ROS的计算图源命名

一、命名规则

ROS中的节点、参数、话题和服务统称为计算图源，其命名方式采用灵活的分层结构，便于在复杂的系统中集成和复用。以下是一些命名的示例：

/foo
/stanford/robot/name
/mq/node1

一个有效的命名应该具备以下特点：

1）首字符必须是字母（［a-z|A-Z］）、波浪线（~）或者左斜杠（/）。

2）后续字符可以是字母或数字（［0-9|a-z|A-Z］）、下划线（_）或者左斜杠（/）。

二、名称空间

计算图源命名是ROS封装的一种重要机制。每个资源都定义在一个名称空间内，该名称空间内还可以创建更多资源。但是处于不同名称空间内的资源不仅可以在所处名称空间内使用，还可以在全局范围内访问。这种命名机制可以有效避免不同名称空间内的命名冲突。

ROS提供以下几种设置名称空间的方法：

• 1）通过编码设置命令参数。调用 ros::init() 的ROS程序会接收名为 __ns 的命令行参数，可以为程序设置默认的名称空间，如下：

std::map<std::string, std::string> map;
map["__ns"] = "namespace";
ros::init(map, "namespace_learning");

• 2）在launch文件中设置。在launch文件中可通过设置 ns 参数来确定默认名称空间：

<node pkg="package_name " type="file_name" name="node_name" ns="space_name" />

• 3）命令行中，使用 rosrun 命令参数 __ns:=/xxx 来指定名称空间：

rosrun package_name file_name __ns:=/new_namespace

• 4）使用环境变量设置。也可以在执行ROS程序的终端中设置默认名称空间的环境变量：

export ROS_NAMESPACE=default-namespace

三、名称解析

计算图源的名称可以分为以下四种，

• 1）基础（base）名称，例如：name。
• 2）全局（global）名称，例如：/global/name。
• 3）相对（relative）名称，例如：relative/name。
• 4）私有（private）名称，例如：~private/name。

基础名称： 用来描述资源本身，可以看作相对名称的一个子类，上述示例中的name就是一个基础名称。

全局名称： 首字符是左斜杠（/）的名称，由左斜杠分开一系列名称空间，示例中的名称空间为 global。全局名称之所以称为全局，是因为它的解析度最高，可以在全局范围内直接访问。

但是在系统中全局名称越少越好，因为过多的全局名称会直接影响功能包的可移植性。

相对名称： 全局名称需要列出所有名称空间，在名称空间繁多的复杂系统中使用较为不便，所以可以使用相对名称代替。相对名称由ROS提供默认的名称空间，不需要带有开头的左斜杠。

例如在默认名称空间 /relative 内使用相对名称 name，解析到全局名称为 /relative/name。

相比全局名称，相对名称具备良好的移植性，用户可以直接将一个相对命名的节点移植到其他名称空间内，有效防止命名冲突。

私有名称： 是一个节点内部私有的资源名称，只会在节点内部使用。私有名称以波浪线 ~ 开始，与相对名称一样，其并不包含本身所在的名称空间，需要ROS为其解析；但不同的是，私有名称并不使用当前默认名称空间，而是用节点的全局名称作为名称空间。

例如有一个节点的全局名称是 /sim1/pubvel，其中的私有名称 ~max_vel 解析成全局名称即为 /sim1/pubvel/max_vel。

总结命名解析方式如下表：

节点	名称空间	相对名称	全局名称	私有名称
/node1	/	bar -> /bar	/bar -> /bar	~bar -> /node1/bar
/mq/node2	/mq	bar -> /mq/bar	/bar -> /bar	~bar -> /mq/node2/bar
/mq/node3	/mq	foo/bar -> /mq/foo/bar	/foo/bar -> /foo/bar	~foo/bar -> /mq/node3/foo/bar

四、节点名称重映射

所有ROS节点内的资源名称都可以在节点启动时进行重映射。ROS这一强大的特性甚至可以支持我们同时打开多个相同的节点，而不会发生命名冲突。
与名称空间类似，ROS也为名称的设置提供了几种方法：

• 1）编码方式。

  • C++实现

  // 指定重映射名称
  std::map<std::string, std::string> map;
  map["__name"] = "new_name";
  ros::init(map, "namespace_learning");
  
  // 随机重映射名称，会在原有名称后面加时间戳
  ros::init(argc, argv, "namespace_learning", ros::init_options::AnonymousName);
  

  • Python实现

  rospy.init_node("namespace_learning", anonymous=True)
  

• 2）rosrun 命令行

  在节点启动时可以使用如下方式重映射命名：

  rosrun package_name file_name __name:=new_node_name
  或
  注意该方法不止会重映射节点名称，如有old_name名称的topic或service，也会被重映射
  rosrun package_name file_name old_name:=new_node_name
  

• 3）在launch文件中设置

  在launch文件中可通过设置 name 参数来设置节点名称：

  <node pkg="package_name" type="file_name" name="new_node_name" />
  

五、话题/服务名称重映射

对于话题和服务，通过编码只能设置名称，不能对名称重映射。

上文提到过，通过 rosrun 可以对话题和服务名称重映射：

rosrun package_name node_name old_name:=new_node_name

通过 launch 文件也可以对话题和服务名称重映射：

<node pkg="package_name" type="file_name" name="node_name">
    <remap from="old_name" to="new_name" />
node>

注意，同一节点中，如果有相同名字的话题和服务，以上方法会同时对他们的名称重映射。