ROS Navigation之map_server完全详解

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-04-13 11:42 1112阅读 0赞

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本文持续更新地址：[https://haoqchen.site/2018/11/27/map\_server/][https_haoqchen.site_2018_11_27_map_server]

本文将介绍自己在看ROS的Navigation stack中的map\_server包源代码时的一些理解。作者的ROS版本是indigo，map\_server版本是1.12.13。如有错误，欢迎在评论中指正。

**左侧专栏还在更新其他Navigation包源码解读哦，关注一波？**

如果觉得写得还不错，就请收藏一下啦～～～后续想把整个Navigation看了。

# 1. package.xml与CMakeLists.txt #

**package**介绍中说，`mapserver提供了一个ROS节点，该节点通过一个ROS Service来提供地图数据，同时提供了一个命令行程序来动态地将生成的地图保存到文件中`。其依赖一些库，特别需要注意的是`sdl-image（用来加载地图图片）`、`yaml-cpp（配置中用到挺多yaml文件的）`和`tf`。

**CMakeLists**中定义生成以下：

*  image\_loader动态库，详见第2章
 *  map\_server可执行程序，详见第3章
 *  map\_saver可执行程序，详见第4章
 *  其余是test和安装的步骤，不是重点就不看了

# 2. image\_loader动态库 #

其实就是封装了一下`SDL_image`的功能写了一个`loadMapFromFile`函数。函数参数中会传进来地图的分辨率\[meters/pixel\]、`occ_th`（超过该值的像素为占据，归一化值）、`free_th`（低于为自由，归一化值）、`origin`（图像左下角的2D坐标，x、y、yaw，yaw是逆时针）。处理后最终将图片封装成`nav_msgs::GetMap::Response*`结构。

该结构有三种表示方法。分别是Trinary，即占据（像素用100表示），free（像素用0表示）、不明（像素用-1表示）；Scale，占据与free与三值一样，但是不明变成了(0,100)；Raw，所有像素用\[0, 255\]表示。

# 3. map\_server可执行程序 #

**调用形式：**  
`map_server <map.yaml>`，其中`map.yaml`是map\_saver中生成的地图描述文件，包括了resolution、图片名、原点信息、阈值等。  
除此之外也可以像下面这样调用，但不建议：  
`map_server <map> <resolution>`。map是图片名字，这样子直接跳过了描述文件，不建议。

主要流程：

1.  在main函数中定义了一个`MapServer`对象。在该对象的构造函数中，通过描述文件和ROS参数服务器获得地图相应参数后，调用\[image\_loader动态库\]\[image\_loader动态库\]中的`loadMapFromFile`函数将地图加载到私有成员`nav_msgs::GetMap::Response map_resp_`中。
2.  然后提供一个名为`static_map`的服务，回调函数是`MapServer::mapCallback`。关于ROS服务器和客户端是什么，不懂的可以看ROS教程[编写简单的服务器和客户端 (C++)][_C]。该服务器做的就是将地图`map_resp_`深拷贝给客户端。amcl中就是通过这个服务获得地图的
3.  接着发布一个内容为`nav_msgs::MapMetaData`，名为`map_metadata`的话题。

time map_load_time
    float32 resolution
    uint32 width
    uint32 height
    geometry_msgs/Pose origin

`nav_msgs::MapMetaData`的信息如上，应该只是一些地图的基本信息，查找了一下，基本没人订阅这个话题，除了一个test。

1.  最后发布一个内容为`nav_msgs::OccupancyGrid`，名为`map`的话题，并将加载到的`map_resp_.map`发布上去。

std_msgs/Header header
    nav_msgs/MapMetaData info
    int8[] data

`nav_msgs::OccupancyGrid`的信息如上。就是地图了。查了一下发现，GMapping中也会往`map`这个话题发布消息。除了一些test节点，目前只发现amcl中有在一定条件下订阅`map`这个话题。然而据我了解，amcl中实际也没有订阅话题，而是直接通过上述的服务器来获得地图的。

# 4. map\_saver可执行程序 #

**调用形式：**  
`map_saver [-f <mapname>] [ROS remapping args]"`，比如想将GMapping中生成的地图保存下来，可以：  
`rosrun map_server map_saver -f ~/robot_ws/map/gmapping`

main函数中定义了一个`MapGenerator`类对象，该类初始化之后订阅`map`话题。在订阅的回调函数中，将订阅得到的map按照一定格式保存到当地的.pgm文件，同时将地图信息保存到对应的.yaml文件中。

需要注意的是，如果你是想保存Cartographer生成的地图，是需要对源代码做一些修改的。因为Cartographer的map格式跟GMapping中的格式不太一样。具体不一样如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">point type</th> 
   <th align="center">GMapping value</th> 
   <th align="center">Cartographer value</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">free</td> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">0-N</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">occupied</td> 
   <td align="center">100</td> 
   <td align="center">M-100</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">unknown</td> 
   <td align="center">-1</td> 
   <td align="center">-1 &amp; N-M</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

我按照这个不同对map\_server包做了一些修改，详情看github：[https://github.com/HaoQChen/map\_server][https_github.com_HaoQChen_map_server]。如果觉得有用，记得star一下哦。

# 参考 #

*  [map\_server官网][map_server]

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[https_haoqchen.site_2018_11_27_map_server]: https://haoqchen.site/2018/11/27/map_server/
[_C]: http://wiki.ros.org/cn/ROS/Tutorials/WritingServiceClient%28c%2B%2B%29
[https_github.com_HaoQChen_map_server]: https://github.com/HaoQChen/map_server
[map_server]: http://wiki.ros.org/map_server
[Star]: https://github.com/HaoQChen/HaoQChen.github.io