10.4 map_server & amcl

在某些固定场景下，我们已经知道了地图（无论通过SLAM还是测量），这样机器人每次启动最好就能直接加载已知地图，而是每次开机都重建。在这种情况下，就需要有一个节点来发布/map，提供场景信息了。

10.3.1 map_server

map_server是一个和地图相关的功能包，它可以将已知地图发布出来，供导航和其他功能使用，也可以保存SLAM建立的地图。

要让map_server发布/map，需要输入给它两个文件:

地图文件，通常为pgm格式；
地图的描述文件，通常为yaml格式

例如在ROS-Academy-for-Beginners里，我们提供了软件博物馆的地图文件，见slam_sim_demo/maps下：

Software_Museum.pgm

Software_Museum.yaml

image: Software_Museum.pgm  #指定地图文件
resolution: 0.050000    #地图的分辨率 单位为m/pixel
origin: [-25.000000, -25.000000, 0.000000]   #地图的原点
negate: 0    #0代表 白色为空闲 黑色为占据
occupied_thresh: 0.65  #当占据的概率大于0.65认为被占据
free_thresh: 0.196     #当占据的概率小于0.196认为无障碍

其中占据的概率 occ = (255-color_avg)/255.0， color_avg为RGB三个通道的平均值。

有了以上两个文件，你可以通过指令来加载这张地图,map_server相关命令如下:

map_server命令	作用
`rosrun map_server map_server Software_Museum.yaml`	加载自定义的地图
`rosrun map_server map_saver -f mymap`	保存当前地图为mymap.pgn和mymap.yaml

当我运行rosrun map_server map_server ***.yaml时，会有以下的通信接口：

Topic

通常我们是在launch文件中加载map_server，发布地图。而map_server发布的消息包括：

/map_metadata: 发布地图的描述信息
/map: 发布锁存的地图消息

Service

amcl的服务只有一个：

static_map: 用于请求和响应当前的静态地图。

Param

amcl有一个参数需要设置，就是发布地图的frame。

~frame_id: string类型，默认为map。绑定发布的地图与tf中的哪个frame，通常就是map。

有两个概念不要搞混淆，map既是一个topic，也是一个frame，前者是topic通信方式中的一个话题，信息交互的频道，后者是tf中的一个坐标系，map_frame需要和其他的frame相连通。

10.3.2 amcl

Adaptive Mentcarto Localization(AMCL)，蒙特卡洛自适应定位是一种很常用的定位算法，它通过比较检测到的障碍物和已知地图来进行定位。

AMCL上的通信架构如上图所示，与之前SLAM的框架很像，最主要的区别是/map作为了输入，而不是输出，因为AMCL算法只负责定位，而不管建图。

同时还有一点需要注意，AMCl定位会对里程计误差进行修正，修正的方法是把里程计误差加到map_frame和odom_frame之间，而odom_frame和base_frame之间是里程计的测量值，这个测量值并不会被修正。这一工程实现与之前gmapping、karto的做法是相同的。

演示截图

amcl算法演示效果图如下：

Map_server & Amcl