Cartographer源码阅读2D&3D-PGM生成及地图发布

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在使用 Cartographer 进行激光雷达 SLAM 建图时,需要完成一系列配置和步骤以确保系统能够正确接收传感器数据并生成地图。以下是一个完整的流程说明: ### 1. 安装 Cartographer 和 ROS2 环境 首先确保你已经安装了 ROS2 Humble,并且配置好了工作空间。Cartographer 的 ROS2 集成包可以通过以下方式安装: ```bash sudo apt install ros-humble-cartographer ros-humble-cartographer-ros ``` 如果你希望从源码构建,可以克隆官方仓库到你的 `src` 目录中并编译: ```bash git clone https://github.com/cartographer-project/cartographer_ros.git ``` 然后运行 `colcon build` 来构建项目。 ### 2. 配置激光雷达驱动 确保你的 2D 激光雷达设备已经连接并且可以通过 ROS2 发布 `/scan` 话题。常见的激光雷达如 RPLiDAR、Hokuyo 或者 SICK 等都有对应的 ROS2 驱动程序。例如对于 RPLiDAR A3,可以使用如下命令启动驱动节点: ```bash ros2 launch rplidar_ros view_rplidar.launch.py ``` 该命令将启动雷达驱动并打开 RViz 查看原始点云数据。 ### 3. 设置 TF 变换 Cartographer 需要正确的坐标变换信息来处理传感器数据。你可以使用 `tf2_ros` 提供的 `static_transform_publisher` 来发布固定变换。其参数含义如下: - `--x X`, `--y Y`, `--z Z`:表示子坐标系相对于父坐标系的平移。 - `--roll ROLL`, `--pitch PITCH`, `--yaw YAW`:表示旋转角度(单位为弧度)。 - `--frame-id FRAME_ID`:父坐标系名称。 - `--child-frame-id CHILD_FRAME_ID`:子坐标系名称 [^1]。 示例命令用于发布 base_link 到 laser 的变换: ```bash ros2 run tf2_ros static_transform_publisher --x 0.0 --y 0.0 --z 0.2 --roll 0 --pitch 0 --yaw 0 --frame-id base_link --child-frame-id laser ``` ### 4. 创建 Cartographer 配置文件 你需要创建 `.lua` 脚本定义 SLAM 参数。一个典型的 2D 雷达建图配置可能包含以下内容: ```lua options = { map_builder = MAP_BUILDER, trajectory_builder = TRAJECTORY_BUILDER, map_frame = "map", tracking_frame = "base_link", published_frame = "odom", odom_topic = "odom", provide_odom_frame = true, use_pose_extrapolator = true, } MAP_BUILDER.use_trajectory_builder_2d = true TRAJECTORY_BUILDER_2D.submaps.num_range_data = 35 TRAJECTORY_BUILDER_2D.min_range = 0.3 TRAJECTORY_BUILDER_2D.max_range = 8.0 TRAJECTORY_BUILDER_2D.missing_data_ray_length = 5.0 TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data = false TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_online_correlative_scan_matching = true TRAJECTORY_BUILDER_2D.real_time_correlative_scan_matcher.linear_search_window = 0.1 TRAJECTORY_BUILDER_2D.real_time_correlative_scan_matcher.angular_search_window = math.rad(20) return options ``` 保存为 `cartographer.lua` 并放置在合适的位置。 ### 5. 启动 Cartographer 节点 接下来编写一个 ROS2 Launch 文件来启动 Cartographer: ```python from launch import LaunchDescription from launch.actions import IncludeLaunchDescription from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource import os from ament_index_python.packages import get_package_share_directory def generate_launch_description(): cartographer_config_dir = os.path.join(get_package_share_directory('your_package_name'), 'config') configuration_basename = 'cartographer.lua' return LaunchDescription([ IncludeLaunchDescription( PythonLaunchDescriptionSource([os.path.join( get_package_share_directory('cartographer_ros'), 'launch', 'cartographer.launch.py')]), launch_arguments={ 'configuration_directory': cartographer_config_dir, 'configuration_basename': configuration_basename}.items(), ) ]) ``` 替换 `your_package_name` 为你自己的功能包名后保存为 `cartographer.launch.py`。 ### 6. 运行建图过程 现在你可以通过以下命令启动整个系统: ```bash ros2 launch your_package_name cartographer.launch.py ``` 同时,建议开启 RViz 来可视化地图和轨迹: ```bash rviz2 -d `ros2 pkg prefix cartographer_ros`/share/cartographer_ros/rviz_cfg.rviz ``` ### 7. 保存地图 当建图完成后,使用 `map_saver_cli` 工具保存地图: ```bash ros2 run nav2_map_server map_saver_cli -f ~/map ``` 这将会把当前地图保存为 `~/map.pgm` 和 `~/map.yaml` 文件。 ---
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