7.2.2 导航实现02_地图服务

上一节我们已经实现通过gmapping的构建地图并在rviz中显示了地图，不过，上一节中地图数据是保存在内存中的，当节点关闭时，数据也会被一并释放，我们需要将栅格地图序列化到的磁盘以持久化存储，后期还要通过反序列化读取磁盘的地图数据再执行后续操作。在ROS中，地图数据的序列化与反序列化可以通过 map_server 功能包实现。

1.map_server简介

map_server功能包中提供了两个节点: map_saver 和 map_server，前者用于将栅格地图保存到磁盘，后者读取磁盘的栅格地图并以服务的方式提供出去。

map_server安装前面也有介绍，命令如下:

sudo apt install ros-<ROS版本>-map-server

2.map_server使用之地图保存节点(map_saver)

2.1map_saver节点说明

订阅的topic:

map(nav_msgs/OccupancyGrid)

  • 订阅此话题用于生成地图文件。
2.2地图保存launch文件

地图保存的语法比较简单，编写一个launch文件，内容如下:

<launch>
    <arg name="filename" value="$(find mycar_nav)/map/nav" />
    <node name="map_save" pkg="map_server" type="map_saver" args="-f $(arg filename)" />
</launch>

其中 mymap 是指地图的保存路径以及保存的文件名称。

SLAM建图完毕后，执行该launch文件即可。

测试:

首先，参考上一节，依次启动仿真环境，键盘控制节点与SLAM节点；

然后，通过键盘控制机器人运动并绘图；

最后，通过上述地图保存方式保存地图。

结果：在指定路径下会生成两个文件，xxx.pgm 与 xxx.yaml

2.3 保存结果解释

xxx.pgm 本质是一张图片，直接使用图片查看程序即可打开。

xxx.yaml 保存的是地图的元数据信息，用于描述图片，内容格式如下:

image: /home/rosmelodic/ws02_nav/src/mycar_nav/map/nav.pgm
resolution: 0.050000
origin: [-50.000000, -50.000000, 0.000000]
negate: 0
occupied_thresh: 0.65
free_thresh: 0.196

解释:

  • image:被描述的图片资源路径，可以是绝对路径也可以是相对路径。

  • resolution: 图片分片率(单位: m/像素)。

  • origin: 地图中左下像素的二维姿势，为（x，y，偏航），偏航为逆时针旋转（偏航= 0表示无旋转）。

  • occupied_thresh: 占用概率大于此阈值的像素被视为完全占用。

  • free_thresh: 占用率小于此阈值的像素被视为完全空闲。

  • negate: 是否应该颠倒白色/黑色自由/占用的语义。

map_server 中障碍物计算规则:

  1. 地图中的每一个像素取值在 [0,255] 之间，白色为 255，黑色为 0，该值设为 x；
  2. map_server 会将像素值作为判断是否是障碍物的依据，首先计算比例: p = (255 - x) / 255.0，白色为0，黑色为1(negate为true，则p = x / 255.0)；
  3. 根据步骤2计算的比例判断是否是障碍物，如果 p > occupied_thresh 那么视为障碍物，如果 p < free_thresh 那么视为无物。

备注:

  • 图片也可以根据需求编辑。

3.map_server使用之地图服务(map_server)

3.1map_server节点说明

发布的话题

map_metadata（nav_msgs / MapMetaData）

  • 发布地图元数据。

map（nav_msgs / OccupancyGrid）

  • 地图数据。

服务

static_map（nav_msgs / GetMap）

  • 通过此服务获取地图。

参数

〜frame_id（字符串，默认值：“map”）

  • 地图坐标系。
3.2地图读取

通过 map_server 的 map_server 节点可以读取栅格地图数据，编写 launch 文件如下:

<launch>
    <!-- 设置地图的配置文件 -->
    <arg name="map" default="nav.yaml" />
    <!-- 运行地图服务器，并且加载设置的地图-->
    <node name="map_server" pkg="map_server" type="map_server" args="$(find mycar_nav)/map/$(arg map)"/>
</launch>

其中参数是地图描述文件的资源路径，执行该launch文件，该节点会发布话题:map(nav_msgs/OccupancyGrid)

3.3地图显示

在 rviz 中使用 map 组件可以显示栅格地图：

另请参考:

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