1 摘要

該REP為ROS中使用的單位和坐標約定提供了參考。

2 基本原理

單位和約定不一致是開發人員常見的集成問題來源，也可能導致軟件錯誤。由于數據轉換，它還會創建不必要的計算。該REP記錄了ROS的標準約定，以減少這些問題。

3 例外情況

潛在的機器人軟件的范圍太廣，無法要求所有ROS軟件都遵循本REP的準則。但是，選擇不同的約定應該有充分的理由并有據可查。

4 單位

我們選擇對國際單位制進行標準化。這些單位是最一致的國際標準。國際單位制是由國際度量衡局維護的[1]。維基百科上有很多關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定義了七個基本單位和許多派生單位。如果您不使用SI基本單位，則應使用SI衍生的單位。

可以在Wikipedia上找到有關SI派生單位的好的文檔。

ROS中常用的SI衍生單位為：

5 坐標系約定

所有坐標系都應遵循這些約定。

5.1 Chirality

所有系統都是右手的。這意味著他們遵守右手規則。

5.2 軸方向

對于本體，標準是：

• 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，例如系統的起始位置。

5.3 Suffix Frames（后綴坐標系）

對于攝像機，通常會有第二個坐標系以“ _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，請定義一個經過適當轉換的后綴“ _ned”的輔助坐標系：

• X north
• Y east
• Z down

5.4 旋轉表示

有很多表示旋轉的方法。下面列出了首選順序以及基本原理。

1.四元數

• 緊湊的表示
• 沒有奇異性

2.旋轉矩陣

• 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，這是因為默認情況下具有使用不同約定的24個“有效”約定以及不同的域。

根據右手定則，方向的偏航分量會隨著子坐標系的逆時針旋轉而增加，對于地理位姿，指向東方時偏航為零。

這僅需特別提及，因為它不同于傳統的羅盤方位角，后者在指向北時為零，并順時針遞增。硬件驅動程序應在發布標準ROS消息之前進行適當的轉換。

5.5 協方差表示

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

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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