ROS实现串口GPS数据的解析与通信
1. 配置串口
配置串口时，利用ROS自带的serial功能包进行串口数据的读取，具体来说就是创建一个串口对象，用成员函数read进行读取，需要注意的是其中Timeout的设置以及read在调用一次后就会清空缓存中的串口数据。
参考：
ROS之串口编程学习笔记 https://blog.csdn.net/u014695839/article/details/81209082
ROS系统的串口数据读取和解析 https://blog.csdn.net/Tansir94/article/details/81357612
2. 数据截取
从串口助手cutecom可以看到，GPS的数据为以下形式（GGA协议）：
$GNGGA,131547.30,3908.17889767,N,11715.45111804,E,1,14,1.7,18.282,M,-8.614,M, ,*54
字段0：$GNGGA，语句ID，表明该语句为Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息
字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式
字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段3：纬度N（北纬）或S（南纬）
字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段5：经度E（东经）或W（西经）
字段6：GPS状态，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=无效PPS，6=正在估算
字段7：正在使用的卫星数量（前导位数不足则补0）
字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）
字段9：海拔高度（-9999.9 - 99999.9）
字段10：地球椭球面相对大地水准面的高度
字段11：差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）
字段12：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）
字段13：校验值
由于在串口读取过程中，有可能每次不能完全读取到完整的信息，所以根据上述GGA协议的数据格式及含义，可用以下代码截取出一段符合协议要求的数据。
C++代码片段：
//GPS起始标志
std::string gstart = "$GN";
//GPS终止标志
std::string gend = "\r\n";
int i = 0, start = -1, end = -1;
while ( i < strRece.length() )//strRece为从串口读取的待截取的字符串
{
//找起始标志
start = strRece.find(gstart);
//如果没找到，丢弃这部分数据，但要留下最后2位,避免遗漏掉起始标志
if ( start == -1)
{
if (strRece.length() > 2)
strRece = strRece.substr(strRece.length()-3);
break;
}
//如果找到了起始标志，开始找终止标志
else
{
//找终止标志
end = strRece.find(gend);
//如果没找到，把起始标志开始的数据留下，前面的数据丢弃，然后跳出循环
if (end == -1)
{
strRece = strRece.substr(start);
break;
}
//如果找到了终止标志，把这段有效的数据剪切给解析的函数，剩下的继续开始寻找
else
{
i = end;
//把有效的数据给解析的函数以获取经纬度
double lat, lon;
RecePro(strRece.substr(start,end+2-start),lat,lon);
std::cout << std::setiosflags(std::ios::fixed)<<std::setprecision(7)<< "纬度：" << lat << " 经度："<< lon << "\n";
//发布消息到话题
serialPort::GPS GPS_data;
GPS_data.lat = lat;
GPS_data.lon = lon;
GPS_pub.publish(GPS_data);
//如果剩下的字符大于等于4，则继续循环寻找有效数据,如果所剩字符小于等于3则跳出循环
if ( i+5 < strRece.length())
strRece = strRece.substr(end+2);
else
{ strRece = strRece.substr(end+2);
break;
}
}
}
}
3. 数据解析
由于C++中没有字符串分割函数，用find和push_back实现字符串的分割，并用atof实现字符串的转换，得到了解析后的经纬度。
C++代码片段：
void RecePro(std::string s , double& lat , double& lon )
{
//分割有效数据，存入vector中
std::vector<std::string> v;
std::string::size_type pos1, pos2;
pos2 = s.find(",");
pos1 = 0;
while ( std::string::npos !=pos2 )
{
v.push_back( s.substr( pos1, pos2-pos1 ) );
pos1 = pos2 + 1;
pos2 = s.find(",",pos1);
}
if ( pos1 != s.length() )
v.push_back( s.substr( pos1 ));
//解析出经纬度
if (v.max_size() >= 6 && (v[6] == "1" || v[6] == "2" || v[6] == "3" || v[6] == "4" || v[6] == "5" || v[6] == "6" || v[6] == "8" || v[6] == "9"))
{
//纬度
if (v[2] != "") lat = std::atof(v[2].c_str()) / 100;
int ilat = (int)floor(lat) % 100;
lat = ilat + (lat - ilat) * 100 / 60;
//经度
if (v[4] != "") lon = std::atof(v[4].c_str()) / 100;
int ilon = (int)floor(lon) % 1000;
lon = ilon + (lon - ilon) * 100 / 60;
}
}
4. 自定义GPS消息
自定义GPS消息类型，先暂时包含lat（纬度）和lon（经度）两个数据，其实就类似于结构体的定义，在配置CmakeList.txt时，要注意其中函数定义的先后顺序不能任意更改。
参考：
ROS之msg文件定义以及自定义发布主题消息类型 https://blog.csdn.net/myhalan/article/details/64126584
ROS 自定义消息类型、使用方法以及常见错误解决方案 https://blog.csdn.net/qq_16775293/article/details/80449203
5. 完成发布器的编写
有了以上的基础之后，即可完成消息发布器的编写，完整的C++代码（serialPort.cpp）如下：
#include 6. 完成订阅器的编写
参考：
ROS消息发布器和订阅器的编写 https://blog.csdn.net/weixin_43795921/article/details/85055679
C++代码（listener.cpp）：
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include "serialPort/GPS.h"
#include 7. 编译配置
CmakeLists.txt:
cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
project(serialPort)
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
roscpp
serial
std_msgs
message_generation
)
add_message_files(
FILES
GPS.msg
)
generate_messages(DEPENDENCIES
std_msgs
)
catkin_package(
CATKIN_DEPENDS message_runtime
)
include_directories(
# include
${catkin_INCLUDE_DIRS}
)
add_executable(serialPort src/serialPort.cpp)
target_link_libraries(serialPort ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(serialPort ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(listener ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
package.xml:
<package format="2">
<name>serialPortname>
<version>0.0.0version>
<description>The serialPort packagedescription>
<maintainer email="[email protected]">bingomaintainer>
<license>TODOlicense>
<buildtool_depend>catkinbuildtool_depend>
<build_depend>roscppbuild_depend>
<build_depend>serialbuild_depend>
<build_depend>std_msgsbuild_depend>
<build_depend>message_generationbuild_depend>
<build_export_depend>roscppbuild_export_depend>
<build_export_depend>serialbuild_export_depend>
<build_export_depend>std_msgsbuild_export_depend>
<exec_depend>roscppexec_depend>
<exec_depend>serialexec_depend>
<exec_depend>std_msgsexec_depend>
<exec_depend>message_runtimeexec_depend>
<export>
export>
package>
8. 运行测试
roscore后，分别在两个终端中运行serialPort和listener两个节点：
