costmap2D数据结构及生成过程

本文详细介绍了costmap_2D的内部数据结构,包括全局和局部地图,以及地图生成的过程,包括初始化layered_costmap、设置各层插件、更新地图坐标和聚合等步骤。通过分析move_base类的构造函数,揭示了costmap_2D如何维护和更新地图数据。

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概述

前一篇源码分析,让我了解到了costmap_2d包类的具体功能。但costmap2d包的到底整体包含什么地图数据?如何维护地图数据?何时调用各层更新?何时聚合?这些问题还不甚明了。这篇对costmap2d维护的地图数据、更新过程做一个总结。

地图数据结构‘

在这里插入图片描述
如中序号对应了地图生成过程的步骤,可能不全,但是已经对地图的数据有了清晰的认识。

地图生成过程

move_base类的构造函数,调用了costmap2d的功能,生成过程如下:

1、初始化costmap2DROS

全局地图调用了

planner_costmap_ros_ = new costmap_2d::Costmap2DROS("global_costmap", tf_);
planner_costmap_ros_→pause();

局部地图调用了

controller_costmap_ros_ = new costmap_2d::Costmap2DROS("local_costmap", tf_);
controller_costmap_ros_->pause();
1.1 初始化layered_costmap
layered_costmap_ = new LayeredCostmap(global_frame_, rolling_window, track_unknown_space);
<think>嗯,用户想配置costmap_2d的StaticLayer、ObstacleLayer和InflationLayer插件层。首先,我需要回忆一下ROS中costmap的配置方法。根据引用中的信息,插件需要在YAML文件中声明,并且每个层有不同的参数。比如,引用[1]提到要注册插件并在配置文件中添加自定义层的配置,用户这里可能也需要类似的结构,但针对的是标准层而不是自定义层。接下来,用户的问题可能涉及如何正确设置各个层的类型和参数。比如StaticLayer通常用于静态地图,ObstacleLayer处理传感器数据,而InflationLayer负责膨胀障碍物。根据引用[2],各层通过UpdateBounds和UpdateCosts方法来更新主costmap,所以配置时需要确保它们的顺序正确,可能影响到更新顺序,比如StaticLayer先于ObstacleLayer,最后是InflationLayer。另外,引用[4]提到RangeSensorLayer使用概率模型更新栅格值,这可能与ObstacleLayer的传感器配置相关,比如如何设置障碍物的衰减参数或传感器类型。需要检查每个层的参数,比如StaticLayer的map_topic是否指向正确的静态地图,ObstacleLayer的observation_sources是否包含激光或雷达等传感器。还要注意全局坐标系和rolling_window的设置,这在LayeredCostmap的构造函数中提到过(引用[3])。如果用户使用rolling窗口,可能需要调整各个层的尺寸和更新频率。最后,确保插件类型正确,比如StaticLayer的类型是“costmap_2d::StaticLayer”,ObstacleLayer是“costmap_2d::ObstacleLayer”,InflationLayer是“costmap_2d::InflationLayer”。这些类型名称必须准确,否则无法加载。同时,参数的层次结构要正确,比如每个层在plugins列表中的顺序可能会影响它们的叠加顺序。</think>### 如何配置 costmap_2d 的插件层 #### 1. **配置文件结构** 在 ROS 的导航堆栈中,`costmap_2d` 通过 YAML 文件配置插件层。需在配置文件中声明 `plugins` 列表,并指定各层的名称、类型和参数。 ```yaml global_costmap: plugins: - {name: static_layer, type: "costmap_2d::StaticLayer"} - {name: obstacle_layer, type: "costmap_2d::ObstacleLayer"} - {name: inflation_layer, type: "costmap_2d::InflationLayer"} ``` #### 2. **各层核心参数配置** - **StaticLayer** 负责加载静态地图(如 SLAM 生成的栅格地图),需指定地图来源和更新频率: ```yaml static_layer: map_topic: "/map" # 静态地图的 Topic subscribe_to_updates: true # 是否监听地图更新 track_unknown_space: true # 是否处理未知区域 ``` - **ObstacleLayer** 处理动态障碍物(如传感器检测到的障碍物),需配置传感器源和障碍物衰减模型: ```yaml obstacle_layer: observation_sources: "laser_scan" # 传感器源名称 laser_scan: {sensor_frame: "laser", data_type: "LaserScan", topic: "/scan", marking: true, clearing: true} decay_model: "exponential" # 障碍物衰减模型 decay_time: 2.0 # 衰减时间(秒) ``` - **InflationLayer** 负责膨胀障碍物区域以生成安全距离,需设置膨胀半径和代价值衰减曲线: ```yaml inflation_layer: inflation_radius: 0.5 # 膨胀半径(米) cost_scaling_factor: 10.0 # 代价值衰减系数 ``` #### 3. **层加载顺序与优先级** - **加载顺序**:`plugins` 列表中的顺序决定了层的叠加顺序(底层到顶层)。通常静态层在最底层,膨胀层在最顶层[^2]。 - **代价值叠加规则**:各层通过 `updateCosts` 方法更新主 costmap,代价值按最大值叠加[^2]。 #### 4. **调试与验证** - **可视化工具**:使用 `rviz` 查看各层 costmap,确保代价值分布符合预期。 - **日志输出**:通过 `rosconsole` 设置 `costmap_2d` 的日志级别为 `DEBUG`,观察层更新过程。 #### 5. **常见问题** - **层未加载**:检查插件类型名称是否拼写错误(如 `costmap_2d::StaticLayer` 必须完全匹配)。 - **代价值冲突**:若静态层与障碍物层重叠区域代价值异常,需调整 `combination_method` 参数(默认取最大值)。 ---
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