【SLAM】Cartographer的配置和运行

官方文档：Cartographer — Cartographer documentation

1、依赖安装（Ubuntu20.04）

链接：https://pan.baidu.com/s/150mTzN5t_rkMUIuaj8vmIw 提取码：wxa1

./auto-carto-build.sh

使用脚本一键安装~

2、拉取源码

这里使用的源码是基于李想老师注释的源码~

源码路径：https://github.com/xiangli0608/cartographer_detailed_comments_ws

mkdir carto_ws
cd carto_ws
git clone https://github.com/xiangli0608/cartographer_detailed_comments_ws.git

编译：

cd cartographer_detailed_comments_ws 
./catkin_make.sh

编译了4个package包：

cartographer
cartographer_ros
- cartographer_ros
- cartographer_ros_msgs
- cartographer_rviz

设置环境路径：

sudo vim ~/.bashrc

# 在最后面放入（绝对路径）
source /home/robot/Documents/learn_repo/carto_ws/cartographer_detailed_comments_ws/install_isolated/setup.bash

小技巧：（在vim里面点G，可以跳转到最后一行）

注意：本工程文件只能使用catkin_make.sh 脚本文件进行编译，不能直接用catkin_make

当不需要修改cartographer源码的时候，可以直接把cartographer_ros 放在工作空间进行catkin_make编译(因为cartographer源码已经安装到系统里，作为一个安装库）

3、运行（2D建图）

新建一个 bagfiles 文件，在home目录下（后面也可以修改launch文件中bag路径信息）

cd ~
mkdir bagfiles

将下载好的数据集bag文件放入这个文件夹中！

可以修改这里的数据集的路径：

# 查看系统环境是否生效
rospack profile

运行：（2D建图）

roslaunch cartographer_ros lx_rs16_2d_outdoor.launch

以上的建图使用的Submaps进行查看，也可以用map进行查看：

查看map话题是谁发布的：

rostopic info /map

4、保存地图（2D地图）

保存地图：（方式1）

rosrun map_server map_saver -f map

（方式2：）使用工程里面的脚本文件finish_slam_2d.sh

./finish_slam_2d.sh

我们可以看到，它保存在了home目录下，创建了一个文件夹，这个路径其实是可以修改脚本文件

5、运行（纯定位模式）

roslaunch cartographer_ros lx_rs16_2d_outdoor_localization.launch

纯定位模式相比刚刚的建图其实就是加载已建立的地图后，再跑一下bag包进行建图

而我们可以发现其实地图还是稍微有点变化的，这对于导航是不利的，因此我们可以通过map_server，把已建立的地图加载出来，通过map的话题发布出来即可

6、运行（3D建图）

roslaunch cartographer_ros lx_rs16_3d.launch

7、保存地图（3D地图）

 ./finish_slam_3d.sh

生成 pbstream 文件

7、使用asset生成ros格式的2d栅格地图

roslaunch cartographer_ros assets_writer_2d.launch

读取urdf文件、bag包、pbstream文件，最终生成一个map.pgm

8、使用asset生成ros格式的3d栅格地图

roslaunch cartographer_ros assets_writer_3d.launch

生成了一个b3_1.pcd文件

pcl_viewer b3_1.pcd

安装：

sudo apt install pcl-tools

按4，可以实现点云通过不同高度赋予颜色

9、使用landmark

roslaunch cartographer_ros landmark_mir_100.launch

10、配置lua文件

tracking_frame
- 有imu的link就设置为imu_link
- 没有就设置成base_link

published_frame
- cartographer发布的tf的最下边一个坐标系，bag包中tf树的最上边的一个坐标系

provide_odom_frame
- 是否提供里程计
- 如果bag包中有里程计的坐标系，这个就是false
- 如果没有，就根据需要决定是否提供里程计坐标系（纯建图，有没有odom无所谓）
use_pose_extrapolator
- 设置为false
use_odometry
- 是否使用里程计的传感器数据，如果为true，tf树中一定要存在odom坐标系
num_laser_scans/num_point_clouds
- 是否使用单线雷达，和多线雷达，使用一个则为1，不使用则为0，可以同时为1，不可以同时为0（可以使用多个单线雷达或者多个多线雷达）
TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data
- 是否使用IMU，如果用IMU，tracking_frame一定要设置为imu_link
TRAJECTORY_BUILDER_2D.min_z
- 点云的最小z的范围
- 单线点云不能设置大于0的值（或者不设置）
- 多线点云这个值要大于0

lua文件：

-- Copyright 2016 The Cartographer Authors
--
-- Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
-- you may not use this file except in compliance with the License.
-- You may obtain a copy of the License at
--
--      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
--
-- Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
-- distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
-- WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
-- See the License for the specific language governing permissions and
-- limitations under the License.

include "map_builder.lua"
include "trajectory_builder.lua"

options = {
  map_builder = MAP_BUILDER,                        -- map_builder.lua的配置信息
  trajectory_builder = TRAJECTORY_BUILDER,          -- trajectory_builder.lua的配置信息

  map_frame = "map",                                -- 地图坐标系的名字
  tracking_frame = "imu_link",                      -- 将所有传感器数据转换到这个坐标系下
  published_frame = "odom",                         -- tf: map -> odom
  odom_frame = "odom",                              -- 里程计的坐标系名字
  provide_odom_frame = false,                       -- 是否提供odom的tf, 如果为true,则tf树为map->odom->footprint
  publish_frame_projected_to_2d = false,            -- 是否将坐标系投影到平面上
  use_pose_extrapolator = false,

  use_odometry = false,                             -- 是否使用里程计,如果使用要求一定要有odom的tf
  use_nav_sat = false,                              -- 是否使用gps /fix
  use_landmarks = false,                            -- 是否使用landmark

  num_laser_scans = 0,                              -- 是否使用单线激光数据
  num_multi_echo_laser_scans = 0,                   -- 是否使用multi_echo_laser_scans数据 多回声波雷达
  num_subdivisions_per_laser_scan = 1,              -- 1帧数据被分成几次处理,一般为1
  num_point_clouds = 1,                             -- 是否使用点云数据

  lookup_transform_timeout_sec = 0.2,               -- 查找tf时的超时时间
  submap_publish_period_sec = 0.3,                  -- 发布数据的时间间隔
  pose_publish_period_sec = 5e-3,
  trajectory_publish_period_sec = 30e-3,

  rangefinder_sampling_ratio = 1.,                   -- 传感器数据的采样频率
  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                    -- 雷达数据z轴的最小值，低于该值过滤掉


return options