linphone中h264的 RTP打包

本文详细探讨了在Linphone VoIP应用中,如何将H264视频编码的数据进行RTP打包的过程。从H264编码的NAL单元解析到RTP头的构造,逐一剖析关键步骤,揭示了在实时通信中视频数据传输的内部机制。

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    今天发现一个奇怪的问题,用上位机的linphone客户端拨打下位机的sip客户端能够正常工作,但是反过来就出问题了。 抓包发现linphone发送了大量的IP fragmentation 数据包,google才知道,当发现的数据大于MTU时就发产生IP分片的数据包。RTP打包时不是已经进行了分片操作了吗?正常情况应该不会出现这种情况才对。
    linphone对h264进行RTP打包在rfc3984.c中进行,打包函数如下:
void rfc3984_pack(Rfc3984Context *ctx, MSQueue *naluq, MSQueue *rtpq, uint32_t ts){
	switch(ctx->mode){
		case 0:
			rfc3984_pack_mode_0(ctx,naluq,rtpq,ts);
			break;
		case 1:
			rfc3984_pack_mode_1(ctx,naluq,rtpq,ts);
			break;
		default:
			ms_error("Bad or unsupported mode %i",ctx->mode);
	}
}

看来程序中定义了两种打包模式,看看两种模式有什么区别
static void rfc3984_pack_mode_0(Rfc3984Context *ctx, MSQueue *naluq, MSQueue *rtpq, uint32_t ts){
	mblk_t *m;
	bool_t end;
	int size;
	while((m=ms_queue_get(naluq))!=NULL){
		end=ms_queue_empty(naluq);
		size=m->b_wptr-m->b_rptr;
		if (size>ctx->maxsz){
			ms_warning("This H264 packet does not fit into mtu: size=%i",size);
		}
		send_packet(rtpq,ts,m,end);
	}
}

/*process NALUs and pack them into rtp payloads */
static void rfc3984_pack_mode_1(Rfc3984Context *ctx, MSQueue *naluq, MSQueue *rtpq, uint32_t ts){
	mblk_t *m,*prevm=NULL;
	int prevsz=0,sz;
	bool_t end;
	while((m=ms_queue_get(naluq))!=NULL){
		end=ms_queue_empty(naluq);
		sz=m->b_wptr-m->b_rptr;
		if (ctx->stap_a_allowed){
			if (prevm!=NULL){
				if ((prevsz+sz)<(ctx->maxsz-2)){
					prevm=concat_nalus(prevm,m);
					m=NULL;
					prevsz+=sz+2;/*+2 for the stapa size field*/
					continue;
				}else{
					/*send prevm packet: either single nal or STAP-A*/
					if (prevm->b_cont!=NULL){
						ms_debug("Sending STAP-A");
					}else
						ms_debug("Sending previous msg as single NAL");
					send_packet(rtpq,ts,prevm,FALSE);
					prevm=NULL;
					prevsz=0;
				}
			}
			if (sz<(ctx->maxsz/2)){
				/*try to aggregate it with next packet*/
				prevm=m;
				prevsz=sz+3; /*STAP-A header + size*/
				m=NULL;
			}else{
				
				/*send as single nal or FU-A*/
				if (sz>ctx->maxsz){
					ms_debug("Sending FU-A packets");
					frag_nalu_and_send(rtpq,ts,m,end, ctx->maxsz);
				}else{
					ms_debug("Sending Single NAL");
					send_packet(rtpq,ts,m,end);
				}
			}
		}else{
			if (sz>ctx->maxsz){
				ms_debug("Sending FU-A packets");
				frag_nalu_and_send(rtpq,ts,m,end, ctx->maxsz);
			}else{
				ms_debug("Sending Single NAL");
				send_packet(rtpq,ts,m,end);
			}
		}
	}
	if (prevm){
		ms_debug("Sending Single NAL (2)");
		send_packet(rtpq,ts,prevm,TRUE);
	}
}

模式0竟然没有RTP打包分片操作,而是直接send出去了,难怪IP协议自动进行了分片处理。于是想到,将RTP打包模式设置为1应该就可以了,后来发现可以直接通过SDP中的packetization-mode指定RTP打包模式。项目中出现的奇怪问题是因为,linphone默认使用了模式1打包,而下位机发送的SDP信息中没有指定packetization-mode。 在正位的发送的SDP中将packetization-mode指定为1,问题就解决了。
. ├── cliff_distance_measurement │ ├── CMakeLists.txt │ ├── include │ │ └── cliff_distance_measurement │ ├── package.xml │ └── src │ ├── core │ ├── ir_ranging.cpp │ └── platform ├── robot_cartographer │ ├── config │ │ └── fishbot_2d.lua │ ├── map │ │ ├── fishbot_map.pgm │ │ └── fishbot_map.yaml │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ ├── resource │ │ └── robot_cartographer │ ├── robot_cartographer │ │ ├── __init__.py │ │ └── robot_cartographer.py │ ├── rviz │ ├── setup.cfg │ └── setup.py ├── robot_control_service │ ├── bash │ │ └── pwm_control_setup.sh │ ├── CMakeLists.txt │ ├── config │ │ └── control_params.yaml │ ├── include │ │ └── robot_control_service │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ └── src │ ├── control_client_camera.cpp │ ├── control_client_cliff.cpp │ ├── control_client_ir.cpp │ ├── control_client_ir_four.cpp │ ├── control_client_master.cpp │ ├── control_client_ros.cpp │ ├── control_client_ultrasonic.cpp │ ├── control_service.cpp │ ├── DirectMotorControl.cpp │ ├── PIDControl.cpp │ ├── publisher_control_view.cpp │ └── publisher_human_realized.cpp ├── robot_control_view │ ├── config │ │ └── icare_robot.rviz │ ├── __init__.py │ ├── launch │ │ └── start_init_view.launch.py │ ├── package.xml │ ├── resource │ │ └── robot_control_view │ ├── robot_control_view │ │ ├── app │ │ ├── blood_oxygen_pulse │ │ ├── __init__.py │ │ ├── __pycache__ │ │ ├── robot_automatic_cruise_server.py │ │ ├── robot_automatic_recharge_server.py │ │ ├── robot_automatic_slam_server.py │ │ ├── robot_blood_oxygen_pulse.py │ │ ├── robot_city_locator_node.py │ │ ├── robot_control_policy_server.py │ │ ├── robot_local_websocket.py │ │ ├── robot_log_clear_node.py │ │ ├── robot_main_back_server.py │ │ ├── robot_network_publisher.py │ │ ├── robot_network_server.py │ │ ├── robot_odom_publisher.py │ │ ├── robot_speech_server.py │ │ ├── robot_system_info_node.py │ │ ├── robot_ultrasonic_policy_node.py │ │ ├── robot_view_manager_node.py │ │ ├── robot_websockets_client.py │ │ ├── robot_websockets_server.py │ │ ├── robot_wifi_server_node.py │ │ ├── start_account_view.py │ │ ├── start_bluetooth_view.py │ │ ├── start_chat_view.py │ │ ├── start_clock_view.py │ │ ├── start_feedback_view.py │ │ ├── start_health_view.py │ │ ├── start_init_view.py │ │ ├── start_lifecycle_view.py │ │ ├── start_main_view.py │ │ ├── start_member_view.py │ │ ├── start_movie_view.py │ │ ├── start_music_view.py │ │ ├── start_radio_view.py │ │ ├── start_schedule_view.py │ │ ├── start_setting_view.py │ │ ├── start_test_view.py │ │ ├── start_view_manager.py │ │ ├── start_weather_view.py │ │ └── start_wifi_view.py │ ├── setup.cfg │ ├── setup.py │ ├── test │ │ ├── my_test.py │ │ ├── test_copyright.py │ │ ├── test_flake8.py │ │ └── test_pep257.py │ └── urdf │ ├── first_robot.urdf.xacro │ ├── fishbot.urdf │ ├── fishbot.urdf.xacro │ ├── fist_robot.urdf │ ├── icare_robot.urdf │ ├── icare_robot.urdf.xacro │ ├── ramand.md │ └── xacro_template.xacro ├── robot_costmap_filters │ ├── CMakeLists.txt │ ├── include │ │ └── robot_costmap_filters │ ├── launch │ │ ├── start_costmap_filter_info_keepout.launch.py │ │ ├── start_costmap_filter_info.launch.py │ │ └── start_costmap_filter_info_speedlimit.launch.py │ ├── package.xml │ ├── params │ │ ├── filter_info.yaml │ │ ├── filter_masks.yaml │ │ ├── keepout_mask.pgm │ │ ├── keepout_mask.yaml │ │ ├── keepout_params.yaml │ │ ├── speedlimit_params.yaml │ │ ├── speed_mask.pgm │ │ └── speed_mask.yaml │ ├── readme.md │ └── src ├── robot_description │ ├── launch │ │ └── gazebo.launch.py │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ ├── resource │ │ └── robot_description │ ├── robot_description │ │ └── __init__.py │ ├── rviz │ │ └── urdf_config.rviz │ ├── setup.cfg │ ├── setup.py │ ├── urdf │ │ ├── fishbot_gazebo.urdf │ │ ├── fishbot_v0.0.urdf │ │ ├── fishbot_v1.0.0.urdf │ │ ├── test.urdf │ │ └── three_wheeled_car_model.urdf │ └── worlds │ └── empty_world.world ├── robot_interfaces │ ├── CMakeLists.txt │ ├── include │ │ └── robot_interfaces │ ├── msg │ │ ├── AlarmClockMsg.msg │ │ ├── CameraMark.msg │ │ ├── DualRange.msg │ │ ├── HuoerSpeed.msg │ │ ├── IrSensorArray.msg │ │ ├── IrSignal.msg │ │ ├── NavigatorResult.msg │ │ ├── NavigatorStatus.msg │ │ ├── NetworkDataMsg.msg │ │ ├── PoseData.msg │ │ ├── RobotSpeed.msg │ │ ├── SensorStatus.msg │ │ ├── TodayWeather.msg │ │ └── WifiDataMsg.msg │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ ├── src │ └── srv │ ├── LightingControl.srv │ ├── MotorControl.srv │ ├── NewMotorControl.srv │ ├── SetGoal.srv │ ├── StringPair.srv │ ├── String.srv │ └── VoicePlayer.srv ├── robot_launch │ ├── config │ │ └── odom_imu_ekf.yaml │ ├── launch │ │ ├── start_all_base_sensor.launch.py │ │ ├── start_cartographer.launch.py │ │ ├── start_control_service.launch.py │ │ ├── start_navigation.launch.py │ │ ├── start_navigation_service.launch.py │ │ ├── start_navigation_speed_mask.launch.py │ │ ├── start_navigation_with_speed_and_keepout.launch.py │ │ ├── start_ros2.launch.py │ │ ├── test_camera_2.launch.py │ │ ├── test_camera.launch.py │ │ ├── test_car_model.launch.py │ │ ├── test_cliff.launch.py │ │ ├── test_ir.launch.py │ │ ├── test_self_checking.launch.py │ │ ├── test_video_multiplesing.launch.py │ │ └── test_visualization.launch.py │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ ├── resource │ │ └── robot_launch │ ├── robot_launch │ │ └── __init__.py │ ├── setup.cfg │ └── setup.py ├── robot_navigation │ ├── config │ │ ├── nav2_filter.yaml │ │ ├── nav2_params.yaml │ │ └── nav2_speed_filter.yaml │ ├── maps │ │ ├── fishbot_map.pgm │ │ └── fishbot_map.yaml │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ ├── resource │ │ └── robot_navigation │ ├── robot_navigation │ │ ├── __init__.py │ │ └── robot_navigation.py │ ├── setup.cfg │ └── setup.py ├── robot_navigation2_service │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ ├── resource │ │ └── robot_navigation2_service │ ├── robot_navigation2_service │ │ ├── camera_follower_client.py │ │ ├── go_to_pose_service.py │ │ ├── __init__.py │ │ ├── leave_no_parking_zone_client_test_2.py │ │ ├── pose_init.py │ │ ├── real_time_point_client.py │ │ ├── recharge_point_client.py │ │ ├── repub_speed_filter_mask.py │ │ └── save_pose.py │ ├── setup.cfg │ └── setup.py ├── robot_sensor │ ├── bash │ │ └── isr_brushless.sh │ ├── CMakeLists.txt │ ├── config │ │ └── sensor_params.yaml │ ├── include │ │ └── robot_sensor │ ├── package.xml │ ├── readme.md │ └── src │ ├── robot_battery_state_publisher.cpp │ ├── robot_battery_voltage_publisher.cpp │ ├── robot_charging_status_publisher.cpp │ ├── robot_cliff_distance_publisher.cpp │ ├── robot_encode_speed_publisher.cpp │ ├── robot_imu_publisher.cpp │ ├── robot_ir_four_signal_publisher.cpp │ ├── robot_ir_signal_publisher.cpp │ ├── robot_keyboard_control_publisher.cpp │ ├── robot_lighting_control_server.cpp │ ├── robot_map_publisher.cpp │ ├── robot_odom_publisher.cpp │ ├── robot_smoke_alarm_publisher.cpp │ ├── robot_ultrasonic_publisher.cpp │ └── robot_wireless_alarm_publisher.cpp ├── robot_sensor_self_check │ ├── check_report │ │ ├── sensor_diagnostic_report_20250226_144435.json │ │ ├── sensor_diagnostic_report_20250226_144435.txt │ │ ├── sensor_diagnostic_report_20250226_144850.json │ │ ├── sensor_diagnostic_report_20250226_144850.txt │ │ ├── sensor_diagnostic_report_20250226_144927.json │ │ ├── sensor_diagnostic_report_20250226_144927.txt │ │ ├── sensor_diagnostic_report_20250226_144958.json │ │ └── sensor_diagnostic_report_20250226_144958.txt │ ├── config │ │ └── sensors_config.yaml │ ├── package.xml │ ├── resource │ │ └── robot_sensor_self_check │ ├── robot_sensor_self_check │ │ ├── __init__.py │ │ ├── robot_sensor_self_check.py │ │ └── test_topic.py │ ├── setup.cfg │ ├── setup.py │ └── test │ ├── test_copyright.py │ ├── test_flake8.py │ └── test_pep257.py ├── robot_visual_identity │ ├── cfg │ │ ├── nanotrack.yaml │ │ ├── rknnconfig.yaml │ │ └── stgcnpose.yaml │ ├── face_feature │ │ ├── mss_face_encoding.npy │ │ ├── wd_face_encoding.npy │ │ └── yls_face_encoding.npy │ ├── package.xml │ ├── resource │ │ ├── robot_visual_identity │ │ └── ros_rknn_infer │ ├── rknn_model │ │ ├── blood_detect.rknn │ │ ├── blood-seg-last-cbam.rknn │ │ ├── face_detect.rknn │ │ ├── face_emotion.rknn │ │ ├── face_keypoint.rknn │ │ ├── face_verify.rknn │ │ ├── head_detect.rknn │ │ ├── nanotrack_backbone127.rknn │ │ ├── nanotrack_backbone255.rknn │ │ ├── nanotrack_head.rknn │ │ ├── people_detect.rknn │ │ ├── stgcn_pose.rknn │ │ ├── yolo_kpt.rknn │ │ └── yolov8s-pose.rknn │ ├── robot_visual_identity │ │ ├── 人体跟随与避障控制系统文档.md │ │ ├── __init__.py │ │ ├── rknn_infer │ │ ├── robot_behavior_recognition.py │ │ ├── robot_emotion_recognition.py │ │ ├── robot_people_rgb_follow.py │ │ ├── robot_people_scan_follow.py │ │ └── robot_people_track.py │ ├── setup.cfg │ ├── setup.py │ └── test │ ├── test_copyright.py │ ├── test_flake8.py │ └── test_pep257.py ├── video_multiplexing │ ├── bash │ │ ├── test_config.linphonerc │ │ ├── test_video_stream.sh │ │ └── video_stream.pcap │ ├── COLCON_IGNORE │ ├── package.xml │ ├── resource │ │ └── video_multiplexing │ ├── setup.cfg │ ├── setup.py │ ├── test │ │ ├── test_copyright.py │ │ ├── test_flake8.py │ │ └── test_pep257.py │ └── video_multiplexing │ ├── __init__.py │ ├── __pycache__ │ ├── rtp_utils.py │ ├── video_freeswitch.py │ ├── video_linphone_bridge.py │ ├── video_publisher.py │ └── video_test_freeswitch.py └── ydlidar_ros2_driver-humble ├── CMakeLists.txt ├── config │ └── ydlidar.rviz ├── details.md ├── images │ ├── cmake_error.png │ ├── EAI.png │ ├── finished.png │ ├── rviz.png │ ├── view.png │ └── YDLidar.jpg ├── launch │ ├── ydlidar_launch.py │ ├── ydlidar_launch_view.py │ └── ydlidar.py ├── LICENSE.txt ├── package.xml ├── params │ └── TminiPro.yaml ├── README.md ├── src │ ├── ydlidar_ros2_driver_client.cpp │ └── ydlidar_ros2_driver_node.cpp └── startup └── initenv.sh 93 directories, 299 files 我的机器人ros2系统是有显示和主控页面的居家服务型移动机器人,用户点击下载更新就开始执行更新流程,整个系统更新功能应该怎么设计,在开发者应该编写哪些代码和做哪些准备,如何设计流程
最新发布
07-21
<think>我们正在设计一个居家服务型移动机器人的ROS2系统更新功能。这个功能需要包括开发者编写的代码、准备工作以及整体流程设计。更新功能应该包括一个显示界面(可能是Web或GUI)和主控页面,用于管理更新过程。 设计思路: 1. 更新系统架构:采用客户端-服务器架构。机器人作为客户端,从更新服务器获取更新包。 2. 更新流程:包括检查更新、下载更新包、验证更新包、安装更新、重启服务(或系统)等步骤。 3. 用户界面:提供一个主控页面(如Web页面),显示当前版本、更新状态、更新日志等,并允许用户触发更新操作。 具体步骤: 一、准备工作 1. 搭建更新服务器:需要一台服务器存放更新包(例如使用Nginx提供文件下载服务)和版本信息(如JSON文件,包含最新版本号、更新包URL、校验和等)。 2. 确定更新包格式:通常使用压缩包(如.tar.gz),包含需要更新的文件(如ROS2节点可执行文件、配置文件、资源文件等)。 3. 在机器人端,需要设计一个更新管理节点(update_manager),负责与服务器通信、下载、验证和安装更新。 4. 设计主控页面:可以使用ROS2的Web桥接(如rosbridge_suite)或开发一个独立的Web服务,与更新管理节点通信。 二、开发者需要编写的代码 1. 更新管理节点(Update Manager Node): - 功能:定期检查更新(或由用户触发检查),下载更新包,验证更新包(如校验MD5/SHA256),执行更新脚本(如停止相关节点、备份当前版本、解压更新包、替换文件、重启节点等),报告更新状态。 - 代码结构: - 使用ROS2节点(例如Python或C++编写)。 - 包含一个服务(Service)用于触发检查更新和更新操作。 - 包含一个发布者(Publisher)用于发布更新状态(如正在检查、下载中、安装中、成功、失败等)。 - 包含一个客户端(Client)用于与主控页面通信(如果主控页面通过Web服务,则可能需要通过HTTP API或WebSocket)。 2. 更新脚本: - 更新前备份脚本:备份当前版本的文件,以便回滚。 - 更新后脚本:停止相关节点,替换文件,然后启动节点。可能还需要执行数据库迁移等操作。 - 回滚脚本:当更新失败时,恢复备份。 3. 主控页面(Web界面): - 前端:使用HTML/CSS/JavaScript(如Vue.js或React)构建,显示当前版本、更新状态、更新日志,并提供“检查更新”和“立即更新”按钮。 - 后端(可选):如果主控页面需要与机器人通信,可以搭建一个简单的Web服务器(如Flask),通过ROS2的rosbridge与机器人通信,或者直接通过HTTP与更新管理节点通信(如果更新管理节点提供了HTTP接口)。 4. 更新服务器端: - 版本信息文件(如version.json): ```json { "version": "1.2.0", "url": "http://your-update-server/updates/robot_update_v1.2.0.tar.gz", "sha256": "a1b2c3...", "release_notes": "修复了xxx问题,增加了xxx功能" } ``` - 更新包:将需要更新的文件打包,并生成校验和。 三、整体更新流程设计 1. 检查更新: - 机器人上的更新管理节点定期(或由用户通过主控页面触发)向更新服务器请求版本信息文件(version.json)。 - 将服务器上的版本号与本地版本号比较,如果有新版本,则通知用户(通过主控页面显示更新可用)。 2. 下载更新包: - 用户在主控页面点击“更新”按钮,触发更新操作。 - 更新管理节点从服务器下载更新包到临时目录。 3. 验证更新包: - 计算下载文件的校验和(如SHA256),与版本信息文件中的校验和比对,确保文件完整。 4. 安装更新: - 执行更新前备份脚本(备份当前版本)。 - 停止相关ROS2节点(或整个系统)。 - 解压更新包,替换目标文件。 - 执行更新后脚本(如数据库迁移、编译新代码等)。 - 启动ROS2节点。 5. 更新结果反馈: - 更新管理节点将更新结果(成功或失败)发布到状态主题,同时主控页面显示结果。 - 如果更新失败,提供回滚选项(执行备份恢复)。 6. 回滚机制: - 在更新前备份当前版本,如果更新失败,则调用回滚脚本恢复备份。 四、代码示例 1. 更新管理节点(Python示例,简化版): ```python import rclpy from rclpy.node import Node import requests import hashlib import os import subprocess from std_srvs.srv import Trigger class UpdateManager(Node): def __init__(self): super().__init__('update_manager') # 服务:用于触发检查更新 self.srv_check = self.create_service(Trigger, 'check_update', self.check_update_callback) # 服务:用于触发更新 self.srv_update = self.create_service(Trigger, 'do_update', self.update_callback) # 当前版本 self.current_version = "1.0.0" # 更新服务器URL self.version_url = "http://your-update-server/version.json" def check_update_callback(self, request, response): # 检查更新 try: version_info = requests.get(self.version_url).json() if version_info['version'] != self.current_version: response.success = True response.message = "Update available: " + version_info['version'] else: response.success = True response.message = "Already up to date." except Exception as e: response.success = False response.message = "Check update failed: " + str(e) return response def update_callback(self, request, response): # 执行更新 try: version_info = requests.get(self.version_url).json() # 下载更新包 update_file = "/tmp/update.tar.gz" self.download_file(version_info['url'], update_file) # 验证 if self.verify_checksum(update_file, version_info['sha256']): # 备份当前版本 self.backup_current_version() # 停止节点(这里需要根据实际情况停止相关节点) # 例如:停止整个ROS2系统(如果有必要)或者停止特定节点 # 解压更新包到目标目录(如/opt/robot) self.install_update(update_file, "/opt/robot") # 更新当前版本号(可以写入一个版本文件) self.current_version = version_info['version'] # 重启节点(或系统) self.restart_system() response.success = True response.message = "Update successful." else: response.success = False response.message = "Checksum verification failed." except Exception as e: response.success = False response.message = "Update failed: " + str(e) # 回滚 self.rollback() return response def download_file(self, url, local_path): # 下载文件 with requests.get(url, stream=True) as r: r.raise_for_status() with open(local_path, 'wb') as f: for chunk in r.iter_content(chunk_size=8192): f.write(chunk) def verify_checksum(self, file_path, expected_sha256): # 计算文件的SHA256 sha256 = hashlib.sha256() with open(file_path, 'rb') as f: while True: data = f.read(65536) if not data: break sha256.update(data) return sha256.hexdigest() == expected_sha256 def backup_current_version(self): # 备份当前版本(例如将/opt/robot目录备份到/opt/robot_backup) pass def install_update(self, update_file, target_dir): # 解压更新包到目标目录 subprocess.run(['tar', 'xzf', update_file, '-C', target_dir, '--overwrite']) def restart_system(self): # 重启ROS2节点(这里可能需要根据具体部署调整) # 例如:重启整个系统,或者通过系统服务重启节点 pass def rollback(self): # 回滚到备份版本 pass def main(args=None): rclpy.init(args=args) update_manager = UpdateManager() rclpy.spin(update_manager) rclpy.shutdown() if __name__ == '__main__': main() ``` 2. 主控页面(简单示例): - HTML部分: ```html <!DOCTYPE html> <html> <head> <title>Robot Update</title> </head> <body> <h1>Current Version: <span id="current-version">1.0.0</span></h1> <button id="check-update">Check Update</button> <div id="update-status"></div> <button id="do-update" style="display:none;">Update Now</button> <script> // 通过WebSocket或HTTP与更新管理节点通信 // 这里假设我们通过HTTP调用ROS2服务(实际中可能需要通过rosbridge) document.getElementById('check-update').addEventListener('click', checkUpdate); document.getElementById('do-update').addEventListener('click', doUpdate); function checkUpdate() { fetch('/check_update') // 实际URL需要根据后端服务定义 .then(response => response.json()) .then(data => { if (data.success) { document.getElementById('update-status').innerText = data.message; if (data.message.includes('available')) { document.getElementById('do-update').style.display = 'block'; } } else { document.getElementById('update-status').innerText = "Error: " + data.message; } }); } function doUpdate() { fetch('/do_update') .then(response => response.json()) .then(data => { document.getElementById('update-status').innerText = data.message; }); } </script> </body> </html> ``` 五、注意事项 1. 安全性:更新包传输应使用HTTPS,防止中间人攻击。验证校验和确保文件完整性。 2. 稳定性:更新过程中可能涉及节点重启,应尽量减少服务中断时间,并确保回滚机制可靠。 3. 用户界面:主控页面应清晰显示更新状态,并在更新过程中提供进度反馈。 六、相关引用 在实现更新功能时,可以参考移动机器人系统的一般设计原则和最佳实践[^1][^2][^4]。 最后,生成相关问题:</think>### 居家服务型移动机器人ROS2系统更新功能设计与实现 #### 一、整体架构设计 系统采用分层架构实现安全可靠的更新机制: ``` $$ \begin{array}{c} \text{用户界面层} \\ \downarrow \\ \text{更新控制层} \\ \downarrow \\ \text{ROS2服务层} \\ \downarrow \\ \text{硬件抽象层} \end{array} $$ ``` 更新流程采用双分区设计(A/B分区)保证更新失败时可回滚[^4],核心组件包括: 1. **更新管理节点**:协调更新流程 2. **版本校验服务**:验证更新包完整性 3. **状态监控节点**:实时反馈更新进度 4. **Web控制面板**:可视化操作界面 #### 二、开发者准备工作 1. **环境配置**: ```bash # 安装ROS2依赖 sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-system-update pip install cryptography requests ``` 2. **硬件要求**: - 预留至少30%存储空间用于更新分区 - 配备不间断电源(UPS)防止断电中断 - 网络带宽 $\geq 5$ Mbps 3. **安全准备**: - 生成更新包签名密钥对:`openssl genrsa -out private.key 4096` - 配置HTTPS证书(Let's Encrypt) - 实现硬件级安全芯片集成(如TPM) #### 三、核心代码实现 ##### 1. 更新管理节点 (update_manager.py) ```python #!/usr/bin/env python3 import rclpy from rclpy.node import Node from system_update_msgs.srv import StartUpdate from system_update_msgs.msg import UpdateStatus class UpdateManager(Node): def __init__(self): super().__init__('update_manager') self.srv = self.create_service(StartUpdate, 'start_update', self.update_callback) self.pub = self.create_publisher(UpdateStatus, 'update_status', 10) def update_callback(self, request, response): # 验证签名 (SHA256-RSA) if not self.verify_signature(request.package_path, request.signature): response.success = False response.message = "签名验证失败" return response # 执行A/B分区更新 self.switch_partition() self.install_package(request.package_path) # 发布更新状态 status = UpdateStatus() status.phase = "INSTALLING" status.progress = 50.0 self.pub.publish(status) response.success = True return response def verify_signature(self, package_path, signature): # 使用硬件安全模块验证 return True # 实际实现需替换 if __name__ == '__main__': rclpy.init() node = UpdateManager() rclpy.spin(node) ``` ##### 2. 版本校验服务 (version_validator.py) ```python #!/usr/bin/env python3 from cryptography.hazmat.primitives import hashes from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding from cryptography.hazmat.backends import default_backend class VersionValidator: def __init__(self, public_key_path): with open(public_key_path, "rb") as key_file: self.public_key = serialization.load_pem_public_key( key_file.read(), backend=default_backend() ) def validate(self, data, signature): try: self.public_key.verify( signature, data, padding.PSS( mgf=padding.MGF1(hashes.SHA256()), salt_length=padding.PSS.MAX_LENGTH ), hashes.SHA256() ) return True except InvalidSignature: return False ``` ##### 3. Web控制面板 (前端示例) ```html <!-- update_ui.html --> <div class="update-container"> <h2>系统更新</h2> <div id="update-status"> <div class="progress-bar"> <div class="progress" style="width: 0%"></div> </div> <p>当前状态: <span id="status-text">待机</span></p> </div> <button id="check-update" class="btn">检查更新</button> <button id="start-update" class="btn" disabled>开始更新</button> <div class="version-info"> <p>当前版本: <span id="current-ver">1.2.3</span></p> <p>可用版本: <span id="available-ver">-</span></p> </div> </div> <script> // 通过ROS2 Web Bridge连接 const ros = new ROSLIB.Ros({url: 'ws://localhost:9090'}); const statusTopic = new ROSLIB.Topic({ ros: ros, name: '/update_status', messageType: 'system_update_msgs/UpdateStatus' }); statusTopic.subscribe(message => { document.querySelector('.progress').style.width = `${message.progress}%`; document.getElementById('status-text').innerText = message.phase; }); </script> ``` #### 四、更新流程设计 ```mermaid graph TD A[用户触发更新] --> B{网络检测} B -->|正常| C[下载更新包] B -->|异常| D[离线更新模式] C --> E[签名验证] E -->|成功| F[切换A/B分区] E -->|失败| G[终止并告警] F --> H[安装更新包] H --> I[重启服务] I --> J[健康检查] J -->|通过| K[提交新分区] J -->|失败| L[回滚旧分区] ``` #### 五、关键安全机制 1. **加密签名验证**: $$ \text{Verify}(M, \sigma, PK) = \begin{cases} \text{true} & \text{if } \sigma = S(M, SK) \\ \text{false} & \text{otherwise} \end{cases} $$ 使用RSA-PSS签名算法保证更新包完整性 2. **双分区回滚**: - 活动分区:当前运行的系统 - 更新分区:接收新版本 - 回滚阈值:连续启动失败 $\geq 3$ 次自动回滚 3. **增量更新优化**: ```python # 使用bsdiff生成增量包 subprocess.run(["bsdiff", "old.bin", "new.bin", "patch.diff"]) # 应用补丁 subprocess.run(["bspatch", "old.bin", "patched.bin", "patch.diff"]) ``` #### 六、测试与部署 1. **测试矩阵**: | 测试场景 | 预期结果 | |----------------|-----------------------| | 正常网络更新 | 成功升级并重启 | | 断网恢复更新 | 断点续传 | | 签名篡改 | 更新终止并告警 | | 电池低电量 | 延迟更新至充电状态 | 2. **部署流程**: ```bash # 构建更新包 ./build_update.sh --version 2.0.0 --output update_v2.bin # 签名更新包 openssl dgst -sha256 -sign private.key -out update_v2.sig update_v2.bin # 部署到更新服务器 scp update_v2.* update-server:/var/www/updates/ ``` #### 七、最佳实践建议 1. 采用**灰度发布**策略:先向5%设备推送更新,验证稳定后全量推送 2. 实现**远程诊断**接口:允许开发者获取更新失败日志 3. 设计**回退通道**:保留至少两个历史版本供紧急回退 4. 集成**硬件健康检查**:更新前验证传感器/执行器状态[^2] 通过此设计,开发者可构建安全可靠的机器人系统更新机制,满足居家服务场景下的高可用性要求[^1][^4]。 --- ### 相关问题 1. ROS2中如何实现A/B分区切换的底层机制? 2. 如何在资源受限的嵌入式设备上优化大型更新包的安装过程? 3. 设计更新系统时需要考虑哪些网络安全防护措施? 4. 如何为机器人系统更新设计有效的用户中断恢复机制? 5. 在分布式机器人集群中如何协调多设备的批量更新?
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