状态机(Finite State Machine, FSM) 是一种计算模型,用来描述系统在不同时间点所处的不同状态,以及在这些状态之间如何转换。
基本概念
c展开代码private:
/* ---------- flag ---------- */
enum FSM_EXEC_STATE
{
INIT, // 初始状态
WAIT_TARGET, // 等待目标
GEN_NEW_TRAJ, // 生成新轨迹
REPLAN_TRAJ, // 重新规划轨迹
EXEC_TRAJ, // 执行轨迹
EMERGENCY_STOP // 紧急停止
};
这个枚举定义了无人机路径规划系统的6个核心状态
TARGET_TYPE 枚举 - 目标类型
c展开代码enum TARGET_TYPE
{
MANUAL_TARGET = 1, // 手动选择目标
PRESET_TARGET = 2, // 预设目标
REFENCE_PATH = 3 // 参考路径
};
这个枚举定义了3种目标设置方式
在C++中,有两个主要的“盒子”:
不同库的作者可能定义了同名的函数。比如,一个数学库和一个物理库可能都有 calculate()函数。用 Math::calculate()和 Physics::calculate()就能区分开。
例:
std::cout:意思是“我要使用 std这个命名空间里的 cout功能”。
bash展开代码ros::NodeHandle nh; // 从ros命名空间里找到NodeHandle这个类 ros::Publisher pub; // 从ros命名空间里找到Publisher这个类
这里的 ros::就是在说:“编译器你好,我要用的 NodeHandle和 Publisher是ROS库提供的,它们放在一个叫 ros的大盒子里。”
类就像一个蓝图,比如一个“汽车”的蓝图。这个蓝图里规定了所有汽车都有“轮子数量”这个属性(值为4)和一个“鸣笛”的功能。
有些属性和功能是属于蓝图本身的,而不是属于某辆具体的汽车。比如“轮子数量”,所有汽车都一样,是蓝图固有的。这种属于蓝图(类本身)的东西,就用 ::来访问。
例:
Car::numberOfWheels:意思是“从 Car这个类(蓝图)本身获取 numberOfWheels的值”。
Car::honk():意思是“调用 Car这个类(蓝图)本身的 honk函数”。
例:
bash展开代码ros::NodeHandle nh nh.param(...)
从 ros命名空间中访问 NodeHandle类
从 ros命名空间中访问 Publisher类,用于发布消息到ROS话题
从 ros命名空间中访问 Subscriber类
从 ros命名空间中访问 Timer类
ros::Time: 从 ros命名空间访问 Time类
ros::Time::now(): 访问 Time类的静态成员函数 now()。
ros::Duration: 从 ros命名空间访问 Duration类
从 quadrotor_msgs命名空间中访问 PositionCommand类(这是一个消息类型)。
Eigen::Vector3d: 从 Eigen命名空间访问 Vector3d类
Eigen::Vector3d::Zero(): 访问 Vector3d类的静态成员函数Zero()
quadrotor_msgs:: 指定使用四旋翼消息包中的PositionCommand类型
ego_planner:: 指定使用EGO规划器包中的Bspline消息类型
调用 ros::Time这个类本身的静态成员函数 now()。你不需要一个 Time对象实例就能调用它,它返回当前时间。
调用 Eigen::Vector3d这个类本身的静态成员函数 Zero()。它返回一个所有分量都为0的Vector3d对象。
ros::Time time_now;(创建对象) -> time_now.toSec();(使用对象的方法)
• 这里先用 ::指定类型,然后用 .调用具体对象的方法。
ros::Time::now();(直接调用类的功能)
• 这里直接用 ::调用属于类本身的静态方法,不需要先创建对象。
cpp展开代码// 创建发布者的标准格式
ros::Publisher pub = node_handle.advertise<MessageType>(topic_name, queue_size);
cpp展开代码pos_cmd_pub = node.advertise<quadrotor_msgs::PositionCommand>("/position_cmd", 50);
为什么需要队列?如果消息发布得非常快,而网络或接收节点处理得慢,新的消息就会进入这个队列排队等待发送。
创建好后,通常在循环或回调函数中使用它来发送数据:
cpp展开代码pos_cmd_pub.publish(cmd); // cmd 必须是 quadrotor_msgs::PositionCommand 类型的对象
订阅者的作用是监听一个特定的话题(Topic),并在收到消息时自动调用一个函数来处理它。
cpp展开代码// 创建订阅者的标准格式
ros::Subscriber sub = node_handle.subscribe(topic_name, queue_size, callback_function);
cpp展开代码ros::Subscriber bspline_sub = node.subscribe("planning/bspline", 10, bsplineCallback);
监听名为 planning/bspline的话题。每当有新的消息发布到该话题上,就去调用我指定的 bsplineCallback函数,并把消息作为参数传给它
bsplineCallback函数:
cpp展开代码void bsplineCallback(ego_planner::BsplineConstPtr msg)
触发条件:当轨迹服务器接收到来自规划器的B样条轨迹消息时自动调用
根据 Bspline.msg 消息定义:
msg展开代码int32 order # B样条阶数 int64 traj_id # 轨迹ID time start_time # 开始时间 float64[] knots # 节点向量 geometry_msgs/Point[] pos_pts # 位置控制点 float64[] yaw_pts # 偏航角控制点 float64 yaw_dt # 偏航角时间间隔
text展开代码ROS消息 (ego_planner::Bspline) ↓ 解析控制点 → Eigen::MatrixXd pos_pts ↓ 解析节点向量 → Eigen::VectorXd knots ↓ 构建B样条对象 → UniformBspline pos_traj ↓ 计算导数 → traj_[0,1,2] (位置、速度、加速度) //traj_[0]:位置轨迹(原始B样条) traj_[1]:速度轨迹(一阶导数) traj_[2]:加速度轨迹(二阶导数) ↓ 设置元信息 → start_time_, traj_id_, traj_duration_ ↓ 标记状态 → receive_traj_ = true //通知系统已接收到有效轨迹,可以开始执行