Cartographer安装、建图与定位 (Ubuntu20.04+ROS Noetic)

在Ubuntu20.04系统与ROS Noetic下实现Cartographer的安装、建图与定位（纯定位）。

目录

1. 安装

在ROS安装时需要初始化rosdep，这一步网上有很多解决方法（科学上网或修改相关代码中的资源路径）。
本篇安装Cartographer时将其需要的依赖包分开安装，包括Eigen3.3.7、Ceres2.0.0、Protobuf>=3.0.0、Abseil。其中Eigen在Ubuntu20.04中的默认版本为3.3.7，不需要另外安装。

安装依赖项：

sudoapt update
sudoaptinstall-y automake google-mock libatlas-base-dev libboost-all-dev libeigen3-dev libgflags-dev libgmock-dev libgoogle-glog-dev liblapack-dev liblua5.2-dev libpcl-dev libprotobuf-dev libsuitesparse-dev libwebp-dev ninja-build pcl-tools protobuf-compiler python3-sphinx ros-noetic-tf2-eigen stow

1.1 安装Ceres2.0.0

Ceres的版本需要与Eigen3.3.7的版本匹配，这里选择安装Ceres2.0.0：

git clone https://github.com/ceres-solver/ceres-solver.git
cd ceres-solver/
git checkout 0ffb6db49cec52566f53ab66be7a19970ddc562b        # 将下载的ceres-solver的版本回退到2.0.0mkdir build
cd build/
cmake ..make-j8sudomakeinstall

1.2 安装Protobuf>=3.0.0

这里选择安装Protobuf3.21.1：

git clone https://github.com/protocolbuffers/protobuf.git
cd protobuf/
git checkout e73ed1630fdec85d7fb513c166629ed49cd4eb18        # 将下载的protobuf的版本回退到3.21.1
./autogen.sh
./configure
make-j8sudomakeinstallsudo ldconfig

1.3 安装Abseil

git clone https://github.com/abseil/abseil-cpp.git
cd abseil-cpp/
git checkout 215105818dfde3174fe799600bb0f3cae233d0bf
mkdir build
cd build/
cmake -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/stow/absl ..
ninja
sudo ninja installcd /usr/local/stow
sudo stow absl

1.4 安装Cartographer

mkdir cartographer
cd cartographer/
mkdir src
cd src/
git clone https://github.com/cartographer-project/cartographer.git
git clone https://github.com/cartographer-project/cartographer_ros.git
cd..
catkin_make_isolated    # 或 catkin_make_isolated --install --use-ninja

2. 建图

使用官方提供的示例bag文件进行建图。由于我的后续工作只会用到2D建图，因此这里只测试官方的2D示例：

wget-P ~/Downloads https://storage.googleapis.com/cartographer-public-data/bags/backpack_2d/cartographer_paper_deutsches_museum.bag
roslaunch cartographer_ros demo_backpack_2d.launch bag_filename:=${HOME}/Downloads/cartographer_paper_deutsches_museum.bag

建图完毕后保存地图：

rosservice call /finish_trajectory 0
rosservice call /write_state "filename: '<绝对路径>/<地图名字>.pbstream' "
rosrun cartographer_ros cartographer_pbstream_to_ros_map -map_filestem=<绝对路径>/<地图名字>-pbstream_filename=<绝对路径>/<地图名字>.pbstream -resolution=0.05

成功保存后会在对应路径下得到

.pbstream

、

.pgm

和

.yaml

三种格式的地图文件。

3. 定位

进行定位需要加载之前建图后保存的地图：

roslaunch cartographer_ros demo_backpack_2d_localization.launch load_state_filename:=<绝对路径>/<地图名字>.pbstream bag_filename:=${HOME}/Downloads/cartographer_paper_deutsches_museum.bag

但是，Cartographer在定位的同时仍在更新地图，若想要实现纯定位，即停止地图的更新，还需要在执行定位的

launch

文件（即

demo_backpack_2d_localization.launch

）中进行如下修改：

<!-- <node name="cartographer_occupancy_grid_node" pkg="cartographer_ros"
    type="cartographer_occupancy_grid_node" args="-resolution 0.05" /> --><nodename="map_server"pkg="map_server"type="map_server"args="<绝对路径>/<地图名字>.yaml"/>

需要删去

cartographer_occupancy_grid_node

节点，并添加

map_server

节点提供地图信息。

4. 用自己的雷达和IMU建图和定位

需要根据自己的雷达和IMU发布的topic及对应的frame_id重写

launch

文件和对应的

lua

配置文件，涉及雷达和IMU的相关参数及在机器人上的安装位置。
可以参考上面官方示例里用到的各文件，网络上已经有很多对文件中各参数的解释。或是参考我的相关文件（使用Livox Mid-360雷达及其内置的IMU）。