4.2.3 slam_toolbox节点说明

在slam_toolbox中常用的节点有两个：sync_slam_toolbox_node和async_slam_toolbox_node。

sync_slam_toolbox_node：

这是一个同步节点，会等待所有传感器数据到达后再处理，确保数据完整性和一致性，提高定位和建图准确性。但同步处理可能导致延迟，更适合对数据一致性和准确性要求高、实时性要求不高的场景。

async_slam_toolbox_node：

与同步节点不同，这是一个异步节点，可以立即处理已接收的数据，减小延迟，提高响应速度。但异步处理可能导致数据不完全同步，定位和建图结果可能不如同步方式准确。因此，它更适合对实时性要求高、对数据一致性和准确性要求相对较低的场景。

在选择使用sync_slam_toolbox_node还是async_slam_toolbox_node时，需根据应用需求和环境权衡。若实时性关键且能接受一定定位或建图误差，选择async_slam_toolbox_node。若对数据一致性和准确性要求较高，且实时性非首要考虑，则选择sync_slam_toolbox_node。另外二者的主要区别在于数据处理的方式，而两个节点发布的话题、订阅的话题、发布的服务以及使用的参数等都是一样的。

1.订阅的话题

话题 类型 描述
/scan sensor_msgs/msg/LaserScan 来自激光雷达输入的扫描数据
/tf tf2_msgs/msg/TFMessage 配置的odom_frame到base_frame的转换

2.发布的话题

话题 类型 描述
/map nav_msgs/msg/OccupancyGrid pose-graph（姿态图）在特定的更新频率（map_update_interval）下的占用栅格表示。
/pose geometry_msgs/msg/PoseWithCovarianceStamped 配置的map_frame中base_frame的位姿以及根据扫描匹配计算的协方差

3.发布的服务

话题 类型 描述
/slam_toolbox/clear_changes slam_toolbox/srv/Clear 清除所有待处理的手动位姿图操作的更改
/slam_toolbox/deserialize_map slam_toolbox/srv/DeserializePoseGraph 从磁盘加载保存的序列化位姿图文件
/slam_toolbox/dynamic_map nav_msgs/OccupancyGrid 请求位姿图的当前状态作为占用网格
/slam_toolbox/manual_loop_closure slam_toolbox/srv/LoopClosure 请求对位姿图进行手动更改
/slam_toolbox/pause_new_measurements slam_toolbox/srv/Pause 暂停处理新传入的激光扫描
/slam_toolbox/save_map slam_toolbox/srv/SaveMap 保存可用于显示 AMCL 定位的地图图像文件。
/slam_toolbox/serialize_map slam_toolbox/srv/SerializePoseGraph 保存地图位姿图和数据，可用于继续建图、slam_toolbox 定位、离线操作等
/slam_toolbox/toggle_interactive_mode slam_toolbox/srv/ToggleInteractive 在交互模式与非交互模式之间切换，发布节点的交互式标记及其位置，以便在应用程序中进行更新
/slam_toolbox/reset slam_toolbox/srv/Reset 将当前地图重置回初始状态

4.参数

求解器参数

  • solver_plugin - 用于 karto 扫描解算器的非线性解算器类型。选项：solver_plugins::CeresSolver, - solver_plugins::SpaSolver, solver_plugins::G2oSolver. Default: solver_plugins::CeresSolver.

  • ceres_linear_solver - Ceres 使用的线性求解器。选项：SPARSE_NORMAL_CHOLESKY、SPARSE_SCHUR、ITERATIVE_SCHUR、CGNR。默认为 SPARSE_NORMAL_CHOLESKY。

  • ceres_preconditioner - 与该求解器一起使用的预处理器。选项：JACOBI、IDENTITY（none）、SCHUR_JACOBI。默认为JACOBI。

  • ceres_trust_strategy - 信任区域策略。行搜索策略没有公开，因为它们对于这种用途表现不佳。选项：LEVENBERG_MARQUARDT、DOGLEG。默认值：LEVENBERG_MARQUARDT。

  • ceres_dogleg_type - 如果信任策略是 DOGLEG，则使用dogleg策略。选项：TRADITIONAL_DOGLEG、SUBSPACE_DOGLEG。默认值：TRADITIONAL_DOGLEG

  • ceres_loss_function - 拒绝异常值的损失函数类型。没有一个等于损失平方。选项：None、HuberLoss、CauchyLoss。默认值：None。

  • mode - “建图”或“定位”模式，用于 Ceres 问题创建中的性能优化

Toolbox参数

  • odom_frame - 里程计坐标系

  • map_frame - 地图坐标系

  • base_frame - 基坐标系

  • scan_topic - 扫描主题名， 注意是/scan 不是scan

  • scan_queue_size - 扫描消息对队列长度。在异步模式下应始终设置为 1

  • use_map_saver - 实例化地图服务程序并自行订阅map主题

  • map_file_name - 启动时加载的位姿图文件的名称（如果可用）

  • map_start_pose - 启动建图/定位时的位姿（如果可用）

  • map_start_at_dock - 在dock（第一个节点）处启动姿势图加载（如果可用）。如果同时设置了pose和dock，优先使用pose

  • debug_logging - 更改日志以进行调试

  • throttle_scans - 在同步模式下限制的扫描次数

  • transform_publish_period - 里程计odom变换发布周期。 0 不会发布变换。

  • map_update_interval - 更新 2D 占用地图的时间间隔

  • enable_interactive_mode - 是否允许启用交互模式。交互模式将保留映射到其 ID 的激光扫描缓存，以便在交互模式下进行可视化。结果，该进程的内存将会增加。在定位和长期建图模式下可以手动禁用此功能，因为它们会随着时间的推移增加内存利用率。对于建图或连续建图模式均有效。

  • position_covariance_scale - 从扫描匹配发布姿势时缩放位置协方差的量。这可用于调整下游定位滤波器中位姿的影响。协方差表示测量的不确定性，因此扩大协方差将减小位姿对下游滤波器的影响。默认值：1.0

  • yaw_covariance_scale - 从扫描匹配发布位姿时缩放偏航协方差的量。请参阅position_covariance_scale 的描述。默认值：1.0

  • resolution - 生成的 2D 占用图的分辨率

  • max_laser_range - 用于 2D 占用地图光栅化的最大激光范围

  • minimum_time_interval - 在同步模式下处理的扫描之间的最短持续时间

  • transform_timeout - 查找转换 TF 超时时间限制

  • tf_buffer_duration - 存储 TF 消息以供查询的时间。如果在同步模式下以倍速脱机运行，则设置高一些。

  • stack_size_to_use - 将堆栈大小重置为的字节数，以启用文件的序列化/反序列化。自由默认值为 40000000，但越少越好。

  • minimum_travel_distance - 处理新扫描之前的最小行进距离

匹配器参数

  • use_scan_matching - 是否使用扫描匹配来优化里程位姿

  • use_scan_barycenter - 是否使用重心或扫描位姿

  • minimum_travel_heading - 合理更新的最小航向变化

  • scan_buffer_size - 缓冲到链中的扫描次数，也用作定位模式循环缓冲区中的扫描次数

  • scan_buffer_maximum_scan_distance - 从缓冲区中删除之前扫描，距离之前位姿的最大距离

  • link_match_minimum_response_fine - 精细分辨率通过的阈值链接匹配算法响应

  • link_scan_maximum_distance - 有效链接扫描之间的最大距离

  • Loop_search_maximum_distance - 循环闭合时考虑的扫描距离的最大阈值

  • do_loop_close - 是否进行循环闭合（如果不确定，答案是“true”）

  • Loop_match_minimum_chain_size - 寻找循环闭合的扫描的最小链长度

  • Loop_match_maximum_variance_coarse - 粗略搜索中传递给细化的阈值方差

  • Loop_match_minimum_response_coarse - 粗略搜索中环路闭合算法的阈值响应要传递给细化

  • Loop_match_minimum_response_fine - 精细搜索中循环闭合算法的阈值响应传递给细化

  • correlation_search_space_dimension- 搜索网格大小以进行扫描相关性

  • correlation_search_space_resolution - 搜索网格分辨率以进行扫描相关性

  • correlation_search_space_smear_deviation - 用于平滑响应的多模态涂抹量

  • loop_search_space_dimension - 循环闭合算法的搜索网格的大小

  • loop_search_space_resolution - 搜索网格分辨率以进行循环闭合

  • loop_search_space_smear_deviation - 用于平滑响应的多模态涂抹量

  • distance_variance_penalty - 应用于匹配扫描的惩罚，因为它与里程姿势不同

  • angle_variance_penalty - 应用于匹配扫描的惩罚，因为它与里程姿势不同

  • fine_search_angle_offset - 用于测试精细扫描匹配的角度范围

  • rough_search_angle_offset - 用于测试粗略扫描匹配的角度范围

  • coarse_angle_resolution - 在扫描匹配中测试的偏移范围内的角度分辨率

  • minimum_angle_penalty - 确保尺寸不会膨胀的最小惩罚角度

  • minimum_distance_penalty - 扫描可以确保大小不会爆炸的最小惩罚

  • use_response_expansion - 如果没有找到可行的匹配，是否自动增加搜索网格大小

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