
・以下のような特徴を持つ
豊富な開発ツールやライブラリ
並列分散処理が簡単にできる
C++, Python, LISPなどが使える
商用利用可能
ROS
・Web側としては、ROSでやり取りされている情報に関りたい

rosbridge
・ROSメッセージを他のプロトコルにブリッジするROSモジュール
UDP, TCP, WebSocketなど
・Rosbridge経由でトピックをPublishすることで
Autowareのノードに情報を与えたり指示を出したり
・ROSトピックをrosbridge経由でSubscribeすることで
Autowareから情報を吸い上げる

rosbridge
Autowareとの通信が可能
AutowareからSubscribeする情報例
・現在の位置情報
・車両のステータス
AutowareにPublishする情報例
・車両の発進命令
・車両の走行ルート
➡ Webエンジニアの領域

AWS IoT Core
FMS Core
データフロー
rosbridge
AWS IoT Greengrass

AWS IoT
・デバイスとAWSをセキュアに双方向接続
・MQTTやHTTP1.1プロトコルを用いて通信
・ルールエンジンを用いてトリガー毎の動作を定義
・デバイスシャドウというクラウド上の仮想デバイスを持つ

AWS IoT Greengrass
・AWS IoTをデバイス側に拡張し、エッジコンピューティングを可能にする
・IoTデバイス上で動くローカルLambda
・オフラインで処理してからクラウドと同期も可能
・Greengrassのデーモンが起動している場合、クラウド側からデプロイ可能
・Greengrass CoreをOTAでアップデートが可能
・Cloud Watch Logsにログを流せる

rosbridgeとの接続

AWS IoT Core
FMS Core
Autoware FMS
rosbridge
AWS IoT Greengrass

Autoware FMS
Autowareで動く自動運転車両の運行管理システム
以下のような機能を持つ
・モニタリング
・スケジューリング
・経路計画
・運行管理実績管理
Step 1
呼び出し
Step 2
迎
車
乗車
走
行
Step 3
降車

Autoware FMS
大まかな流れ
・Autoware起動
・位置情報をクラウド側で受け取り、車両がどこにいるかを判定
・目的地に応じてルートを生成し、Autowareに送信
・Autowareの状態（ステート）を見つつ、走行予定を管理
・走行可能になったら発車命令を送信
・走行が完了したら次のルートを送信
・現在の状態をWebの管理画面に表示

Autoware FMSコンソール
・車両の位置や状態のモニタリング
・エラーやオフラインになった時の通知
・走行予定や実績の確認

全体アーキテクチャ
車載アプリ
バス停アプリ
FMS Core FMS API
Ｚｚ
Autoware Calls API
Message Broker Bus Stop
Status
Vehicle
Status
FMS
Maps
PCD Map Vector Map Route Search
車両
AWS Cloud
WebRTCWeb App
Calls
Drive
Amazon API
Gateway
IoT shadow IoT shadow

FMS Core FMS API
Ｚｚ
Autoware Calls API
Message Broker Bus Stop
Status
Vehicle
Status
FMS
Maps
PCD Map Vector Map Route Search
車両
AWS Cloud
WebRTCWeb App
Calls
Drive
Amazon API
Gateway
IoT shadow IoT shadow
全体アーキテクチャ
他社製アプリ

清水建設様との協業例
https://www.shimz.co.jp/company/about/news-release/2019/2019022.html
https://mobile.twitter.com/Shimizu_now/status/1185030271625678848

清水建設様との協業例
FMSのAPIの提供
・車両の位置
・目的地指定
・車両の状態
・発車命令
ティアフォー
FMSのAPIの利用
・アプリに車両位置を表示
・アプリからの目的地指定
・ユーザーが特定位置に来たら発車
・乗り込んだら車載アプリで発車
清水建設様

自動運転に関わるWebサービス
・自動運転開発のためのツール
・車両に関わるサービス
ルート生成, 配車, 監視など
遠隔運転

自動運転開発のためのツール
ソフト開発は「ツールとインフラが9割」、トヨタの先行開発会社が重視すること
https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1901/31/news064.html
引用元)

ツールとは？
・マップエディター
・シミュレータ
・ラベリングツール
・ログの分析ツール
・設定を手軽にするためのGUI
etc

マップエディター
・自動運転で使用する地図を作成する

自動運転で使用する地図とは
・Point Cloud Map（PCD）: 自己位置推定に用いる点群3D地図
・Vector Map: 交通ルールや信号機など、走行中に参照する情報を持つ地図

Point Cloud Map
自己位置推定に用いる点群地図

Point Cloud Mapを利用した自己位置推定

Vector Map
交通ルールや信号機など、走行中に参照する情報を持つ地図

Vector Mapのフォーマット
最新のAutowareではLanelet2というフォーマットを採用

Lanelet2の概要
・OSM形式のxmlフォーマットに則った形で定義された地図フォーマット
・OSMで培われたデータやツールを活かすことができる
・要素の種類が少なく、概念としては覚えやすい
・各要素に任意の key-valueを付与することができ、拡張性が高い
Open Street Map: 自由に利用/編集できる世界地図

Lanelet2の概要
点とその座標
Laneletの境界、信号、その他オブジェクトを表す線
LineStringに挟まれた領域。車線など
LineStringによる閉領域。駐車場など
LineStringに挟まれた領域。注視する区域の指定など
他オブジェクトに関連付けて交通ルールを定義する

マップエディター
・PCDの読み込み
・VectorMapの作成編集（Lanelet2）
・Waypoint（Autowareが追従して走る点）の作成編集
自動運転で使用する地図を作成/編集する

マップエディター要件例
自動運転で使用する地図を作成する
・PCDの読み込み
容量が大きいのでメモリ管理が必要
ある程度の高さまでの点群表示にしたい
etc
・点、直線、エリアの作成編集
重なっている部分の選択で工夫が必要
間違って削除した後に復帰したい
etc

まとめ
Webエンジニアも自動運転に関してできることはたくさんある
むしろ、自動運転と絡めたどんなサービスを作るか、がビジネス的にも重要
・現在の位置情報をブラウザに表示したり
・車両のステータスを監視したり
・車両に発車命令を出したり
・車両に走行ルートを送ったり
自動運転車両に直接関わらない周辺ツールの需要もたくさんある
クルマのスマホ化と言われたりする

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