第三方中间件 ROS2¶

注意

文件在【SimOne 安装路径】\SimOneAPI\ROS2

SimOne 提供 ROS2（Robot Operating System 2）中间件支持，通过 trans_ros（ROS2 Bridge）将 SimOne 仿真平台与 ROS2 生态连接，实现传感器数据的发布与车辆控制指令的订阅。开发者可在 ROS2 环境中直接接收仿真场景的 GPS、真值、雷达等传感器数据，并通过 ROS2 Topic 下发控制指令驱动仿真主车，适用于基于 ROS2 的自动驾驶算法开发与验证场景。

注意

ROS2 中间件的数据交互流程与接口与第三方中间件 ROS 基本一致，主要差异在于运行环境、编译工具链和节点 API。如需了解整体数据流设计，可先参考 ROS 文档。

1. 软件环境¶

项目	要求
编程语言	C++ 14
ROS2 发行版	Eloquent
Python 版本	Python 3
操作系统	Ubuntu

2. 编译环境¶

2.1 安装系统依赖¶

sudo apt-get install uuid-dev libx11-dev libxrandr-dev libsdl2-dev clang libc++-dev libc++abi-dev

2.2 配置 ROS2 环境¶

在 ~/.bashrc 中添加（或每次手动执行）：

source /opt/ros/eloquent/setup.bash
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib

2.3 编译工程¶

与 ROS1 使用 catkin_make 不同，ROS2 Bridge 使用 CMake 直接构建：

cd [SimOne 安装目录]/SimOneAPI/ROS2
mkdir build_release
cd build_release
cmake .. -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=1 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -G "Unix Makefiles"
make -j$(nproc)

编译产物位于 run/ 目录下的 trans_node 可执行文件。

3. 配置文件¶

运行前需配置 config.ini，主要参数如下：

配置项	说明
`[BridgeIO] BridgeIO_IP`	SimOne 服务端 IP 地址
`[HostVehicle] Vehicle_ID`	主车 ID，默认`0`
`[Sensor] ENABLED`	是否启用物理传感器（摄像头/点云），`1` 启用
`[Sensor] IMG_IP / IMG_PORT`	摄像头流接收地址与端口
`[Sensor] PCD_IP / PCD_PORT / PCD_PORT_INFO`	点云流接收地址与端口
`[ROS] GPS_Topic`	GPS 数据发布 Topic 名称
`[ROS] GroundTruth_Topic`	障碍物真值发布 Topic 名称
`[ROS] SensorDetection_Topic`	传感器感知结果 Topic 名称
`[ROS] Image_Topic`	摄像头图像 Topic 名称
`[ROS] PointCloud_Topic`	激光雷达点云 Topic 名称
`[ROS] Radar_Topic`	毫米波雷达 Topic 名称
`[ROS] LaneInfo_Topic`	车道线信息 Topic 名称
`[MapBase] BASE_LATITUDE`	地图基准点纬度
`[MapBase] BASE_LONGITUDE`	地图基准点经度
`[MapBase] BASE_ALTITUDE`	地图基准点高度
`[ROS] CTL_Topic`	主车控制指令订阅 Topic（离散点控制）
`[ROS] POSE_CTL_Topic`	主车控制指令订阅 Topic（油门/刹车/方向控制）
`[ROS] ESP_CTL_Topic`	主车控制指令订阅 Topic（ESP 控制）

4. 数据通信接口¶

4.1 SimOne → ROS2（发布）¶

通过 SimOneAPI 回调注册后，trans_node 将仿真数据转换为 ROS2 消息并发布至对应 Topic：

// 注册 GPS 回调，发布至 GPS Topic
SimOneAPI::SetGpsUpdateCB(pub_gps_cb);

// 注册障碍物真值回调，发布至 GroundTruth Topic
SimOneAPI::SetGroundTruthUpdateCB(pub_ground_truth_cb);

// 注册传感器感知结果回调
SimOneAPI::SetSensorDetectionsUpdateCB(&trans::pub_sensor_detections_cb);

// 注册毫米波雷达回调
SimOneAPI::SetRadarDetectionsUpdateCB(pub_radar_detections_cb);

// 注册车道线信息回调
SimOneAPI::SetSensorLaneInfoCB(pub_sensor_laneInfo_cb);

// 启用物理传感器时，注册摄像头和点云回调
SimOneAPI::SetStreamingImageUpdateCB(img_ip.c_str(), img_port, pub_image_cb);
SimOneAPI::SetStreamingPointCloudUpdateCB(pcd_ip.c_str(), pcd_port, pcd_port_info, pub_point_cloud_cb);

支持的消息类型（msg_gen 包）：

ROS2 消息类型	对应仿真数据
`msg_gen::gps`	主车 GPS / 位姿
`msg_gen::obstacle`	障碍物真值
`msg_gen::sensordetections`	传感器感知结果
`msg_gen::radardetection`	毫米波雷达目标
`msg_gen::laneinfo`	车道线信息
`sensor_msgs::Image`	摄像头图像（物理传感器）
`sensor_msgs::PointCloud2`	激光雷达点云（物理传感器）

4.2 ROS2 → SimOne（订阅）¶

trans_node 订阅控制 Topic，将 ROS2 控制消息转发至 SimOneAPI 驱动仿真主车：

// 设置离散点控制（SetPose）
pose_ctl = &SimOneAPI::SetPose;

// 设置油门/刹车/方向控制（SetDrive）
drive_ctl = &SimOneAPI::SetDrive;

5. 与 ROS1 的主要差异¶

对比项	ROS（ROS1）	ROS2
发行版	Melodic / Noetic	Eloquent
编译工具	`catkin_make`	CMake 直接构建
节点基类	`ros::NodeHandle`	`rclcpp::Node`
节点初始化	`ros::init()`	`rclcpp::init()`
日志输出	`ROS_INFO(...)`	`RCLCPP_INFO(this->get_logger(), ...)`
消息依赖中间件	rosidl（ROS1）	rosidl + Fast-RTPS（DDS）
工程结构	catkin workspace	独立 CMake 工程

6. 运行流程¶

6.1 启动仿真¶

（1）SimOne 仿真端操作

启动 SimOne，新建测试用例
新建测试主车（加载相关传感器，配置控制系统为手动 / API 控制）
运行用例（选择主车）

（2）ROS2 端操作

cd [SimOne 安装目录]/SimOneAPI/ROS2/run
./trans_node

6.2 数据验证¶

使用 ros2 topic echo /gps 查看实时 GPS 数据输出；
使用 RViz2 订阅 PointCloud2 Topic，观察点云实时更新；
使用 RViz2 订阅 Image Topic，显示摄像头实时图像。