Laser scan tools for ROS

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本文介绍了用于ROS的激光扫描工具集，包括正交投影、增量激光扫描匹配、稀疏化、拆分等功能模块，以及从New College Dataset读取日志数据的方法。还提供了安装指南及参考文献。

Laser scan tools for ROS

Overview

Laser scan processing tools. The meta-package contains:

  • laser_ortho_projector: calculates orthogonal projections of LaserScan messages

  • laser_scan_matcher: an incremental laser scan matcher, using Andrea Censi's CanonicalScan Matcher implementation. It downloads and installs Andrea Censi's Canonical Scan Matcher [1] locally.

  • laser_scan_sparsifier: takes in a LaserScan message and sparsifies it

  • laser_scan_splitter: takes in a LaserScan message and splitsit into a number of other LaserScan messages

  • ncd_parser: reads in .alog data files from the New College Dataset [2]and broadcasts scan and odometry messages to ROS.

  • scan_to_cloud_converter: converts LaserScan to PointCloud messages.

Installing

Prerequisite

From binary (RECOMMENDED)

apt-get install ros-%ROS_DISTRO%-scan-tools

apt-get install ros-indigo-scan-tools        (Indigo)

From source

Following is an example with ROS Indigo.

  1. Create a catkin workspace and navigate to its source directory (e.g. ~/catkin_ws/src).

  2. In your Catkin workspace, download source and build with the following commands.

cd ~/catkin_ws
wstool init src
wstool merge -t src https://raw.githubusercontent.com/ccny-ros-pkg/scan_tools/indigo/.rosinstall
rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro indigo -r -y
catkin_make                (or any build commands available in ROS, e.g. `catkin build`)
source devel/setup.bash

More info

http://wiki.ros.org/scan_tools

References

[1] A. Censi, "An ICP variant using a point-to-line metric" Proceedings of theIEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2008

[2] M. Smith, I. Baldwin, W. Churchill, R. Paul, and P. Newman,The new college vision and laser data set, International Journal for RoboticsResearch (IJRR), vol. 28, no. 5, pp. 595599, May 2009.

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ROS2中QoS策略如何配置以保证数据传输的可靠性？ 3. 如何正确设置传感器消息（如LaserScan）的时间戳和坐标系？ </think>关于ROS2发布激光扫描数据失败的问题，以下是系统性的解决方案，按步骤排查： ### 一、核心检查项 1. **话题匹配验证** ```bash # 终端1：运行发布节点 ros2 run your_package laser_publisher # 终端2：检查活跃话题 ros2 topic list | grep scan # 终端3：监听话题数据流 ros2 topic echo /scan # 替换为实际话题名 ``` - 若话题未显示，说明发布未激活 - 若数据显示空白，说明消息格式错误 2. **QoS配置兼容性** 确保发布/订阅使用匹配的QoS策略： ```python # 发布端示例（Python） from rclpy.qos import QoSProfile, ReliabilityPolicy qos_profile = QoSProfile( depth=10, reliability=ReliabilityPolicy.RELIABLE # 必须与订阅端一致 ) self.publisher = self.create_publisher( LaserScan, 'scan', qos_profile # 关键参数 ) ``` 3. **消息完整性检查** LaserScan消息必须包含以下关键字段： ```python msg = LaserScan() msg.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg() # 时间戳必须有效 msg.header.frame_id = 'laser_frame' # TF坐标系必须存在 msg.angle_min = -3.14 # 弧度制 msg.angle_max = 3.14 msg.angle_increment = 0.017 # 约1度 msg.range_min = 0.1 msg.range_max = 30.0 msg.ranges = [0.5, 0.7, ...] # 浮点数组长度需匹配角度分辨率 ``` ### 二、进阶调试步骤 1. **网络层诊断** ```bash # 检查DDS通信 RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp ros2 run demo_nodes_ping talker RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp ros2 run demo_nodes_ping listener ``` - 若基础通信失败，重装DDS实现： ```bash sudo apt install ros-${ROS_DISTRO}-rmw-cyclonedds-cpp export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp ``` 2. **生命周期验证** 添加节点状态监控： ```python # 在发布节点中 self.get_logger().info(f"发布频率: {1/period:.2f}Hz") self.publisher # 访问时若抛出异常，说明构造失败 ``` 3. **TF框架对齐** 使用`tf2_tools view_frames`生成TF树： ```xml <!-- 确保存在 laser_frame → 其他坐标系的转换 --> <node pkg="tf2_ros" exec="static_transform_publisher" args="0 0 0 0 0 0 base_link laser_frame"/> ``` ### 三、优化实践 1. **实时性提升配置** ```python # 启用实时优先级（需sudo权限） rclpy.utilities.threading_set_thread_priority( threading.current_thread(), 80 # 实时优先级 ) ``` 2. **零拷贝优化** ```cpp // C++示例（需使用智能指针） auto msg = std::make_unique<LaserScan>(); // 填充数据... publisher->publish(std::move(msg)); // 避免数据复制 ``` ### 四、典型故障树 ```mermaid graph LR A[无数据输出] --> B{话题可见？} B -->|否| C[检查节点激活状态] B -->|是| D{数据字段完整？} D -->|否| E[补全header/ranges] D -->|是| F{QoS匹配？} F -->|否| G[统一RELIABLE/BEST_EFFORT] F -->|是| H[检查DDS配置] ``` ### 五、验证流程 1. 使用RViz可视化： ```bash rviz2 -d $(ros2 pkg prefix rviz2_plugin)/share/rviz2/plugins/laser_scan.rviz ``` 2. 命令行诊断： ```bash ros2 topic info /scan --verbose # 显示活跃连接 ros2 topic delay /scan # 检测传输延迟 ```
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