Cartographer原始碼篇 原始碼分析 1

2021-10-08 16:16:04 字數 2362 閱讀 9433

在安裝編譯cartographer-1.0.0的時候,我們可以看到**主要包括cartorgarpher_ros、cartographer、ceres-sover三個部分。其中,ceres-solver用於非線性優化,求解最小二乘問題;cartographer_ros為ros平台的封裝,獲取感測器資料,顯示和儲存處理結果;cartographer為演算法的底層實現,處理感測器資料,構建地圖。作為ros平台的封裝,cartographer_ros沒做實質性的工作,但是其充當了cartographer程式的守門人的角色,包含通往cartographer的鑰匙,故本次先針對cartographer_ros作乙個簡單快速的分析。

首先看下cartographer_ros的檔案結構,如下圖所示:

cartographer_ros目錄

然後我們具體分析下各目錄的內容:

cartographer_ros_msgs:部分msg、srv檔案;

cartographer_ros/cartographer_ros:基於ros實現的主要程式,包含各節點的實現檔案,入口節點cartographer_node的實現檔案node_mian.cc就在這裡;

configuration_files目錄

cartographer_ros/configuration_files:引數配置檔案,包括機械人引數、建圖引數、定位引數、檔案儲存引數等;

launch目錄

cartographer_ros/launch:節點啟動檔案,包括機械人、建圖、定位、檔案儲存等節點;

通過實際執行,分析一下ros節點的情況:

cartographer_ros節點圖

cartographer_ros的主節點,主要負責訂閱感測器資料、發布顯示資料。

主要負責訂閱子圖與發布柵格地圖。

主要負責發布地**件。

主要用於離線執行的節點,功能類似cartographer_node節點。

正如前面說的那樣,cartographer_ros主要有兩部分功能:

1.訂閱感測器資料與結果展示;

2.cartographer api的ros封裝;

故針對cartographer_ros,我們主要作簡單的梳理,將大部分的時間放到以後對cartographer演算法底層的研究,**流程如圖所示:

原圖:

cartographer_ros**結構

簡單說明一下,藍線是cartographer_ros的主流程,紫線是新建軌跡的流程,綠線是結束軌跡、優化的流程,黑線是發布顯示所需資料的流程。黑色填充的檔案在cartographer_ros目錄下的,綠色與紫色填充的檔案在cartographer目錄下。

沿著每個流程去理**,一層層剝開封裝,最後發現都是通過map_builder_bridgesensor_bridge進入cartographer目錄下,去做實質的資料處理、建圖的底層工作。給人一種感覺,就是看完cartographer_ros發現還沒看到真正的程式,全是花裡胡哨的層層封裝以及c++的高階用法,也給閱讀原始碼的新手很大的壓力。但是,作為乙個產品級的原始碼,還是可以從背後多琢磨一下谷歌工程師的意圖,這就是仁者見仁智者見智的事情了。總之,從全域性結構去看,cartographer_ros的**結構就是這樣啦。

接下來,具體看一下主程式的流程:

node_main.cc

通過launc**件啟動節點

backpack_3d.launch & backpack_3d.lua

backpack_3d.launch為例,主要做了以下工作:

啟動cartographer_node、cartographer_occupancy_grid_node節點;

匯入.urdf檔案、.lua配置檔案路徑;

其中,.urdf檔案定義了機械人的座標變換,.lua檔案定義了建圖演算法的配置,包括感測器的種類、取樣率、發布頻率,以及位姿優化的引數等。

訂閱tf,使用.lua配置cartographer演算法引數、ros訂閱發布引數

定時發布submap/trajectory/landmark_pose/constraint/scan_matched_point_cloud

新建軌跡

**流程:addtrajectory()→

\rightarrow

→addextrapolator() + addsensorsampler() + launchsubscriber()→

\rightarrow

→handle…message()

檔案流程:node_main.cc→

\rightarrow

→node.cc→

\rightarrow

→map_builder_bridge→

\rightarrow

→結束軌跡

優化儲存

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