站长工具seo查询软件,建设银行网站预约取款,泰安市住房与城乡建设局网站,嘉兴优化网站价格文章目录 一、GPS模块介绍二、坐标转换转换原理参数解释#xff1a; 增加回调函数效果演示 本文记录在Ubuntu22.04-Humbel中使用NMEA协议GPS模块的过程#xff0c;使用国产ROS开发板鲁班猫(LubanCat )进行调试。
一、GPS模块介绍
在淘宝找了款性价比较高的轮趣科技GPS北斗双… 文章目录 一、GPS模块介绍二、坐标转换转换原理参数解释 增加回调函数效果演示 本文记录在Ubuntu22.04-Humbel中使用NMEA协议GPS模块的过程使用国产ROS开发板鲁班猫(LubanCat )进行调试。
一、GPS模块介绍
在淘宝找了款性价比较高的轮趣科技GPS北斗双模定位模块作为入门学习使用支持GNSS系统(北斗、GPS、GLONASS、日本的QZSS以及卫星增强系统SBAS)定位精度在2.5m左右属于民用级别。引出了常用的几个外部接口主要用type-c调试比较方便售后技术也相当给力。接线示意图如下注意测试时需要将GPS天线放置在室外否则模块将没有GPS信号
二、坐标转换
机器人基于Ubuntu-ROS平台做开发调试所以需要将GPS模块的经纬度和高度信息转化为机器人所能认识的本地坐标系(局部笛卡尔坐标系)。参考其他博主案例使用半正矢公式来将经纬度转为xyz坐标值。
转换原理
半正矢公式介绍: 半正矢公式是一种根据两点的经度和纬度来确定大圆上两点之间距离的计算方法在导航有着重要地位。它是球面三角学中“半正矢定理”公式的特例该定理涉及了球面三角形的边和角。 对于任何球面上的两点圆心角的半正矢值可以通过如下公式计算 hav( d r \frac{d}{r} rd)hav( ψ 2 \psi_{2} ψ2- ψ 1 \psi_{1} ψ1)cos( ψ 1 \psi_{1} ψ1)cos( ψ 2 \psi_{2} ψ2)hav( λ 2 \lambda_{2} λ2- λ 1 \lambda_{1} λ1)
hav 是半正矢函数的缩写 haversin( θ \theta θ) s i n 2 sin^{2} sin2( ( θ ) 2 \frac{(\theta)}{2} 2(θ)) 1 − c o s ( θ ) 2 \frac{1-cos(\theta)}{2} 21−cos(θ)
参数解释
d 两点之间的距离沿大圆见球面距离 r 球的半径 ψ 1 \psi_{1} ψ1 ψ 2 \psi_{2} ψ2 点 1 的纬度和点 2 的纬度以弧度制度量 λ 1 \lambda_{1} λ1 λ 2 \lambda_{2} λ2点 1 的经度和点 2 的经度以弧度制度量。 等号左边的 d r \frac{d}{r} rd圆心角单位是弧度。
所以可以通过应用反半正矢函数如果可以查到值或通过使用反正弦函数来解出d d r ∗ a r c h a v ( h ) d\sqrt[]{r*archav(h)} dr∗archav(h) 2r*arcsin h \sqrt[]{h} h )
将hhav d r \frac{d}{r} rd代入后可得 对于中短距离来说半正矢公式是计算地球表面 GPS 坐标之间距离的有用且相对准确的方法在距离较长时其准确性可能会降低。
增加回调函数
这里简单解释一下gpsCallback回调函数的内容此处订阅sensor_msgs::msg::NavSatFix数据格式的GPS话题进行数据处理。
//将纬度和经度值从度数转换为弧度。
double rad(double d)
{return d * 3.1415926 / 180.0;
}
void gps_callback(const sensor_msgs::msg::NavSatFix::SharedPtr gps_msg)
{if (!pose_init){// Initialization code remains the same.//使用接收到的 GPS 消息中的纬度、经度和高度false进行初始化只初始化一次init_pose.latitude gps_msg-latitude;init_pose.longitude gps_msg-longitude;init_pose.altitude gps_msg-altitude;init true;}else{//计算当前 GPS 位置与初始 GPS 位置之间的纬度和经度变化double radLat1 ,radLat2, radLong1,radLong2,delta_lat,delta_long,x,y;double deltaLat_y ,deltaLong_x;deltaLat_x 0; deltaLong_y 0;radLat1 rad(init_pose.latitude);//初始化位置的纬度radLong1 rad(init_pose.longitude);//初始化位置的经度radLat2 rad(gps_msg-latitude);//当前位置的纬度radLong2 rad(gps_msg-longitude);//当前位置的经度deltaLat radLat2 - radLat1; deltaLong radLong2 - radLong1;// 代入公式进行计算x的坐标值x 2 * asin(sqrt(pow(sin(delta_lat / 2), 2) cos(radLat1) * cos(radLat2) * pow(sin(deltaLong_y / 2), 2));//公式计算结果默认为弧度所以这里要转换成m的单位x x * EARTH_RADIUS * 1000; // 代入公式进行计算y的坐标值y 2 * asin(sqrt(pow(sin(deltaLat_x / 2), 2) cos(radLat2) * cos(radLat2) * pow(sin(deltaLong / 2), 2));y y * EARTH_RADIUS * 1000; // Convert to meters.// 将高度差计算为z的坐标值double z gps_msg-altitude - init_pose.altitude;//将计算得到的xyz值发布为ROS中的PoseStamped数据作为路径发布ros_path_.header.frame_id path;ros_path_.header.stamp rclcpp::Node::now();geometry_msgs::msg::PoseStamped pose;pose.header ros_path_.header;pose.pose.position.x x;pose.pose.position.y y;pose.pose.position.z z;ros_path_.poses.push_back(pose);state_pub_.publish(ros_path_);}
}
效果演示
使用nmea_navsat_driver驱动启动GPS模块源码链接https://github.com/ros-drivers/nmea_navsat_driver/tree/ros2
ros2 launch nmea_navsat_driver nmea_serial_driver.launch.py然后启动坐标转换节点将经纬度数据从WGS-84 坐标转换到机器人真实世 界 xyz 坐标系下一般为东北天方向以第一个经纬度数据为原点不断描绘实时经纬度数据的位移方向显示为机器人运行轨迹图。
ros2 launch gps_path gps_path.launch.py打开rviz2修改 Fixed Frame 为path电机左下角[add]根据topic添加[gps_path]-path后显示效果为
