在ros中进行无人机和无人车之间的通信（代码）

要实现无人车和无人机之间通过ROS（Robot Operating System）进行通信，双方既需要接收数据也要发布数据。

1. 无人机平台：

   • 接收无人车传输的 lat_lon_car（经度、纬度、高度），通过 location() 函数处理生成目标位置 lat_lon_target。
   • 将 lat_lon_target 发布回给无人车。

2. 无人车平台：

   • 发布它当前的经度、纬度和高度数据（lat_lon_car）。
   • 接收无人机平台传回的 lat_lon_target。

ROS的通信机制基于发布/订阅模式（Publish/Subscribe），其中一个节点可以通过话题（topics）发布消息，另一个节点通过订阅同一个话题来接收消息。

关键步骤：

1. 消息类型： 为了传输经度、纬度和高度数据，可以使用标准的 sensor_msgs/NavSatFix 消息类型（常用于GPS数据传输）。

2. 通信话题：

   • 无人车发布 lat_lon_car 数据到一个ROS话题，例如 car_position。
   • 无人机订阅 car_position 话题，并处理数据，然后将生成的 lat_lon_target 发布到 drone_target 话题。
   • 无人车同时订阅 drone_target，接收无人机发布的目标位置。

代码解释：

1. 无人车节点 (car.py)：

   • 通过 car_position 话题发布当前的位置信息（NavSatFix 类型）。
   • 同时通过 drone_target 话题订阅无人机发布的目标位置。

2. 无人机节点 (drone.py)：

   • 通过 car_position 话题订阅无人车的当前位置。
   • 使用 location() 函数处理接收到的 lat_lon_car 数据，生成目标位置信息。
   • 通过 drone_target 话题将目标位置信息发布给无人车。

通信原理：

• 发布者（Publisher）：每个节点通过 rospy.Publisher() 来发布消息。
• 订阅者（Subscriber）：每个节点通过 rospy.Subscriber() 来接收其他节点发布的消息。
• 无人车节点持续发布自己的位置信息，无人机节点接收到这些信息后，生成目标位置并发布回来。

代码存放位置以及运行所必要的编译步骤

无人机端

1.创建ROS工作空间

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg drone_package std_msgs rospy roscpp #创建了一个包

#这一步后会在drone_package中生成下面几个文件

~/catkin_ws/
├── src/
│   ├── drone_package/
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── package.xml
│   │   ├── src

创建一个名为 catkin_ws 的ROS工作空间，其中 src 文件夹用于存放ROS包。

2.组织代码

在drone_package/src/目录下，编写无人机的代码（例如，定位算法）：
drone_node.py文件

#!/usr/bin/env python
import rospy
from sensor_msgs.msg import NavSatFix# 定义全局变量，用来存储无人车的位置信息
lat_lon_car = Nonedef location(lat_lon_car):# 这个函数根据无人车的位置信息，生成无人机的目标位置# 假设简单的目标生成逻辑，比如偏移当前位置一定的值lat_lon_target = NavSatFix()lat_lon_target.latitude = lat_lon_car.latitude + 0.001  # 例如，增加一些纬度lat_lon_target.longitude = lat_lon_car.longitude + 0.001  # 例如，增加一些经度lat_lon_target.altitude = lat_lon_car.altitude  # 保持高度不变return lat_lon_targetdef car_position_callback(data):global lat_lon_carlat_lon_car = datarospy.loginfo("Received car position: latitude=%f, longitude=%f, altitude=%f" %(data.latitude, data.longitude, data.altitude))def drone_node():rospy.init_node('drone_node', anonymous=True)# 订阅无人车的位置信息rospy.Subscriber('car_position', NavSatFix, car_position_callback)#NavSatFix是专门的gps数据，用car_position_callback（）这个回调函数进行解析# 创建发布器，发布目标位置给无人车pub = rospy.Publisher('drone_target', NavSatFix, queue_size=10)rate = rospy.Rate(1)  # 1Hz，定义发布频率为1次每秒while not rospy.is_shutdown():if lat_lon_car is not None:lat_lon_target = location(lat_lon_car)rospy.loginfo("Publishing target position: latitude=%f, longitude=%f, altitude=%f" %(lat_lon_target.latitude, lat_lon_target.longitude, lat_lon_target.altitude))pub.publish(lat_lon_target)rate.sleep()if __name__ == '__main__':try:drone_node()except rospy.ROSInterruptException:pass

3.编译

cd ~/catkin_ws
catkin_make

4.启动文件

在drone_package/launch/目录下创建启动文件drone_launch.launch：

<!-- drone_launch.launch -->
<launch><node pkg="drone_package" type="drone_node.py" name="drone_node" output="screen"/>
</launch>

无人车端

1.创建工作空间和包

在无人车计算机上，创建ROS工作空间和包：

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg vehicle_package std_msgs rospy roscpp

2.组织代码

在vehicle_package/src/目录下，编写无人车的代码（例如，检测算法）：

#!/usr/bin/env python
import rospy
from sensor_msgs.msg import NavSatFixdef publish_car_position():rospy.init_node('car_node', anonymous=True)# 创建发布器，发布无人车的位置信息pub = rospy.Publisher('car_position', NavSatFix, queue_size=10)# 创建订阅器，接收无人机发布的目标位置rospy.Subscriber('drone_target', NavSatFix, drone_target_callback)rate = rospy.Rate(1)  # 1Hz，定义发布频率为1次每秒while not rospy.is_shutdown():# 生成无人车的当前位置数据lat_lon_car = NavSatFix()lat_lon_car.latitude = 37.7749  # 举例：设定某个纬度lat_lon_car.longitude = -122.4194  # 举例：设定某个经度lat_lon_car.altitude = 30.0  # 举例：设定高度为30米rospy.loginfo("Publishing car position: latitude=%f, longitude=%f, altitude=%f" %(lat_lon_car.latitude, lat_lon_car.longitude, lat_lon_car.altitude))pub.publish(lat_lon_car)rate.sleep()def drone_target_callback(data):rospy.loginfo("Received target position from drone: latitude=%f, longitude=%f, altitude=%f" %(data.latitude, data.longitude, data.altitude))if __name__ == '__main__':try:publish_car_position()except rospy.ROSInterruptException:pass

3.编译

cd ~/catkin_ws
catkin_make

这一步以后文件架构变为如下：

~/catkin_ws/
├── src/
│   ├── drone_package/
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── package.xml
│   │   ├── launch 
│   │   ├── src/
│   │   │   └── drone_node.py
└── build
└── devel

4.启动文件

在vehicle_package/launch/目录下创建启动文件vehicle_launch.launch：

<!-- vehicle_launch.launch -->
<launch><node pkg="vehicle_package" type="vehicle_node.py" name="vehicle_node" output="screen"/>
</launch>

目录结构总结

最终你的工作空间应该具有以下结构：

~/catkin_ws/
├── src/
│   ├── drone_package/
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── package.xml
│   │   ├── launch/
│   │   │   └── drone_launch.launch
│   │   ├── src/
│   │   │   └── drone_node.py
│   │   └── scripts/
│   └── ...
└── devel/└── ...

~/catkin_ws/
├── src/
│   ├── vehicle_package/
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── package.xml
│   │   ├── launch/
│   │   │   └── vehicle_launch.launch
│   │   ├── src/
│   │   │   └── vehicle_node.py
│   │   └── scripts/
│   └── ...
└── devel/└── ...

配置网络和启动

1.网络配置

确保两台计算机在同一网络下，并可以互相访问。需要设置ROS主机和ROS主机IP地址：
无人机上：

export ROS_MASTER_URI=http://<无人机计算机的IP>:11311
export ROS_IP=<无人机计算机的IP>

无人车上：

export ROS_MASTER_URI=http://<无人机计算机的IP>:11311
export ROS_IP=<无人车计算机的IP>

2.启动ROS核心

在无人机计算机上，启动ROS核心：

roscore

3.启动节点

在无人机计算机上，启动无人机节点：

roslaunch drone_package drone_launch.launch

在无人车计算机上，启动无人车节点：

roslaunch vehicle_package vehicle_launch.launch

调试和验证

确保在ROS核心终端和各自的节点终端中没有错误信息。你可以使用rostopic命令检查消息是否正确发布和订阅：

rostopic echo /drone_target
rostopic echo /vehicle_result