yocs_velocity_smoother速度平滑库知识
迪丽瓦拉
2024-03-13 00:57:20
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一.C++

(1)nth_element()用法

头文件:#include

nth_element:在数组或容器中将第几大或小的元素放到该放的位置上。(默认第几小,可以用cmp自定义为第几大)

如:nth_element(a,a+6,a+10);  //在a中,找到 “第七小”将其放到a[6].

例如:

int array[5] = {2 4 6 8 10};

上面这个序列中第3小的是6,第4小的是8,经过nth_element()函数之后可以把第n小的元素K移动到第n的位置,并且位于K之前的位置比K小,位于K字后的位置比K大,nth_element()函数默认是升序排序,可以自定义降序排序。

#include
#include
#include
using namespace std;
int cmp(int a,int b)
{return a>b;
}
int main()
{int a[5]={2,4,6,8,10};nth_element(a,a+2,a+5);  //在a中,找到 第三小 for(int i=0;i<5;i++){cout<
//排序规则采用默认的升序排序
void nth_element (RandomAccessIterator first,RandomAccessIterator nth,RandomAccessIterator last);
//排序规则为自定义的 comp 排序规则
void nth_element (RandomAccessIterator first,RandomAccessIterator nth,RandomAccessIterator last,Compare comp);

其中,各个参数的含义如下:

  • first 和 last:都是随机访问迭代器,[first, last) 用于指定该函数的作用范围(即要处理哪些数据);
  • nth:也是随机访问迭代器,其功能是令函数查找v_y_inc“第 nth 大”的元素,并将其移动到 nth 指向的位置;
  • comp:用于自定义排序规则。

注意,鉴于 nth_element() 函数中各个参数的类型,其只能对普通数组或者部分容器进行排序。换句话说,只有普通数组和符合以下全部条件的容器,才能使用使用 nth_element() 函数:

  1. 容器支持的迭代器类型必须为随机访问迭代器。这意味着,nth_element() 函数只适用于 array、vector、deque 这 3 个容器。
  2. 当选用默认的升序排序规则时,容器中存储的元素类型必须支持 <小于运算符;同样,如果选用标准库提供的其它排序规则,元素类型也必须支持该规则底层实现所用的比较运算符;
  3. nth_element() 函数在实现过程中,需要交换某些元素的存储位置。因此,如果容器中存储的是自定义的类对象,则该类的内部必须提供移动构造函数和移动赋值运算符。

 velocity_smoother_nodelet.hpp程序代码

 //返回vector的中位数
double median(std::vector values) {// Return the median element of an doubles vectornth_element(values.begin(), values.begin() + values.size()/2, values.end());return values[values.size()/2];};

(2)C++智能指针成员函数reset

头文件:#include

.............
typedef boost::shared_ptr< ::geometry_msgs::Twist > TwistPtr;
typedef boost::shared_ptr< ::geometry_msgs::Twist const> TwistConstPtr;
..........geometry_msgs::Twist   target_vel;
geometry_msgs::TwistPtr cmd_vel; //target_vel初始化
void VelocitySmoother::velocityCB(const geometry_msgs::Twist::ConstPtr& msg)
{......target_vel.linear.x  =  msg->linear.x;target_vel.linear.y  =  msg->linear.y;target_vel.angular.z =  msg->angular.z;......
}void VelocitySmoother::spin()
{......cmd_vel.reset(new geometry_msgs::Twist(target_vel));......
}

cmd_vel是智能指针对象(shared_ptr< ::geometry_msgs::Twist >)

 cmd_vel.reset(new geometry_msgs::Twist(target_vel));

令cmd_vel智能指针存放指针target_vel,也就是指向target_vel的空间,并且释放原来的空间。

(3)boost::thread

boost::thread*  worker_thread_;
......
worker_thread_ = new boost::thread(boost::bind(&VelocitySmoother::spin, this));

 创建一个线程

boost::thread(threadFun);

参数:可以是函数对象或者函数指针,并且该函数无参数,返回void类型。

(待补充)

(4)boost::bind()使用方法

int f(int a,int b)
{return a+ b;
}int g(int a,int b, int c)
{return a + b + c;
}

boost::bind(f,1,2)可以产生无参数函数对象,f(1,2);boost::bind(g,1,2,3)可以产生无参函数g(1,2,3)

其中boost::bind()中使用较为频繁的还有占位符:

如:boost::bind(f, _1, 5) (x) 中,_1就是一个占位符,其位于f函数形参的第一形参 int a 的位置,5位于第二形参 int b 的位置;

_1 表示(x)参数列表的第一个参数;所以,boost::bind(f, _1, 5) (x) 相当于 f(x ,5)。再看下面这些例子:

boost::bind(f, _2, _1)(x, y);   //相当于f(y,x),即_2表示后面参数列表的第二个位置:y
boost::bind(g, _1, 9, _1)(x);  //相当于g(x, 9, x)
boost::bind(g, _3, _3, _3)(x, y, z);  //相当于g(z, z, z)

ROS中常用的boost::bind()

ROS编程过程中,有许多需要给回调函数传递多个参数的情况

回调函数只有一个参数

#include 
#include //单个参数为:消息类型为turtlesim::Pose的常量指针msg
void callback_one(const turtlesim::PoseConstPtr& msg)  
{float pose_x;pose_x = msg->x;ROS_INFO("x = [%f]",pose_x);  //打印出小乌龟所在的x坐标
}

回调函数有多个参数

#include 
#include //三个参数:常量指针msg、x、y
void callback_more(const turtlesim::PoseConstPtr& msg, int x, int y)  
{float pose_x;pose_x = msg->x;ROS_INFO("x = [%f]",pose_x);  //打印出小乌龟所在的x坐标ROS_INFO("input_x = [%i] ; input_y = [%i]", x, y);  //打印出输入的参数x、y
}

 主函数

int input_x = 1;
int input_y = 2;int main(int argc, char** argv)
{ros::init(argc, argv, "test");ros::NodeHandle n;ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose_one", 10, callback_one);//回调函数为单个参数时,这里直接使用callback,传递的单个参数为:接收话题名为/turtle1/pose_one中的内容;ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose_more", 10, boost::bind(&callback_more, _1, input_x, input_y));    //这里回调函数为三个参数时,使用boost::bind(&callback, _1, input_x, input_y),这里_1即为占位符,为subscriber接收到的/turtle1/pose_more话题中的内容占位;相当于callback(turtlesim::PoseConst& msg, input_x, input_y)ros::Rate loop_rate(1);int i=1;while(i<=3){ros::spinOnce();loop_rate.sleep();i++;}return 0;
}

yocs_velocity_smoother.cpp

void VelocitySmoother::reconfigCB(yocs_velocity_smoother::paramsConfig &config, uint32_t level){ROS_INFO("Reconfigure request : %f %f %f %f %f",config.speed_lim_v_x, config.speed_lim_v_y, config.speed_lim_w, config.accel_lim_v_x, config.accel_lim_v_y, config.accel_lim_w, config.decel_factor);speed_lim_v_x  = config.speed_lim_v_x;speed_lim_v_y  = config.speed_lim_v_y;speed_lim_w  = config.speed_lim_w;accel_lim_v_x  = config.accel_lim_v_x;accel_lim_v_y  = config.accel_lim_v_y;accel_lim_w  = config.accel_lim_w;decel_factor = config.decel_factor;decel_lim_v_x  = decel_factor*accel_lim_v_x;decel_lim_v_y  = decel_factor*accel_lim_v_y;decel_lim_w  = decel_factor*accel_lim_w;}bool VelocitySmoother::init(ros::NodeHandle& nh){// Dynamic Reconfigure 占位符_1, _2相当回调函数reconfigCB的config和level参数变量//相当于reconfigCB(yocs_velocity_smoother::paramsConfig &config, uint32_t level)dynamic_reconfigure_callback = boost::bind(&VelocitySmoother::reconfigCB, this, _1, _2);dynamic_reconfigure_server = new dynamic_reconfigure::Server(nh);dynamic_reconfigure_server->setCallback(dynamic_reconfigure_callback);
}

参考:https://blog.csdn.net/weixin_46181372/article/details/110951454

二.yocs_velocity_smoother.cpp速度平滑处理spin()函数理解

归一化确定最大速度增量

速度增量:\Delta v = v_{current} - v_{front}

A = (\Delta v,\Delta w) \gg (\frac{\left | \Delta v \right |}{\sqrt{\Delta v^{2}+\Delta w^{2}}}, \frac{\left | \Delta w\right |}{\sqrt{\Delta v^{2}+\Delta w^{2}}})

B = (\Delta v_{max},\Delta w_{max}) \gg (\frac{\left | \Delta v_{max} \right |}{\sqrt{\Delta v_{max}^{2}+\Delta w_{max}^{2}}}, \frac{\left | \Delta w_{max}\right |}{\sqrt{\Delta v_{max}^{2}+\Delta w_{max}^{2}}})

夹角

\theta = arctan(\frac{By}{Bx}) - arctan(\frac{Ay}{Ax})

如果\theta > 0

\frac{By}{Bx} - \frac{Ay}{Ax} > 0 \rightarrow \frac{By}{Bx} > \frac{Ay}{Ax} \overset{transfrom}{\rightarrow}By > \frac{Ay}{Ax} *Bx

最大线速度增量在以速度增量为基下时小于给定最大角度增量:

\Delta w_{max} = \frac{\left | \Delta w \right |}{\left | \Delta v \right |}*\Delta v_{max}

如果\theta < 0

\frac{By}{Bx} - \frac{Ay}{Ax} < 0 \rightarrow \frac{By}{Bx} < \frac{Ay}{Ax} \overset{transfrom}{\rightarrow}Bx > \frac{Ax}{Ay} *By

同理

\Delta v_{max} = \frac{\left | \Delta v \right |}{\left | \Delta w \right |}*\Delta w_{max}

输出速度:

\left | \Delta v \right | > \Delta v_{max}

v_{out} = v_{last} + sign(\Delta v) *\Delta v_{max}

\left | \Delta w \right | > \Delta w_{max}

w_{out} = w_{last} + sign(\Delta w) *\Delta w_{max}

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