Cartographer学习

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一、launch文件

cartographer启动的launch文件是存放在cartographer_detailed_comments_ws/src/cartographer_ros/cartographer_ros/launch/文件夹中，也可以在该文件夹下创建自己的launch文件。

<launch>
		<!--rosbag包的地址-->
		<arg name="rosbag_file" default="$(env HOME)/bagfile/rslidar16.bag"/>
		<param ="/use_sim_time" value="true"/>
		
		<!--cartographer_ros-->
		<node name="cartographer_ros_node" pkg="cartographer_ros" type="cartographer_ros_node"
		args ="-configuration_directory $(find cartographer_ros)/configuration_files
					-configuration_basename my_test.lua"
		output="screen"/>
		<remap form="points2" to="rslidar"/>
		<remap form="scan" to="my_scan"/>
		<remap form="odom" to="my_odom"/>
		<remap form="imu" to="my_imu"/>
		<remap from="fix" to="fix" />

		<!--map save-->
		<node name="cartographer_occupancy_grid_node" pkg="cartographer_ros"
      type="cartographer_occupancy_grid_node" args="-resolution 0.05" />

		<node name="playbag" pkg="rosbag" type="play"
     			 args="--clock $(arg bag_filename)" />

</launch>

在启动cartographer_ros节点中，configuration_directory 是表示lua文件的存放地址。configuration_basename是具体的lua文件

二、lua文件

对于cartographer具体的一些参数都会存放在lua文件中(感觉和ros中读取yaml文件有点类似)，它存放在configuration_file文件夹下，lua文件的内容如下：

#include "map_builder.lua"
#include "trajectory_builder.lua"
-- #include ""

options={
    map_builder=MAP_BUILDER,
    trajectory_builder=TRAJECTORY_BUILDER,
    map_frame="map";
    tracking_frame="imu_link",
    published_frame="odom";
    odom_frame="odom",
    provide_odom_frame=false,
    publish_frame_projected_to_2d=false,
    use_pose_extrapolator=false,
    use_odometry=true,
    use_landmarks=false,
    use_landmarks=false,   --GPS

    num_laser_scans=1，
    num_point_clouds=1,
    num_multi_echo_laser_scans=0,
    num_subdivisions_per_laser_scan=1,

    lookup_transform_timeout_sec = 0.2,
    submap_publish_period_sec = 0.3,
    pose_publish_period_sec = 5e-3,
    trajectory_publish_period_sec = 30e-3,
    rangefinder_sampling_ratio = 1.,
    odometry_sampling_ratio = 1.,
    fixed_frame_pose_sampling_ratio = 1.,
    imu_sampling_ratio = 1.,
    landmarks_sampling_ratio = 1.,

}

MAP_BUILDER.use_trajectory_builder_2d =true
TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data=true
TRAJECTORY_BUILDER_2D.min_z=-0.1

return options

文件主要分为4个部分

1. lua文件中包含头文件，
   #include "map_builder.lua" #include "trajectory_builder.lua"
   这两个文件是存放在cartograper中的configuration_files文件夹下，里面包含了6个lua文件。
   2.options里面是包含头文件中不包含的一些内容。

options={
	map_builder=MAP_BUILDER,//map_build.lua的配置信息
	trajectory_builder=TRAJECTORY_BUILDER,//同理

	map_frame="map", //地图坐标系的名称
	tracking_frame="imu_link", //有imu就写imu坐标系，没有的话就写base_link,就是将所有传感器的数据转换到tracking_frame坐标系下
	published_frame="footprint",  //tf最底层的坐标名称
	odom_frame="odom", //里程计坐标信息的名字
	provide_odom_frame=false, //如果ROSbag中有odom那么就为false(map->odom->footprint)，没有的话写true(map->footprint)
	publisher_frame_projected_to_2d=false,//是否将坐标系投影到平面上
	
	use_pose_extrapolator = false,  //位姿推测器，一般设为false(发布tf使用前端计算出来的位姿),
	
	//这三个要使用必须有相应topic，可以在launch中设置重映射
	use_odometry=false,//是否使用里程计， 如果要用必须包含odom
	use_nav_sat=false,//gps
	use_landmark=false,//landmark

	num_laser_scans=0,//单线雷达
	num_multi_echo_laser_scan=0,//
	num_subdivisions_per_laser_scan=1,
	num_point_clouds=1,//多线雷达

	//time
	 lookup_transform_timeout_sec = 0.2, //tf查询超时时间
	  submap_publish_period_sec = 0.3,
   	 pose_publish_period_sec = 5e-3,
    trajectory_publish_period_sec = 30e-3,

//传感器采样频率
    rangefinder_sampling_ratio = 1.,
    odometry_sampling_ratio = 1.,
    fixed_frame_pose_sampling_ratio = 1.,
    imu_sampling_ratio = 1.,
    landmarks_sampling_ratio = 1.,
	
}

3.对头文件中的一些参数进行覆盖

MAP_BUILDER.use_trajectory_builder_2d = true

TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data = true//是否使用imu数据
TRAJECTORY_BUILDER_2D.min_range = 0.3//雷达数据的使用范围
TRAJECTORY_BUILDER_2D.max_range = 100.
TRAJECTORY_BUILDER_2D.min_z = 0.2 //同样也是雷达数据范围
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.max_z = 1.4
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.voxel_filter_size = 0.02//体素滤波设置的值

--TRAJECTORY_BUILDER_2D.adaptive_voxel_filter.max_length = 0.5//尝试最佳的体素边长，最大为0.5,自适应体素滤波
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.adaptive_voxel_filter.min_num_points = 200.//滤波后的点数阈值
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.adaptive_voxel_filter.max_range = 50.//

--TRAJECTORY_BUILDER_2D.loop_closure_adaptive_voxel_filter.max_length = 0.9//回环检测时自适应体素滤波
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.loop_closure_adaptive_voxel_filter.min_num_points = 100
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.loop_closure_adaptive_voxel_filter.max_range = 50.

TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_online_correlative_scan_matching = false//是否使用online_correlative_scan_matching为ceres提供先验信息，精度高但是计算量很大
TRAJECTORY_BUILDER_2D.ceres_scan_matcher.occupied_space_weight = 1.//ceres前端扫描匹配的设置，地图匹配权重
TRAJECTORY_BUILDER_2D.ceres_scan_matcher.translation_weight = 1.//平移权重
TRAJECTORY_BUILDER_2D.ceres_scan_matcher.rotation_weight = 1.//旋转权重
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.ceres_scan_matcher.ceres_solver_options.max_num_iterations = 12//最大迭代次数

//防止子图插入太多，在子图插入之前对数据进行过滤
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.motion_filter.max_distance_meters = 0.1
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.motion_filter.max_angle_radians = 0.004
--TRAJECTORY_BUILDER_2D.imu_gravity_time_constant = 1.

//子图配置 一个子图里最多插入80*2个数据（也就是说当子图插入了160个数据，那么后端就可以优化了）
TRAJECTORY_BUILDER_2D.submaps.num_range_data = 80.
TRAJECTORY_BUILDER_2D.submaps.grid_options_2d.resolution = 0.1//地图分辨率

//优化方程的参数
POSE_GRAPH.optimize_every_n_nodes = 160.
POSE_GRAPH.constraint_builder.sampling_ratio = 0.3//局部子图计算回环的频率，数越大，频率越高
POSE_GRAPH.constraint_builder.max_constraint_distance = 15.//局部子图回环检测时最大的约束距离
POSE_GRAPH.constraint_builder.min_score = 0.48//回环检测最低的分数阈值(局部)
POSE_GRAPH.constraint_builder.global_localization_min_score = 0.60//回环检测最低的分数阈值(整体)

4.return