VINS_MONO视觉导航算法【三】ROS基础知识介绍

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说明

这是第三篇，这一部分介绍一些ROS的基础概念，方便后面理解VINS_Mono代码。

ROS

launch文件

*.launch 文件是 ROS（Robot Operating System）中的一种 XML 文件，用于描述和配置多个节点、参数以及其他 ROS 系统组件。通过 *.launch 文件，可以一次性启动多个节点，并设置各种参数，从而简化了复杂系统的启动和配置过程。下面是关于 *.launch 文件的详细解释：

基本概念

定义

.launch 文件: 是一种 XML 文件，用于描述和配置 ROS 系统中的节点、参数、话题、服务等。

roslaunch 命令: 用于启动 *.launch 文件中定义的节点和配置。

用途

启动多个节点: 可以同时启动多个节点，而不需要在多个终端中分别运行 rosrun 命令。

设置参数: 可以在启动文件中设置节点的参数，这些参数会被加载到参数服务器中。

命名空间管理: 可以使用命名空间来组织和隔离节点，避免命名冲突。

重映射话题和服务: 可以在启动文件中重映射话题和服务的名称，使节点之间的通信更加灵活。

嵌套启动文件: 可以在一个启动文件中包含其他启动文件，实现模块化配置。

文件结构

根标签

: 是 *.launch 文件的根标签，所有其他标签都必须包含在这个标签内。

常用标签

<node>

描述: 用于启动一个 ROS 节点。在 *.launch 文件中，节点通过 标签来定义。每个节点代表一个独立的 ROS 进程，可以执行特定的任务，如传感器数据处理、导航算法等。

常用属性:

pkg: 节点所在的功能包名称。

type: 节点的可执行文件名称。

name: 节点启动时的名称。

args: 传递给节点的命令行参数。

output: 控制节点的日志输出，可以是 “screen”（输出到终端）或 “log”（输出到日志文件）。

respawn: 如果节点退出，是否自动重启，可以是 “true” 或 “false”。

required: 如果节点退出，是否终止其他节点，可以是 “true” 或 “false”。

ns: 节点的命名空间。

示例：

<node pkg="my_robot" type="navigation_node" name="nav_node" output="screen"><param name="target_location" value="room_1" ><remap from="odom" to="base_odom" ></node>

• pkg=“my_robot”: 节点所在的包名是 my_robot。
• type=“navigation_node”: 节点的可执行文件名是 navigation_node。
• name=“nav_node”: 节点启动时的名称是 nav_node。
• output=“screen”: 节点的日志输出到终端。
• : 设置节点的参数。
• : 重映射话题。

<param>

描述: 用于设置参数服务器中的参数。

常用属性:

name: 参数的名称。

value: 参数的值。

type: 参数的类型，可以是 “string”, “int”, “float”, “bool”, “yaml” 等。

textfile: 从文本文件中读取参数值。

binfile: 从二进制文件中读取参数值。

command: 通过命令行命令生成参数值。

<rosparam>

描述: 用于从 YAML 文件中加载参数到参数服务器，或从参数服务器中删除参数。

常用属性:

command: 操作类型，可以是 “load”, “dump”, “delete”。

file: YAML 文件的路径。

param: 参数的名称。

<remap>

描述: 用于重映射话题或服务的名称。

常用属性:

from: 原始名称。

to: 新名称。

<include>

描述: 用于包含其他启动文件。

常用属性:

file: 要包含的启动文件的路径。

<arg>

描述: 用于定义启动文件中的变量。

常用属性:

name: 变量的名称。

default: 变量的默认值。

value: 变量的值（如果在命令行中指定了值，则使用命令行中的值）。

<group>

描述: 用于将一组节点或配置项组织在一起。

常用属性:

ns: 组的命名空间。

if: 条件属性，如果条件为真，则执行组内的内容。

unless: 条件属性，如果条件为假，则执行组内的内容。

示例

基本示例

<launch><!-- 定义一个参数 --><param name="max_velocity" value="1.0" ><!-- 启动一个节点 --><node pkg="my_robot" type="navigation_node" name="nav_node" output="screen"><!-- 设置节点的参数 --><param name="target_location" value="room_1" ><!-- 重映射话题 --><remap from="odom" to="base_odom" ></node><!-- 包含另一个启动文件 --><include file="$(find my_robot)/launch/sensors.launch" ></launch>

嵌套示例

<launch><!-- 定义一个变量 --><arg name="use_sim_time" default="false" ><!-- 使用变量 --><param name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)" ><!-- 启动一个节点组 --><group ns="robot1"><node pkg="my\_robot" type="navigation\_node" name="nav\_node" output="screen"><param name="target\_location" value="room\_1" /></node><node pkg="my_robot" type="navigation_node" name="nav_node" output="screen"><param name="target_location" value="room_1" ></node></group><!-- 启动另一个节点组 --><group ns="robot2" if="$(arg use_sim_time)"><node pkg="my\_robot" type="navigation\_node" name="nav\_node" output="screen"><param name="target\_location" value="room\_2" /></node></group></launch>

使用方法

启动 *.launch 文件

roslaunch package_name launch_file_name.launchpackage_name: 节点所在的功能包名称。launch_file_name: 启动文件的名称。

传递参数

roslaunch package_name launch_file_name.launch arg_name:=arg_valuearg_name: 变量的名称。arg_value: 变量的值。

总结

*.launch 文件是 ROS 中非常重要的配置文件，通过它可以方便地管理和启动多个节点，设置参数，重映射话题和服务，以及嵌套其他启动文件。合理使用 *.launch 文件可以大大提高开发效率，简化复杂系统的启动和配置过程。

ROS topic

在 ROS（Robot Operating System）中，topic 是一种通信机制，用于节点之间的异步消息传递。通过 topic，多个节点可以发布和订阅消息，实现数据的共享和交换。以下是关于 ROS topic 的详细解释：

Topic 的基本概念

发布者（Publisher）：

发布者是向特定 topic 发送消息的节点。一个发布者可以向多个 topic 发布消息，但通常情况下，一个发布者只向一个 topic 发布消息。

订阅者（Subscriber）：

订阅者是从特定 topic 接收消息的节点。一个订阅者可以订阅多个 topic，但通常情况下，一个订阅者只订阅一个 topic。

消息（Message）：

消息是发布者和订阅者之间传递的数据单元。每条消息都有一个特定的数据结构，这个结构由 ROS 消息类型（如 std_msgs/String、sensor_msgs/Image 等）定义。

Topic 的工作原理

注册：

当一个节点启动时，它会向 ROS 主节点（master node）注册自己作为一个发布者或订阅者，并指定它所发布的或订阅的 topic。

发现：

主节点维护一个所有注册节点的列表，并将这些信息提供给其他节点。当一个订阅者节点启动时，它会向主节点查询是否有发布者节点正在发布它感兴趣的 topic。如果有，主节点会将发布者的地址提供给订阅者。

连接：

订阅者节点会直接与发布者节点建立 TCP/IP 连接，以便接收消息。这种连接是点对点的，不经过主节点。

消息传递：

发布者节点通过已建立的连接将消息发送给订阅者节点。订阅者节点接收到消息后，可以对其进行处理。

常用命令

列出所有活动 topic： rostopic list查看某个 topic 的消息类型： rostopic type /topic_name查看某个 topic 的消息内容： rostopic echo /topic_name发布消息到某个 topic： rostopic pub /topic_name std_msgs/String "data: 'Hello, World!'"查看某个 topic 的频率： rostopic hz /topic_name

示例

假设有一个发布者节点发布 /chatter topic 的字符串消息，一个订阅者节点订阅该 topic 并打印接收到的消息。

发布者节点代码示例（Python）

#!/usr/bin/env pythonimport rospyfrom std_msgs.msg import Stringdef talker():pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)rospy.init_node('talker', anonymous=True)rate = rospy.Rate(1)  # 1 Hzwhile not rospy.is_shutdown():hello_str = "Hello, World! %s" % rospy.get_time()rospy.loginfo(hello_str)pub.publish(hello_str)rate.sleep()pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)rospy.init_node('talker', anonymous=True)rate = rospy.Rate(1)  # 1 Hzwhile not rospy.is_shutdown():hello_str = "Hello, World! %s" % rospy.get_time()rospy.loginfo(hello_str)pub.publish(hello_str)rate.sleep()if name == 'main':try:talker()except rospy.ROSInterruptException:pass

订阅者节点代码示例（Python）

#!/usr/bin/env pythonimport rospyfrom std_msgs.msg import Stringdef callback(data):rospy.loginfo(rospy.get_caller_id() + " I heard %s", data.data)def listener():rospy.init_node('listener', anonymous=True)rospy.Subscriber("chatter", String, callback)rospy.spin()if name == 'main':listener()

总结

ROS topic 是一种轻量级、高效的通信机制，适用于节点之间的异步消息传递。通过发布者和订阅者的模式，ROS topic 实现了数据的解耦和灵活的通信架构。熟悉如何使用 topic 和相关的命令行工具，可以帮助开发者更好地管理和调试 ROS 系统。

ROS常用命令

rosrun

描述: 用于启动单个 ROS 节点。

语法:

rosrun package_name executable_name

示例:

rosrun my_robot navigation_node

用途: 主要用于调试和测试单个节点。

roslaunch

描述: 用于启动 *.launch 文件，可以同时启动多个节点，并设置参数、重映射话题等。

语法:

roslaunch package_name launch_file_name.launch

示例:

roslaunch my_robot navigation.launch

用途: 适用于启动复杂的系统，包含多个节点和参数配置。

rosbag

rosbag 是 ROS（Robot Operating System）中一个非常重要的命令行工具，用于记录和回放ROS话题消息。它主要用于数据采集、测试和回放，帮助开发者收集和分析机器人在实际运行中的数据。

主要功能

记录数据：

使用 rosbag record 命令可以记录指定的话题数据到一个文件中。

例如，记录所有话题的数据：

rosbag record -a

记录特定话题的数据：

rosbag record /topic1 /topic2

回放数据：

使用 rosbag play 命令可以回放记录的数据文件。

例如，回放一个数据文件：

rosbag play my_bag_file.bag

控制回放速度：

rosbag play my_bag_file.bag --rate=0.5 # 慢速回放

查看数据：

使用 rosbag info 命令可以查看数据文件的信息，包括话题列表、消息数量等。

例如，查看数据文件的信息：

rosbag info my_bag_file.bag

转换数据：

使用 rosbag filter 命令可以过滤和转换数据文件。

例如，过滤出特定话题的消息：

rosbag filter input.bag output.bag “topic == ‘/topic1’”

roscore

启动 ROS 核心节点，它是所有 ROS 节点通信的基础。

例如：

roscore

rosnode

查看和管理 ROS 节点。

例如，列出所有活动节点：

rosnode list

查看节点的信息：

rosnode info /node_name

rostopic

查看和管理 ROS 话题。

例如，列出所有活动话题：

rostopic list

查看某个话题的消息类型：

rostopic type /topic_name

发布消息到某个话题：

rostopic pub /topic_name std_msgs/String “data: ‘Hello, World!’”

查看某个话题的消息内容：

rostopic echo /topic_name

rosservice

查看和管理 ROS 服务。

例如，列出所有活动服务：

rosservice list

查看某个服务的服务类型：

rosservice type /service_name

调用某个服务：

rosservice call /service_name “request_data”

rosparam

查看和管理 ROS 参数服务器上的参数。

例如，列出所有参数：

rosparam list

设置参数：

rosparam set /param_name value

获取参数：

rosparam get /param_name

rqt

ROS 的图形用户界面工具，提供了多种插件用于可视化和调试ROS系统。

例如，启动 rqt：

rqt

ros::spin()

ros::spin(); 是 ROS（Robot Operating System）中的一个函数调用，用于启动一个循环，不断处理接收到的消息和服务请求。这是 ROS 节点的标准入口点之一，通常用于节点的主循环中。以下是详细的解释：

功能

消息处理：

ros::spin(); 会进入一个无限循环，监听并处理订阅的 topic 上的消息。

它会调用所有已注册的回调函数，处理接收到的消息。

服务请求处理：

如果节点提供了服务（services），ros::spin(); 也会处理这些服务请求。

定时器处理：

如果节点中有定时器（timers），ros::spin(); 也会处理定时器的回调。

使用场景

单线程节点：对于大多数简单的 ROS 节点，使用 ros::spin(); 是最常见的方式。它会阻塞当前线程，直到节点被关闭。

多线程节点：如果需要更细粒度的控制，可以使用 ros::spinOnce(); 结合自定义的循环来实现多线程处理。

示例

以下是一个简单的 ROS 节点示例，展示了如何使用 ros::spin();：

#include <ros/ros.h>#include <sensor_msgs/Image.h>// 回调函数，处理接收到的图像消息void imageCallback(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg){// 处理图像消息ROS_INFO("Received an image with timestamp: %f", msg->header.stamp.toSec());}int main(int argc, char **argv){// 初始化 ROS 节点ros::init(argc, argv, "image_subscriber");// 创建节点句柄ros::NodeHandle nh;// 订阅图像话题ros::Subscriber sub = nh.subscribe("camera/image_raw", 1, imageCallback);// 进入消息处理循环ros::spin();return 0;}

解释

初始化节点：

ros::init(argc, argv, “image_subscriber”); 初始化 ROS 节点，节点名称为 image_subscriber。

创建节点句柄：

ros::NodeHandle nh; 创建一个节点句柄，用于订阅话题、发布消息等。

订阅话题：

ros::Subscriber sub = nh.subscribe(“camera/image_raw”, 1, imageCallback); 订阅名为 camera/image_raw 的话题，并指定回调函数 imageCallback 处理接收到的消息。

进入消息处理循环：

ros::spin(); 进入消息处理循环，监听并处理订阅的话题上的消息。

替代方案

ros::spinOnce();：

如果需要在主循环中进行其他操作，可以使用 ros::spinOnce(); 结合自定义的循环。

示例：

int main(int argc, char **argv)
{ros::init(argc, argv, "image_subscriber");ros::NodeHandle nh;ros::Subscriber sub = nh.subscribe("camera/image_raw", 1, imageCallback);while (ros::ok()){// 处理一次消息ros::spinOnce();// 其他操作// ...// 控制循环频率ros::Rate loop_rate(10); // 10 Hzloop_rate.sleep();}return 0;ros::init(argc, argv, "image_subscriber");ros::NodeHandle nh;ros::Subscriber sub = nh.subscribe("camera/image_raw", 1, imageCallback);while (ros::ok()){// 处理一次消息ros::spinOnce();// 其他操作// ...// 控制循环频率ros::Rate loop_rate(10); // 10 Hzloop_rate.sleep();}return 0;}

在这个示例中，ros::spinOnce(); 会在每次循环中处理一次消息，然后执行其他操作，最后通过 ros::Rate 控制循环频率。

总结

ros::spin(); 是一个简单而强大的函数，适用于大多数单线程的 ROS 节点。它会持续监听并处理消息，直到节点被关闭。如果你需要更细粒度的控制，可以考虑使用 ros::spinOnce(); 结合自定义的循环。

ros::NodeHandle

ros::NodeHandle 是ROS（Robot Operating System）中的一个核心类，用于管理ROS节点的各种资源，包括创建发布者（publishers）、订阅者（subscribers）、服务客户端和服务服务器等。ros::NodeHandle 对象是每个ROS节点的主要入口点，提供了许多方法来与ROS系统进行交互。

主要功能

创建发布者：

使用 advertise<>() 方法创建发布者，用于发布消息到特定的话题。

创建订阅者：

使用 subscribe<>() 方法创建订阅者，用于订阅特定话题的消息。

创建服务客户端：

使用 serviceClient<>() 方法创建服务客户端，用于调用服务。

创建服务服务器：

使用 advertiseService<>() 方法创建服务服务器，用于处理服务请求。

获取参数：

使用 getParam()、param() 等方法获取节点的参数。

设置参数：

使用 setParam() 方法设置节点的参数。

私有命名空间：

使用 ros::NodeHandle nh(“~”) 创建一个私有命名空间的节点句柄，用于访问节点私有的参数。

示例代码

以下是一个简单的示例，展示了如何使用 ros::NodeHandle 创建发布者和订阅者：

#include <ros/ros.h>#include <std_msgs/String.h>// 回调函数，处理接收到的消息void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg){ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());}int main(int argc, char **argv){// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "example_node");// 创建ROS节点句柄ros::NodeHandle nh;// 创建发布者，发布字符串消息到 "chatter" 话题ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);// 创建订阅者，订阅 "chatter" 话题的字符串消息ros::Subscriber chatter_sub = nh.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);// 主循环ros::Rate loop_rate(10);  // 10 Hzint count = 0;while (ros::ok()){// 创建消息std_msgs::String msg;std::stringstream ss;ss << "hello world " << count;msg.data = ss.str();// 发布消息chatter_pub.publish(msg);// 处理ROS回调函数ros::spinOnce();// 控制主循环的频率loop_rate.sleep();++count;}return 0;}

详细解释

初始化ROS节点：

ros::init(argc, argv, “example_node”);

初始化ROS节点，传递命令行参数和节点名称。

创建ROS节点句柄：

ros::NodeHandle nh;

创建一个 ros::NodeHandle 对象，用于管理节点的资源。

创建发布者：

ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>(“chatter”, 1000);

使用 advertise<>() 方法创建一个发布者，发布 std_msgs::String 类型的消息到 chatter 话题，队列大小为1000。

创建订阅者：

ros::Subscriber chatter_sub = nh.subscribe(“chatter”, 1000, chatterCallback);

使用 subscribe<>() 方法创建一个订阅者，订阅 chatter 话题的 std_msgs::String 类型的消息，并指定回调函数 chatterCallback。

回调函数：

void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg){ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());}

回调函数 chatterCallback 处理接收到的消息，并打印消息内容。

主循环：

ros::Rate loop_rate(10);  // 10 Hzint count = 0;while (ros::ok()){// 创建消息std_msgs::String msg;std::stringstream ss;ss << "hello world " << count;msg.data = ss.str();// 发布消息chatter_pub.publish(msg);// 处理ROS回调函数ros::spinOnce();// 控制主循环的频率loop_rate.sleep();++count;}

主循环中创建消息并发布，处理ROS回调函数，并控制主循环的频率。

advertise

在ROS（Robot Operating System）中，n.advertise<>() 是一个用于创建发布者（publisher）的方法。这个方法属于 ros::NodeHandle 类，用于声明一个节点将要发布某个话题的消息。

语法和参数

ros::Publisher advertise(const std::string& topic, uint32_t queue_size, bool latch = false);

参数说明

topic (const std::string& topic):

话题名称，用于标识发布的消息流。例如 “imu_propagate”。

queue_size (uint32_t queue_size):

消息队列的大小。这是发布者内部用于缓冲消息的队列大小。如果消息生成速度快于消息传输速度，队列可以暂时存储多余的消息，防止消息丢失。

latch (bool latch = false):

是否启用消息缓存（可选参数，默认为 false）。如果设置为 true，则最后一条消息会被缓存，新订阅者订阅时会立即收到这条消息，而不需要等待新的消息发布。

示例

ros::Publisher pub_latest_odometry = n.advertise<nav_msgs::Odometry>(“imu_propagate”, 1000);

详细解释

创建发布者对象：

n 是一个 ros::NodeHandle 对象，用于管理ROS节点的各种资源。

advertise<>() 方法创建一个发布者对象，并将其赋值给 pub_latest_odometry 变量。

指定消息类型：

<nav_msgs::Odometry> 是模板参数，指定了发布者将要发布的消息类型。在这个例子中，消息类型是 nav_msgs::Odometry。

指定话题名称：

“imu_propagate” 是话题名称，表示发布的消息将通过这个话题进行传输。

指定队列大小：

1000 是消息队列的大小，表示发布者内部可以缓存最多1000条消息。

subscribe

subscribe<>() 方法是ROS（Robot Operating System）中 ros::NodeHandle 类的一个重要方法，用于创建订阅者（subscriber）。通过订阅者，节点可以接收来自特定话题的消息。订阅者会在每次接收到新消息时调用指定的回调函数。

语法和参数

subscribe(const std::string& topic, uint32_t queue_size, void(*fp)(M const&), const boost::shared_ptr& obj, const TransportHints& transport_hints = TransportHints());

参数说明

topic (const std::string& topic):

话题名称，用于标识订阅的消息流。例如 “chatter”。

queue_size (uint32_t queue_size):

消息队列的大小。这是订阅者内部用于缓冲接收到的消息的队列大小。如果消息生成速度快于消息处理速度，队列可以暂时存储多余的消息，防止消息丢失。

fp (void(*fp)(M const&)):

回调函数指针，用于处理接收到的消息。M 是消息类型，例如 std_msgs::String。

obj (const boost::shared_ptr& obj):

回调函数所属的对象。如果你的回调函数是类的成员函数，需要传递一个指向该对象的智能指针。

transport_hints (const TransportHints& transport_hints = TransportHints()):

传输提示（可选参数），用于指定传输方式，例如TCP或UDP。默认情况下，使用系统的默认传输方式。

示例代码

以下是一个完整的示例，展示了如何使用 subscribe<>() 创建订阅者并处理接收到的消息。

示例代码

#include <ros/ros.h>#include <std_msgs/String.h>// 回调函数，处理接收到的消息void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg){ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());}int main(int argc, char **argv){// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "example_subscriber");// 创建ROS节点句柄ros::NodeHandle nh;// 创建订阅者，订阅 "chatter" 话题的字符串消息ros::Subscriber sub = nh.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);// 主循环ros::spin();return 0;}

详细解释

初始化ROS节点：

ros::init(argc, argv, “example_subscriber”);

初始化ROS节点，传递命令行参数和节点名称。

创建ROS节点句柄：

ros::NodeHandle nh;

创建一个 ros::NodeHandle 对象，用于管理节点的资源。

创建订阅者：

ros::Subscriber sub = nh.subscribe(“chatter”, 1000, chatterCallback);

使用 subscribe<>() 方法创建一个订阅者，订阅 chatter 话题的 std_msgs::String 类型的消息，队列大小为1000，并指定回调函数 chatterCallback。

回调函数：

void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg){ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());}

回调函数 chatterCallback 处理接收到的消息，并打印消息内容。

主循环：

ros::spin();

使用 ros::spin() 进入主循环，处理所有的回调函数。ros::spin() 会一直阻塞，直到节点关闭。

成员函数作为回调函数

如果你的回调函数是类的成员函数，需要传递一个指向该对象的智能指针。以下是一个示例：

示例代码

#include <ros/ros.h>#include <std_msgs/String.h>class ExampleSubscriber{public:// 构造函数ExampleSubscriber(){// 创建ROS节点句柄ros::NodeHandle nh;// 创建订阅者，订阅 "chatter" 话题的字符串消息sub = nh.subscribe("chatter", 1000, &ExampleSubscriber::chatterCallback, this);}// 回调函数，处理接收到的消息void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg){ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());}private:ros::Subscriber sub;};int main(int argc, char **argv){// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "example_subscriber");// 创建订阅者对象ExampleSubscriber example_subscriber;// 主循环ros::spin();return 0;}

详细解释

构造函数：

ExampleSubscriber(){// 创建ROS节点句柄ros::NodeHandle nh;// 创建订阅者，订阅 "chatter" 话题的字符串消息sub = nh.subscribe("chatter", 1000, &ExampleSubscriber::chatterCallback, this);}

在构造函数中创建ROS节点句柄，并使用 subscribe<>() 方法创建订阅者，订阅 chatter 话题的 std_msgs::String 类型的消息，队列大小为1000，并指定成员函数 chatterCallback 作为回调函数，同时传递 this 指针。

成员函数作为回调函数：

void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg){ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());}

成员函数 chatterCallback 处理接收到的消息，并打印消息内容。

ros::Publisher

ros::Publisher 是ROS（Robot Operating System）中的一个类，用于发布消息到特定的话题。通过 ros::Publisher，你可以将数据发送到其他节点订阅的同一个话题，从而实现节点之间的通信。

主要功能

发布消息：

使用 publish() 方法将消息发布到指定的话题。

检查是否有订阅者：

使用 getNumSubscribers() 方法检查当前话题是否有订阅者。

获取话题名称：

使用 getTopic() 方法获取当前发布者的话题名称。

创建和使用 ros::Publisher

创建发布者

创建发布者通常通过 ros::NodeHandle 的 advertise<>() 方法完成。以下是创建发布者的步骤：

初始化ROS节点：

ros::init(argc, argv, “example_node”);

创建ROS节点句柄：

ros::NodeHandle nh;

创建发布者：

ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>(“chatter”, 1000);

发布消息

使用 publish() 方法发布消息：

std_msgs::String msg;

msg.data = “Hello, World!”;

chatter_pub.publish(msg);

示例代码

以下是一个完整的示例，展示了如何创建和使用 ros::Publisher：

#include <ros/ros.h>#include <std_msgs/String.h>int main(int argc, char **argv){// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "example_publisher");// 创建ROS节点句柄ros::NodeHandle nh;// 创建发布者，发布字符串消息到 "chatter" 话题ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);// 主循环ros::Rate loop_rate(10);  // 10 Hzint count = 0;while (ros::ok()){// 创建消息std_msgs::String msg;std::stringstream ss;ss << "hello world " << count;msg.data = ss.str();// 发布消息chatter_pub.publish(msg);// 输出发布信息ROS_INFO("Published: %s", msg.data.c_str());// 处理ROS回调函数ros::spinOnce();// 控制主循环的频率loop_rate.sleep();++count;}return 0;}

详细解释

初始化ROS节点：

ros::init(argc, argv, “example_publisher”);

初始化ROS节点，传递命令行参数和节点名称。

创建ROS节点句柄：

ros::NodeHandle nh;

创建一个 ros::NodeHandle 对象，用于管理节点的资源。

创建发布者：

ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>(“chatter”, 1000);

使用 advertise<>() 方法创建一个发布者，发布 std_msgs::String 类型的消息到 chatter 话题，队列大小为1000。

主循环：

ros::Rate loop_rate(10);  // 10 Hzint count = 0;while (ros::ok()){// 创建消息std_msgs::String msg;std::stringstream ss;ss << "hello world " << count;msg.data = ss.str();// 发布消息chatter_pub.publish(msg);// 输出发布信息ROS_INFO("Published: %s", msg.data.c_str());// 处理ROS回调函数ros::spinOnce();// 控制主循环的频率loop_rate.sleep();++count;}

在主循环中，创建消息并发布，输出发布信息，处理ROS回调函数，并控制主循环的频率。

其他常用方法

检查是否有订阅者：

int num_subscribers = chatter_pub.getNumSubscribers();if (num_subscribers > 0){ROS_INFO("There are %d subscribers to the topic.", num_subscribers);}

获取话题名称：

std::string topic_name = chatter_pub.getTopic();

ROS_INFO(“Topic name: %s”, topic_name.c_str());

RViz

RViz （Robot Visualization）是 Robot Operating System (ROS) 中的一款强大的三维可视化工具，广泛用于机器人系统的开发和调试。它可以帮助开发者以图形化的方式查看和分析机器人模型、传感器数据、环境地图等多种类型的数据。通过 RViz，用户可以直观地了解机器人的状态和行为，从而提高开发和调试的效率。

RViz 的主要特点

可视化机器人模型:

RViz 可以加载和显示机器人的三维模型，并根据实际的关节状态进行动态更新。这使得用户能够直观地了解机器人的外观和姿态。12

显示传感器数据:

RViz 可以接收和显示来自机器人传感器（如激光雷达、摄像头、IMU 等）的数据。用户可以实时查看和分析传感器数据，帮助理解机器人周围的环境。16

生成导航地图:

RViz 可以通过接收来自 SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）或其他建图算法的数据，生成并显示机器人所在环境的二维或三维地图。16

调试运动规划:

RViz 可以显示机器人的路径规划结果，并提供交互式界面来调试和优化运动规划算法。用户可以可视化虚拟路径、障碍物和碰撞检测等信息。16

可定制性:

RViz 提供了丰富的配置选项，允许用户按照自己的需求自定义界面布局、可视化对象和颜色风格等。用户可以根据实际情况进行个性化设置，以满足特定的可视化需求。16

RViz 的使用

启动 RViz

RViz 可以通过命令行启动，通常需要先启动 ROS 核心节点 roscore，然后再启动 RViz。启动命令如下：

roscore

rosrun rviz rviz

加载配置文件

RViz 支持加载配置文件，这些文件包含了 RViz 的初始设置，如显示的内容、参数配置等。配置文件通常以 .rviz 为扩展名。在启动 RViz 时，可以通过 -d 参数指定配置文件的路径：

rosrun rviz rviz -d path/to/config_file.rviz

示例中的 RViz 配置

在你提供的 *.launch 文件中，RViz 的启动配置如下：

<launch><node name="rvizvisualisation" pkg="rviz" type="rviz" output="log" args="-d $(find vins_estimator)/../config/vins_rviz_config.rviz" ></launch>

解释

标签: 用于定义一个 ROS 节点。

name=“rvizvisualisation”: 节点的名称为 rvizvisualisation。

pkg=“rviz”: 节点所在的包名是 rviz。

type=“rviz”: 节点的可执行文件名是 rviz。

output=“log”: 节点的日志输出到日志文件。

args=“-d $(find vins_estimator)/…/config/vins_rviz_config.rviz”: 传递给节点的命令行参数，用于指定 RViz 配置文件的路径。

$(find vins_estimator): 这是一个 ROS 变量，用于查找 vins_estimator 包的路径。

/…/config/vins_rviz_config.rviz: 从 vins_estimator 包的路径向上一级目录，然后进入 config 文件夹，找到 vins_rviz_config.rviz 配置文件。

总结

RViz 是 ROS 中一个非常强大的三维可视化工具，通过它可以直观地查看和分析机器人系统的各种数据。通过 *.launch 文件，可以方便地启动 RViz 并加载预设的配置文件，从而快速进入开发和调试状态。在你的示例中，rvizvisualisation 节点启动时会加载 vins_rviz_config.rviz 配置文件，确保 RViz 以预设的显示效果启动。17

EVO

EVO（Evaluation of Visual Odometry / SLAM）是一款开源软件工具，专门用于评估视觉里程计（Visual Odometry, VO）和同时定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping, SLAM）系统的性能。EVO 提供了一套完整的评估框架，包括数据处理、结果可视化以及多种评价指标计算等功能，适用于研究人员和工程师对不同VO/SLAM算法的性能进行比较和分析。

EVO的主要功能

多格式支持：

EVO 支持多种数据格式，包括但不限于 TUM RGB-D 数据集格式、Kitti 数据集格式、Euroc MAV 数据集格式等，这使得它能够兼容不同的实验数据源。

丰富的评价指标：

EVO 提供了多种评价指标，如绝对轨迹误差（ATE）、相对位姿误差（RPE）等，这些指标能够从不同角度评估VO/SLAM系统的精度和稳定性。

灵活的结果可视化：

EVO 具有强大的结果可视化功能，可以生成轨迹对比图、误差分布图等多种图表，帮助用户直观地理解评估结果。

命令行接口和Python API：

EVO 不仅提供了命令行工具，还提供了Python API，这使得用户可以在脚本中集成EVO的功能，实现自动化评估流程。

易于扩展：

EVO 的设计考虑到了灵活性和可扩展性，用户可以根据需要添加新的数据格式支持或自定义评估指标。

使用EVO进行性能测试的基本步骤

准备数据：

准备好待评估的VO/SLAM系统的输出数据，通常是估计的轨迹文件，格式应符合所选数据集的标准。

获取真值数据：

获取相应的真值数据（ground truth），这些数据通常来自高精度的测量设备或数据集本身提供的真值轨迹。

运行EVO工具：

使用EVO的命令行工具或Python API，将估计的轨迹与真值轨迹进行比较，计算评价指标。

分析结果：

分析EVO生成的报告和图表，评估VO/SLAM系统的性能。

示例命令

以下是一个使用EVO命令行工具评估ATE的例子：

evo_ape tum groundtruth.txt trajectory.txt --plot --plot_mode=xy --save_plot plot.png

evo_ape：调用EVO的绝对轨迹误差评估模块。

tum：指定数据格式为TUM格式。

groundtruth.txt：真值轨迹文件。

trajectory.txt：待评估系统输出的估计轨迹文件。

–plot：生成轨迹对比图。

–plot_mode=xy：指定绘制模式为二维平面图。

–save_plot plot.png：将生成的图表保存为图片文件。

结论

EVO 是一个功能全面且灵活的评估工具，对于从事VO/SLAM研究和开发的人员来说，是非常有用的工具。通过EVO，可以轻松地评估和比较不同算法的性能，从而推动相关技术的发展。