Cartographer安装测试与模块开发(一)--Ubuntu20.04下Cartographer安装与Demo测试

前言

Cartographer这个算法断断续续用过好多次了，每一次想记录一下使用文档都因为周期原因没有完成，这次借助开发重定位功能模块来记录一下，因为是完成了重定位功能后回过头来再记录整个过程的，可能在某些地方存在小问题和疏漏。

前期我使用的实车测试比较多，但是这次Cartographer的开发采用的Gazebo仿真来实现的，因为第一次使用仿真也是遇到很多坑和奇奇怪怪的Bug，后文随时间线一一介绍。

整体上的内容大概是这么几步：

一、Cartographer的安装测试

二、Gazebo的仿真环境搭建

三、Cartographer的基于仿真环境的建图

四、重定位方法的简单介绍

由于很多内容是完成之后写了，很多bug和故障可能没有对应的附图了，我尽量贴一些很像的故障图，毕竟实在是不想再把故障复现再来贴图了，因此文本量肯定要大于含图量了（懂，文字多的又没有图片的文章是真不想看下去）

Cartographer的安装

好，接下来正式进入安装，安装前先碎碎念几句，因为安装过程中，每个人用的Ubuntu版本、下载的Cartographer的版本、安装的是官方还是第三方重制等等因素都有可能有差异，所以根据某一个教程安装都有失败的可能。

安装过程参考的文章是：2024.4成功！20.04安装cartographer_ubuntu20.04 安装cartograhper-CSDN博客

因此这里介绍的是基于Ubuntu20.04，安装官方Cartographer2.0.0

版本号我看的是src/cartographer/package.xml文件，里面有一段：

<package format="3"><name>cartographer</name><version>2.0.0</version><description>Cartographer is a system that provides real-time simultaneous localizationand mapping (SLAM) in 2D and 3D across multiple platforms and sensorconfigurations.</description>

安装前声明一点，基本上纯净系统(指新安装的ubuntu系统)对照着安装都没问题，如果已经是用过很久的系统，因为里面的很多内容安装卸载等原因可能会导致某些环节出错，那种情况就只能对症分析了。

安装这个之前可以用小鱼一键安装ROS先把ROS安装好，确实好用。

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

1、先把基础依赖安装好：

apt-get install -y build-essential protobuf-compiler clang cmake g++ git google-mock libboost-all-dev libcairo2-dev libcurl4-openssl-dev libeigen3-dev libgflags-dev libgoogle-glog-dev liblua5.2-dev libsuitesparse-dev lsb-release ninja-build stow  python3-sphinx libgmock-dev libmetis-dev libceres-dev

2、安装辅助工具：

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y python3-wstool python3-rosdep ninja-build stow

3、下载Cartographer和对应ROS接口包

mkdir carto_ws  
cd carto_ws
wstool init srcwstool merge -t src https://raw.githubusercontent.com/cartographer-project/cartographer_ros/master/cartographer_ros.rosinstallwstool update -t src

这一步大概率会遇到报错，类似于time out之类的错误，不要慌，读一读报错信息，通常情况都是网络原因导致超时报错，可以科学上网下载一下，当然觉得Ubuntu科学上网比较麻烦可以多试几次，总有成功的时候。

很多教程会有一步安装Ceres-solver，之前屡屡翻车都在这一步，要么安装不上要么安装上编译报错，但20.04貌似不需要操心，确实不安装也可以运行。

这一步执行后，src文件下会出现cartographer和cartographer_ros两个文件夹

4、rosdep

sudo rosdep init
rosdep update
rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro=${noetic} -y

如果用小鱼一键安装的ROS这里应该问题不大。

如果遇到：ERROR: the following packages/stacks could not have their rosdep keys resolved to system dependencies: cartographer: [libabsl-dev] defined as "not available"

把src/cartographer中的package.xml 文件中，第46行<depend>libabsl-dev</depend>删掉。

执行：

rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro=${ROS_DISTRO} -y

5、abseil安装

20.04自带protbuf，可以用protbuf version查看一下，没问题在工作空间下执行：

src/cartographer/scripts/install_abseil.sh

仍然需要科学上网，或者多试几次。

//一般新系统不用执行这个命令，如果不确定系统abseil会不会冲突，执行：
sudo apt-get remove ros-${ROS_DISTRO}-abseil-cpp
//如果出现E: Unable to locate package ros-noetic-abseil-cpp
//就是没有冲突，继续下一步就行。
//没有报错就是原本有冲突，执行后上述命令就不冲突了

6、编译

执行：

//以后修改源码也要使用这个编译，不要使用catkin_make编译
catkin_make_isolated --install --use-ninja

至此程序基本安装完毕，工作空间目录结构应该是这样的：

.
├── abseil-cpp
├── build_isolated
├── devel_isolated
├── install_isolated
└── src

7、测试Demo

接下来为了图个流程完整可以跑一下官方Demo：

//下载数据集
wget -P ~/Downloads https://storage.googleapis.com/cartographer-public-data/bags/backpack_2d/cartographer_paper_deutsches_museum.bag//工作空间下执行sourece，或者直接将其写入bashrc
source devel_isolated/setup.bash//运行Demo
roslaunch cartographer_ros demo_backpack_2d.launch bag_filename:=存放路径/cartographer_paper_deutsches_museum.bag

如果下载比较困难可以去网上搜一下，很多人将这个数据包上传到了网盘可以从别的途径下载。

需要注意这个数据包的小细节以后可能用得到：

path:         cartographer_paper_deutsches_museum.bag
version:      2.0
duration:     31:52s (1912s)
start:        May 26 2015 21:30:16.48 (1432647016.48)
end:          May 26 2015 22:02:09.46 (1432648929.46)
size:         470.5 MB
messages:     617965
compression:  bz2 [3334/3334 chunks; 18.31%]
uncompressed:   2.5 GB @   1.3 MB/s
compressed:   462.3 MB @ 247.5 KB/s (18.31%)
types:        sensor_msgs/Imu                [6a62c6daae103f4ff57a132d6f95cec2]sensor_msgs/MultiEchoLaserScan [6fefb0c6da89d7c8abe4b339f5c2f8fb]
topics:       horizontal_laser_2d    70358 msgs    : sensor_msgs/MultiEchoLaserScanimu                   478244 msgs    : sensor_msgs/Imu               vertical_laser_2d      69363 msgs    : sensor_msgs/MultiEchoLaserScan

首先是数据包用了压缩，使用bz2方式压缩后的体积减小还是非常夸张的，如果以后需要经常有录制rosbag调试的需求可以尝试一下rosbag compress功能。

其次该数据包录制的雷达话题消息格式为sensor_msgs/MultiEchoLaserScan。目前cartographer的应用场景下可能还是LaserScan的消息类型多一些，而且数据包不含Odom数据以及对应TF。因此在后文使用Gazebo仿真过程中，这些接口参数时一定要改的，不改一定会出问题。