SLAM学习笔记（十七）激光SLAM——Cartographer配置文件参数解释及报错原因

运行 Cartographer的配置参数比较重要，稍微不注意就会报错，例如一个常见的错误类型：

[ERROR] [1602741280.449037435, 153.231000000]: Ignoring transform from authority "unknown_publisher" with frame_id and child_frame_id  "odom" because they are the same

类似错误大多是因为配置文件设置的不正确。

以turtlebot3配置文件turtlebot3_lds_2d.lua为例：

include "map_builder.lua"
include "trajectory_builder.lua"

options = {
  map_builder = MAP_BUILDER,
  trajectory_builder = TRAJECTORY_BUILDER,
  map_frame = "map",
  tracking_frame = "base_link",
  published_frame = "odom",
  odom_frame = "odom",
  provide_odom_frame = true,
  publish_frame_projected_to_2d = false,
  use_odometry = false,
  use_nav_sat = false,
  use_landmarks = false,
  num_laser_scans = 1,
  num_multi_echo_laser_scans = 0,
  num_subdivisions_per_laser_scan = 1,
  num_point_clouds = 0,
  lookup_transform_timeout_sec = 0.2,
  submap_publish_period_sec = 0.3,
  pose_publish_period_sec = 5e-3,
  trajectory_publish_period_sec = 30e-3,
  rangefinder_sampling_ratio = 1.,
  odometry_sampling_ratio = 1.,
  fixed_frame_pose_sampling_ratio = 1.,
  imu_sampling_ratio = 1.,
  landmarks_sampling_ratio = 1.,
}
MAP_BUILDER.use_trajectory_builder_2d = true
TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data = false
TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_online_correlative_scan_matching = true
…………后面省略

其中：

• map_frame ="map"为 cartographer中使用的全局坐标系，也是位姿的父坐标系，应当保持默认。
• 而tracking_frame="base_link"，"base_link"意为机器人中心坐标系，这个可以做修改。tracking_frame指的是由SLAM算法追踪的ROS坐标系的ID，如果在使用IMU的情况下，也可以（也最好）替换成“imu_link”。
• published_frame="odom"，这个也不固定。这个可以被设置为odom，意为里程计坐标系，也可以被设置为base_link。
• 而odom_frame不见得启用，只有在下一个选项provide_odom_frame为true时才启用，这个一般被设为odom，也是里程计的坐标系的名称。
• 而provide_odom_frame的作用是，使得坐标系之间经过如下转换以后再发布：published_frame->odom_frame->map_frame。如果不是true，则是 published_frame ->map_frame进行发布。

如果published_frame和odom_frame都被设置为odom，并且provide_odom_frame=true，那么这样才会提示之前的错误：

[ERROR] [1602741280.449037435, 153.231000000]: Ignoring transform from authority "unknown_publisher" with frame_id and child_frame_id  "odom" because they are the same

 这个错误本质上没有什么太大的影响，我更觉得这算一个Warnning，但是终端里红红的看起来很不舒服，如果要解决，则有两种办法：

1.第一种，把published_frame设置为base_link，这样两者就不是“the same”的关系了。

2.第二种，把provide_odom_frame=true改为false，关掉之间的转换即可。

• 继续讲解描述文件：use_odometry的意思是，如果为true，则会订阅“odom”这个topic的的nav_msgs/Odometry消息。
• use_nav_sat = false，意为是否使用GPS数据；
• use_landmarks，意为是否使用landmark；
• num_laser_scans=1这个指的是雷达的数量，也就是订阅的激光雷达的topic的数量，例如在“scan”的topic上订阅sensor_msgs/LaserScan信息，或者在多个激光扫描仪上订阅话题“scan_1”，“scan_2”等等。
• num_multi_echo_laser_scans=0，这个是个高级的传感器，其值订阅的多回波激光扫描的topic的数量，例如在一个激光扫描仪的“echoes”话题上订阅sensor_msgs/MultiEchoLaserScan。
• num_subdivisions_per_laser_scan=1，这个指的是将每个接收到的（多回波）激光扫描分成的点云数，说白了就是把激光一帧的数据拆分成几次发出来，正常为1即可。
• num_point_clouds=0，这个指的是要订阅的点云话题的数量，主要是在points2的topic上订阅sensor_msgs/PointCloud2。
• lookup_transform_timeout_sec=0.2s，这个指使用tf2查找变换的超时秒数，默认都为0.2s。
• submap_publish_period_sec=0.3s，这个指发布submap的间隔，默认为 0.3s。cartographer与其他slam最大的一个不同点就是采用了submap概念，即采用一定数量的laser scan组成submap，然后再由n个submap组成整个地图空间。
• pose_publish_period_sec，这个不用细说了，看名字就知道了。意为发布位姿的间隔，单位为秒。
• trajectory_publish_period_sec= 30e-3 为发布轨迹的持续时间。
• rangefinder_sampling_ratio = 1.,odometry_sampling_ratio = 1.,fixed_frame_pose_sampling_ratio = 1.,
  imu_sampling_ratio = 1.,landmarks_sampling_ratio = 1.,这些是观测的权重比，当某个观测不太靠谱的时候，可以把1改为较小的权重，例如0.5，从而减小对整体优化的错误影响。
• MAP_BUILDER.use_trajectory_builder_2d = true 指的是具体用的是2D还是3D的SLAM。
• TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data = false 意为不使用IMU。如果没有IMU这里不要写成true。对于3D雷达没有这个选项，我猜可能是因为3D slam本身必须使用IMU？ 这块我暂时不太了解，回头补充。
• TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_online_correlative_scan_matching = true，这个的含义是，是否使用实时回环检测来进行前端的扫描匹配。最好是弄成true，这样比较准确。关于这点，我借用博主李太白lx的描述：

如果这项为false，则扫描匹配使用的是通过前一帧位置的先验，将当前scan与之前做对比，使用 高斯牛顿法迭代求解最小二乘问题求得当前scan的坐标变换。

如果这项为true，则使用闭环检测的方法，将当前scan在一定的搜索范围内搜索，范围为设定的平移距离及角度大小，然后在将scan插入到匹配的最优位置处。这种方式建图的效果非常好，即使建图有漂移也能够修正回去，但是这个方法的计算复杂度非常高，非常耗cpu。

当然，实际的参数并不止上述介绍的，但是大多与算法原理和调优有关，写成不同的值一般不会引起报错，因此之后将放在别的文章中进行介绍。