1 摘要

該REP為ROS中使用的單位和坐標(biāo)約定提供了參考。

2 基本原理

單位和約定不一致是開發(fā)人員常見的集成問題來源，也可能導(dǎo)致軟件錯(cuò)誤。由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，它還會(huì)創(chuàng)建不必要的計(jì)算。該REP記錄了ROS的標(biāo)準(zhǔn)約定，以減少這些問題。

3 例外情況

潛在的機(jī)器人軟件的范圍太廣，無法要求所有ROS軟件都遵循本REP的準(zhǔn)則。但是，選擇不同的約定應(yīng)該有充分的理由并有據(jù)可查。

4 單位

我們選擇對國際單位制進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。這些單位是最一致的國際標(biāo)準(zhǔn)。國際單位制是由國際度量衡局維護(hù)的[1]。維基百科上有很多關(guān)于國際單位制的文檔[2]。

4.1 基本單位

這些是常用的基本單位：

4.2 衍生單位

SI定義了七個(gè)基本單位和許多派生單位。如果您不使用SI基本單位，則應(yīng)使用SI衍生的單位。

可以在Wikipedia上找到有關(guān)SI派生單位的好的文檔。

ROS中常用的SI衍生單位為：

5 坐標(biāo)系約定

所有坐標(biāo)系都應(yīng)遵循這些約定。

5.1 Chirality

所有系統(tǒng)都是右手的。這意味著他們遵守右手規(guī)則。

5.2 軸方向

對于本體，標(biāo)準(zhǔn)是：

• x forward
• y left
• z up

對于地理位置的短距離笛卡爾表示法，請使用East North Up（ENU）約定：

• X east
• Y north
• Z up

為避免float32值較大的精度問題，建議選擇附近的原點(diǎn)，例如系統(tǒng)的起始位置。

5.3 Suffix Frames（后綴坐標(biāo)系）

對于攝像機(jī)，通常會(huì)有第二個(gè)坐標(biāo)系以“ _optical”后綴定義。這使用了稍微不同的約定：

• z forward
• x right
• y down

對于需要在北東下（NED）約定下工作的室外系統(tǒng)，請定義一個(gè)經(jīng)過適當(dāng)轉(zhuǎn)換的后綴“ _ned”的輔助坐標(biāo)系：

• X north
• Y east
• Z down

5.4 旋轉(zhuǎn)表示

有很多表示旋轉(zhuǎn)的方法。下面列出了首選順序以及基本原理。

1.四元數(shù)

• 緊湊的表示
• 沒有奇異性

2.旋轉(zhuǎn)矩陣

• 沒有奇異性

3.fixed axis roll, pitch, yaw about X, Y, Z axes respectively

• 順序上沒有歧義
• 用于角速度

4.euler angles yaw, pitch, and roll about Z, Y, X axes respectively

通常不建議使用歐拉角，這是因?yàn)槟J(rèn)情況下具有使用不同約定的24個(gè)“有效”約定以及不同的域。

根據(jù)右手定則，方向的偏航分量會(huì)隨著子坐標(biāo)系的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)而增加，對于地理位姿，指向東方時(shí)偏航為零。

這僅需特別提及，因?yàn)樗煌趥鹘y(tǒng)的羅盤方位角，后者在指向北時(shí)為零，并順時(shí)針遞增。硬件驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)在發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)ROS消息之前進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。

5.5 協(xié)方差表示

1.Linear

float64[9] linear_acceleration_covariance # 3x3 row major matrix in x, y, z order

2.Angular

float64[9] angular_velocity_covariance # 3x3 row major matrix about x, y, z order with fixed axes

3.Six Dimensional

# Row-major representation of the 6x6 covariance matrix
# The orientation parameters use a fixed-axis representation.
# In order, the parameters are:
# (x, y, z, rotation about X axis, rotation about Y axis, rotation about Z axis)
float64[36] covariance

參考

https://www.ros.org/reps/rep-0103.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ROS中的标准计量单位和坐标约定的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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