1. 项目结构设计
project/
├── config/ # 配置文件(定义 Scenario、Stage、Task 的映射)
├── src/
│ ├── base/ # 抽象基类定义
│ │ ├── scenario_base.h/.cpp
│ │ ├── stage_base.h/.cpp
│ │ └── task_base.h/.cpp
│ ├── scenarios/ # 不同样本架地图的 Scenario 实现
│ │ ├── map_a_scenario.cpp
│ │ └── map_b_scenario.cpp
│ ├── stages/ # 阶段(Stage)实现
│ │ ├── stage1.cpp
│ │ ├── stage2.cpp
│ │ └── ...
│ ├── tasks/ # 任务(Task)实现
│ │ ├── task1.cpp
│ │ ├── task2.cpp
│ │ └── ...
│ └── main.cpp # 入口逻辑
└── include/ # 头文件
2. 抽象基类定义
(1) Scenario 基类
// base/scenario_base.h
class ScenarioBase {public:virtual ~ScenarioBase() = default;// 初始化 Scenario(如加载配置、初始化 Stage 列表)virtual bool Init(const std::string& config_file) = 0;// 执行当前 Stage 的 Taskvirtual void Process() = 0;// 状态机切换接口:根据条件判断是否切换 Stage 或 Scenariovirtual ScenarioStatus UpdateStatus() = 0;// 获取当前 Stage 名称virtual std::string GetCurrentStageName() const = 0;protected:std::string name_; // Scenario 名称(如 MapA/MapB)std::vector<std::shared_ptr<StageBase>> stages_; // 当前 Scenario 的 Stage 列表size_t current_stage_index_ = 0; // 当前 Stage 的索引
};
(2) Stage 基类
// base/stage_base.h
class StageBase {public:virtual ~StageBase() = default;// 执行当前 Stage 的所有 Taskvirtual StageStatus Run() = 0;// 获取下一 Stage 名称(根据 Task 返回状态决定)virtual std::string NextStage() const = 0;// 获取 Stage 名称virtual std::string Name() const = 0;protected:std::string name_; // Stage 名称(如 Stage1/Stage2)std::vector<std::shared_ptr<TaskBase>> tasks_; // 当前 Stage 的 Task 列表
};
(3) Task 基类
// base/task_base.h
class TaskBase {public:virtual ~TaskBase() = default;// 执行单个 Task 的逻辑virtual TaskStatus Execute() = 0;// 获取 Task 名称virtual std::string Name() const = 0;
};
3. 状态机实现原理
(1) 状态定义
// base/status.h
enum class ScenarioStatus {SUCCESS, // 当前 Scenario 成功完成RUNNING, // 当前 Scenario 继续执行ERROR, // 当前 Scenario 出错TRANSITION // 需要切换到其他 Scenario
};enum class StageStatus {SUCCESS, // 当前 Stage 成功完成RUNNING, // 当前 Stage 继续执行ERROR // 当前 Stage 出错
};enum class TaskStatus {SUCCESS, // 当前 Task 成功完成RUNNING, // 当前 Task 继续执行ERROR // 当前 Task 出错
};
(2) 状态机切换逻辑
- Scenario 状态机:
- 在
UpdateStatus()
中根据感知数据(如样本架地图类型、任务完成状态)决定是否切换 Scenario。 - 示例:如果检测到地图类型从 MapA 切换为 MapB,则调用
SetScenario("MapB")
。
- 在
- Stage 状态机:
- 在
Run()
中依次执行所有 Task,根据 Task 返回的TaskStatus
决定是否继续或切换 Stage。 - 示例:如果某个 Task 返回
SUCCESS
,则执行下一个 Task;如果返回ERROR
,则触发 Scenario 的重规划。
- 在
4. 样本架地图的实现示例
(1) 地图 A 的 Scenario 实现
// scenarios/map_a_scenario.cpp
class MapAScenario : public ScenarioBase {public:std::string Name() const override { return "MapA"; }bool Init(const std::string& config_file) override {// 加载 Stage 列表(如 Stage1 -> Stage2)stages_.push_back(std::make_shared<Stage1>());stages_.push_back(std::make_shared<Stage2>());return true;}void Process() override {auto& current_stage = stages_[current_stage_index_];auto status = current_stage->Run();if (status == StageStatus::SUCCESS) {// 切换到下一 Stagecurrent_stage_index_++;} else if (status == StageStatus::ERROR) {// 触发 Scenario 重规划ResetStageIndex();}}ScenarioStatus UpdateStatus() override {// 根据感知数据判断是否需要切换 Scenarioif (CheckMapTypeChangedToB()) {return ScenarioStatus::TRANSITION;}return ScenarioStatus::RUNNING;}
};
(2) 地图 B 的 Scenario 实现
// scenarios/map_b_scenario.cpp
class MapBScenario : public ScenarioBase {public:std::string Name() const override { return "MapB"; }bool Init(const std::string& config_file) override {// 加载 Stage 列表(如 Stage3 -> Stage4)stages_.push_back(std::make_shared<Stage3>());stages_.push_back(std::make_shared<Stage4>());return true;}// ... 其他方法类似
};
5. 配置文件示例
# config/scenario_config.yaml
scenarios:- name: MapAstages:- name: Stage1tasks:- name: Task1- name: Task2- name: Stage2tasks:- name: Task3- name: MapBstages:- name: Stage3tasks:- name: Task4- name: Task5
6. 状态机管理器(主逻辑)
// main.cpp
int main() {// 1. 加载配置文件std::string config_file = "config/scenario_config.yaml";ScenarioConfig config = LoadScenarioConfig(config_file);// 2. 创建初始 Scenariostd::shared_ptr<ScenarioBase> current_scenario = CreateScenario("MapA");// 3. 初始化 Scenarioif (!current_scenario->Init(config_file)) {return -1;}// 4. 主循环while (true) {// 4.1 执行当前 Scenario 的 Stagecurrent_scenario->Process();// 4.2 更新 Scenario 状态auto status = current_scenario->UpdateStatus();if (status == ScenarioStatus::SUCCESS) {break;} else if (status == ScenarioStatus::TRANSITION) {// 切换到新的 Scenariostd::string new_scenario_name = GetNextScenarioName(); // 通过感知数据获取current_scenario = CreateScenario(new_scenario_name);current_scenario->Init(config_file);}}return 0;
}
7. 关键设计原则
解耦与扩展性:
- 通过抽象基类和工厂模式(
CreateScenario
)实现模块解耦。 - 新增 Scenario/Stage/Task 时无需修改现有代码,只需扩展配置文件和实现类。
- 通过抽象基类和工厂模式(
状态驱动:
- 每个组件(Scenario/Stage/Task)通过返回状态(SUCCESS/RUNNING/ERROR)驱动状态机切换。
配置化:
- 通过 YAML 文件定义 Scenario、Stage、Task 的映射关系,支持快速调整流程。
容错性:
- 每个 Stage/Task 的错误状态会触发上层重规划或降级策略。
8. 总结
- 架构层级:
Scenario → Stage → Task
,符合 Apollo 的分层设计。 - 状态机实现:通过
Status
枚举和NextStage()
方法实现动态切换。 - 灵活性:支持两种样本架地图的差异化处理,通过配置文件灵活扩展。
你可以根据实际需求补充具体的 Task 逻辑(如路径规划、障碍物避让等),并结合感知模块的数据驱动状态机切换。