通过gps数据发布odom(map中base_footprint)的位置

#include <ros/ros.h>
#include <tf2_ros/static_transform_broadcaster.h>
#include <tf2_ros/transform_broadcaster.h>
#include <geometry_msgs/TransformStamped.h>
#include <nav_msgs/Odometry.h>
#include <tf2/LinearMath/Quaternion.h>
#include <tf2/LinearMath/Transform.h>
#include <car_interfaces/GpsImuInterface.h>

// 用于存储初始化位置和姿态
struct Pose {
    double x, y, z;
    double roll, pitch, yaw;
};

// 全局变量
Pose init_location_, current_pose_;
bool loc_sub_ = false;  // 用于标记是否接收到GPS信息
bool init_ = true;      // 用于标记是否初始化完成

// 发布静态 world->map 的 transform
void publishStaticWorldToMap(const geometry_msgs::TransformStamped& base_footprint_in_world)
{
    static tf2_ros::StaticTransformBroadcaster static_broadcaster;
    geometry_msgs::TransformStamped world_to_map;

    // world_to_map 的时间戳和父子坐标系名称
    world_to_map.header.stamp = ros::Time::now();
    world_to_map.header.frame_id = "world";
    world_to_map.child_frame_id = "map";

    // 位置设置为 base_footprint 在 world 的逆
    world_to_map.transform.translation.x = base_footprint_in_world.transform.translation.x;
    world_to_map.transform.translation.y = base_footprint_in_world.transform.translation.y;
    world_to_map.transform.translation.z = base_footprint_in_world.transform.translation.z;

    // 设置姿态
    world_to_map.transform.rotation = base_footprint_in_world.transform.rotation;

    // 发布静态 world -> map 的 transform
    static_broadcaster.sendTransform(world_to_map);
}

// 发布动态的 map 到 base_footprint 的 transform
void publishDynamicMapToBase(const geometry_msgs::TransformStamped& base_footprint_in_map)
{
    static tf2_ros::TransformBroadcaster tf_broadcaster;
    geometry_msgs::TransformStamped map_to_base;

    // 设置时间戳和父子坐标系
    map_to_base.header.stamp = ros::Time::now();
    map_to_base.header.frame_id = "map";
    map_to_base.child_frame_id = "base_footprint";

    // 设置位置
    map_to_base.transform.translation.x = base_footprint_in_map.transform.translation.x;
    map_to_base.transform.translation.y = base_footprint_in_map.transform.translation.y;
    map_to_base.transform.translation.z = base_footprint_in_map.transform.translation.z;

    // 设置姿态
    map_to_base.transform.rotation = base_footprint_in_map.transform.rotation;

    // 发布动态的 transform
    tf_broadcaster.sendTransform(map_to_base);
}

// 发布 odom 话题
void publishOdom(const tf2::Transform& base_footprint_in_map, ros::Publisher& odom_pub)
{
    nav_msgs::Odometry odom;
    odom.header.stamp = ros::Time::now();
    odom.header.frame_id = "map";  // 使用 map 坐标系

    // 设置位置
    odom.pose.pose.position.x = base_footprint_in_map.getOrigin().x();
    odom.pose.pose.position.y = base_footprint_in_map.getOrigin().y();
    odom.pose.pose.position.z = base_footprint_in_map.getOrigin().z();

    // 设置姿态
    odom.pose.pose.orientation.x = base_footprint_in_map.getRotation().x();
    odom.pose.pose.orientation.y = base_footprint_in_map.getRotation().y();
    odom.pose.pose.orientation.z = base_footprint_in_map.getRotation().z();
    odom.pose.pose.orientation.w = base_footprint_in_map.getRotation().w();

    // 发布 odom 话题
    odom_pub.publish(odom);
}

// GPS/IMU 回调函数,更新全局位置和姿态
void locationCallback(const car_interfaces::GpsImuInterface::ConstPtr& msg)
{
    loc_sub_ = true;
    if (init_)
    {
        // 只初始化一次
        init_location_.x = msg->x;
        init_location_.y = msg->y;
        init_location_.z = msg->z;
        init_location_.roll = msg->roll * M_PI / 180;
        init_location_.pitch = msg->pitch * M_PI / 180;
        init_location_.yaw = msg->yaw * M_PI / 180;
        init_ = false;
    }
    
    // 更新当前姿态
    current_pose_.x = msg->x;
    current_pose_.y = msg->y;
    current_pose_.z = msg->z;
    current_pose_.roll = msg->roll * M_PI / 180;
    current_pose_.pitch = msg->pitch * M_PI / 180;
    current_pose_.yaw = msg->yaw * M_PI / 180;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "tf_and_odom_publisher");
    ros::NodeHandle nh;

    // 订阅 GPS/IMU 数据
    ros::Subscriber loc_sub = nh.subscribe("/gps_imu", 10, locationCallback);

    // 发布 odom 话题
    ros::Publisher odom_pub = nh.advertise<nav_msgs::Odometry>("odom", 10);

    ros::Rate rate(100);
    
    // 等待GPS消息订阅
    while (ros::ok() && init_)
    {
        ros::spinOnce();
        rate.sleep();
    }

    // 构建 base_footprint 在 world 的初始 Transform
    tf2::Quaternion q_init;
    q_init.setRPY(init_location_.roll, init_location_.pitch, init_location_.yaw);

    geometry_msgs::TransformStamped base_footprint_in_world;
    base_footprint_in_world.header.stamp = ros::Time::now();
    base_footprint_in_world.header.frame_id = "world";
    base_footprint_in_world.child_frame_id = "base_footprint";
    base_footprint_in_world.transform.translation.x = init_location_.x;
    base_footprint_in_world.transform.translation.y = init_location_.y;
    base_footprint_in_world.transform.translation.z = init_location_.z;
    base_footprint_in_world.transform.rotation.x = q_init.x();
    base_footprint_in_world.transform.rotation.y = q_init.y();
    base_footprint_in_world.transform.rotation.z = q_init.z();
    base_footprint_in_world.transform.rotation.w = q_init.w();

    while (ros::ok())
    {
        // 发布静态 world -> map 的 transform
        publishStaticWorldToMap(base_footprint_in_world);
        
        // base_footprint 在 map 坐标系中的变化
        geometry_msgs::TransformStamped base_footprint_in_map;
        base_footprint_in_map.transform.translation.x = current_pose_.x - init_location_.x;
        base_footprint_in_map.transform.translation.y = current_pose_.y - init_location_.y;
        base_footprint_in_map.transform.translation.z = current_pose_.z - init_location_.z;
        tf2::Quaternion q_pose;
        q_pose.setRPY(current_pose_.roll, current_pose_.pitch, current_pose_.yaw);
        base_footprint_in_map.transform.rotation = tf2::toMsg(q_pose);

        // 发布动态的 map -> base_footprint 的 transform
        publishDynamicMapToBase(base_footprint_in_map);
        
        // 计算 base_footprint 在 map 坐标系中的位置
        tf2::Transform map_to_base;
        map_to_base.setOrigin(tf2::Vector3(base_footprint_in_map.transform.translation.x,
                                           base_footprint_in_map.transform.translation.y,
                                           base_footprint_in_map.transform.translation.z));
        map_to_base.setRotation(q_pose);
        
        // 发布 odom 数据 (base_footprint 在 map 中的位置)
        publishOdom(map_to_base, odom_pub);

        ros::spinOnce();
        rate.sleep();
    }

    return 0;
}
<think>好的,我需要帮助用户解决TurtleBot3中缺少从base_footprintmap的TF转换的问题。首先,我应该回忆一下ROS中TF转换的基本概念。TF树是机器人各个坐标系之间的关系图,必须保持正确的连接才能让导航等功能正常工作。如果缺少base_footprintmap的转换,通常意味着发布这个转换的节点没有正确运行或者配置有问题。 接下来,用户的问题可能涉及到几个方面。首先,可能需要检查是否启动了正确的节点,比如SLAM节点(如gmapping)或定位节点(如amcl),因为这些节点通常会发布mapodom的转换,而odombase_footprint的转换可能由里程计节点发布。如果mapodom的转换缺失,整个链条就会断裂,导致base_footprintmap的转换不存在。 然后,用户可能需要使用工具来查看当前的TF树,例如使用rqt_tf_tree或命令行工具tf_echo来检查各个坐标系之间的转换是否存在,以及时间戳是否同步。有时候,转换虽然存在,但可能因为时间戳不同步而被忽略,这时候需要检查各个节点的时钟是否同步,尤其是在使用仿真或日志回放时。 另外,硬件或传感器的数据是否正确也会影响TF转换。例如,如果里程计数据没有正确发布,或者传感器数据(如IMU、激光雷达)存在问题,可能导致odom坐标系无法正确更新,进而影响整个TF树的结构。用户需要检查相关的话题数据是否正常,比如/odom话题是否有数据发布,以及数据的内容是否正确。 还有可能,用户的启动文件配置有误,比如在启动SLAM或导航栈时没有正确设置参数,或者坐标系名称拼写错误。例如,mapodom坐标系的名称必须与其它节点预期的名称一致,否则转换无法正确链接。此外,某些节点可能需要特定的参数设置才能发布正确的TF转换,比如设置正确的基座坐标系或地图坐标系。 最后,用户可能需要查阅相关的文档或社区资源,比如ROS Wiki、GitHub issues或者优快云博客,看看是否有其他人在使用TurtleBot3时遇到类似的问题,以及他们的解决方案是什么。例如,用户提供的引用[2]提到了一个关于Gazebo错误的博客链接,可能其中包含有用的调试步骤或配置建议。 综合以上分析,我应该逐步引导用户检查TF树的完整性,确认相关节点是否正常运行,检查数据是否正确发布,验证参数配置是否正确,并推荐使用诊断工具来定位问题。同时,提醒用户注意时间戳同步和坐标系名称拼写等常见问题,帮助他们系统地排查和解决TF转换缺失的问题。</think>针对TurtleBot3中缺少从`base_footprint`到`map`的TF转换问题,以下是逐步排查与解决方案: --- ### **1. 理解TF树结构** 在ROS中,`map`到`base_footprint`的转换通常通过中间坐标系`odom`间接实现,完整链条应为: $$map \xrightarrow{amcl/gmapping} odom \xrightarrow{odometry} base\_footprint$$ 若缺少`mapbase_footprint`,通常是`mapodom`或`odombase_footprint`的转换未正确发布。 --- ### **2. 检查关键节点是否运行** - **SLAM或定位节点**:运行SLAM(如`gmapping`)或定位(如`amcl`)时,需确保节点正常启动并发布`mapodom`转换。 ```bash # 检查SLAM节点是否运行(例如gmapping) rosnode list | grep slam # 检查定位节点(例如amcl) rosnode list | grep amcl ``` - 若节点未运行,需检查启动文件或手动启动节点[^1]。 - **里程计节点**:确认`robot_state_publisher`或里程计节点(如`wheel_odometry`)发布`odombase_footprint`转换。 ```bash rostopic echo /odom # 检查是否有数据 ``` --- ### **3. 使用TF工具诊断** - **查看完整TF树**: ```bash rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree ``` - 检查`mapodom`和`odombase_footprint`是否存在断裂。 - **手动查询特定转换**: ```bash rosrun tf tf_echo map base_footprint # 若报错,说明转换缺失 ``` --- ### **4. 常见原因与修复** 1. **未启动SLAM/定位节点**: - 运行SLAM(如gmapping): ```bash roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch slam_methods:=gmapping ``` - 或运行定位(如amcl): ```bash roslaunch turtlebot3_navigation turtlebot3_navigation.launch ``` 2. **坐标系名称不匹配**: - 检查`robot_state_publisher`的`odom_frame_id`和`base_footprint_frame_id`参数是否与TF树中的名称一致。 - 在URDF或启动文件中确认坐标系定义: ```xml <param name="odom_frame" value="odom"/> <param name="base_footprint_frame" value="base_footprint"/> ``` 3. **时间戳不同步**: - 使用`rosbag check`检查日志时间戳。 - 在启动文件中添加`use_sim_time`参数(仿真时需设为`true`): ```xml <param name="use_sim_time" value="true"/> ``` 4. **传感器数据异常**: - 检查激光雷达(`/scan`)或IMU数据是否正常: ```bash rostopic hz /scan # 查看数据频率 ``` --- ### **5. 参考解决方案** - **Gazebo仿真问题**:若在Gazebo中出现TF错误,尝试重置模型状态或重新加载世界[^2]: ```bash rosservice call /gazebo/reset_simulation "{}" ``` ---
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