《 无人驾驶原理与实践》一2.2ROS的核心概念

2.2ROS的核心概念

需要理解的ROS核心概念包括［4］：
     ▲    Master（主节点）
     ▲    Node（节点）
     ▲    Topic（话题）
     ▲    Message（消息）

1 Master（主节点）

       ROS Master用于管理各节点间的通信，它通过RPC［7］（Remote Procedure Call，远程过程调用）提供了节点的登记列表和对其他计算资源信息的查找。如果没有Master，其他节点通信时将无法找到与之交互的节点交换消息或调用服务。但有了Master，在某些方面又增加了系统的风险，如节点都通过Master来管理和调用服务，一旦Master崩溃，其他所有节点都会受到影响。因此，在ROS2版本中提出了一种新的消息通信架构——DDS［8］（Data Distribution Service ），它用于解决此类问题，以及实现实时传输。启动Master的命令如下：

            roscore

2 Node（节点）

       节点又被称为“软件模块”，是一些独立编译、执行运算任务的进程。通常情况下，ROS利用规模可增长的方式使代码模块化：一个系统就是由很多节点组成的。我们使用“节点”使得基于ROS的系统在运行的时候更加形象化：当许多节点同时运行时，可以很方便地将点对点通信绘制成一个图表，在这个图表中，进程就是图中的节点，而点对点的连接关系就是其中的连接线。使用如下指令运行节点：

                   rosrun package_name node_name

                   查看激活节点列表：

                   rosnode list

                   列出节点信息：

                   rosnode info node_name

                   “杀死”指定运行节点：

                   rosnode kill node_name

       在节点崩溃又不运行的情况下，使用此命令清除节点注册信息，可以清理节点运行环境：

                   rosnode cleanup

                   列出运行在指定计算机上的节点信息，或者列出机名：

                   rosnode machine machine-name

3 Topic（话题）

       在ROS中，消息以发布/订阅的方式进行传递。一个节点可以在一个给定的主题中发布消息，另一个节点针对某个主题关注与订阅特定类型的数据，可能同时有多个节点发布或者订阅同一个主题的消息。总体上，发布者和订阅者不必了解彼此的存在。想象一下我们在论坛里发帖子，帖子的主题就是一个Topic，发帖人发帖后，每个参与讨论的人就是一个Node，所有的言论都发布在这个Topic之下。有的人发表一些言论，这就是Node发布一些Message到Topic上；有的人回复某些言论，写下自己的见解，对方就可以收到回复通知，对于对方来说，这就是消息通知订阅。发布和订阅是完全独立的对象操作。查看激活话题：

                    rostopic list-v

                    显示一个Topic的实时内容：

                    rostopic echo /topic_name

                    把bagfile里的Topic数据输出到指定csv格式的文件中，并使用Excel绘图功能，将其轨迹、路线等画出来，提高数据可视化程度，特别适合于路径、GPS轨迹等：

rostopic echo -b bagfilebag -p /topic_name > datacsv

       如图21所示就是通过Topic输出的csv文件，使用Excel这样简单的工具即可完成复杂的轨迹复现功能，非常实用。

       显示话题相关信息：

       rostopic info /topic_name

       显示Topic发布频率，在查看传感器数据发布频率是否符合期望时很有用：

       rostopic hz /topic_name

       发布数据到指定的Topic上，在调试数据时很有用：

       rostopic pub /topic type args

4 Message（消息）

       消息是用来定义话题类型的数据结构，它支持整型、浮点型、布尔型、字符串等一系列数据结构，格式为*msg文件。
       查看话题所承载的消息类型：

       rostopic type /topic_name

       也可用此命令继续深入查看Message信息：

       rosmsg info message_type

       列出所有Message：

       rosmsg list

       显示Message内的字段定义：

       rosmsg show message_name