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第20期无线互联科技No.20

2023年10月WirelessInternetScienceandTechnologyOctober,2023

基于ROS2的无人安全巡逻车设计

李舰飞,孙合力,吕泽龙

(北京信息科技大学信息与通信工程学院,北京100101)

摘要:在安全领域,开发一款搭载建图、导航和视觉检测功能的移动小车十分有必要。文章基于ROS2

操作系统,采用树莓派4B为中枢,搭载了Astra深度相机、镭神N10激光雷达、蓝牙、Wi-Fi等模块,通

过编程,使无人小车能够独立完成巡逻警卫任务。此巡逻车初步达到了目的要求,小车速度对识别准

确度影响较高,探究识别算法后试验出比较可行的方案,对军用无人车的发展也具有积极意义,有助

于引发后续的思考和探讨。

关键词:ROS2;建图;激光雷达;视觉识别;行人检测

中图分类号:TP311文献标志码:A

0引言P=(r,θ)(1)

随着机器人技术的发展,机器人操作系统(Robotiii

式(1)中,r是障碍物到激光雷达的距离,θ是激

OperatingSystem2,ROS2)为机器人研究和开发提供ii

光束相对于雷达的方位角。采集多个激光束的测量

了重要支持。点后,可以构建出环境的二维地图。

安全无人车的研究,对国防建设产生了积极影2.1.2Cartographer算法

响。现代战争趋向信息化、无人化,机器代替人类执Cartographer采用基于Google自家开发的Ceres

行任务不仅成本较低,而且没有生命安全风险。本研非线性优化的方法[2],其亮点在于代码规范与工程

究利用ROS2为基础,结合树莓派4B、深度相机、化,非常适合于商业应用和再开发。

OpenCV技术以及各种传感器,构建了一款能够自主2.2Navigation导航

导航的小车,实现在大型无人仓库自主巡逻,在发现路径规划算法通过分析地图信息,为无人车提供

可疑人员时发出警报,降低摄像头和人工成本。∗

到达目标点的最优路径。A算法是常用的路径规划

1ROS2操作系统算法之一,其核心思想是通过估计从起点到目标点的

ROS的主要目标是为机器人研究和开发提供代

代价来选择最优路径。A∗算法使用以下公式计算

码复用的支持[1]。该系统可以实现工程的协同作业,代价:

使一个工程的开发和实现从文件系统到用户接口完f(n)=g(n)+h(n)(2)

全独立决策(不受ROS限制)。式(2)中,f(n)是从起点到目标点的估计代价,

与ROS1相比,ROS2使用更先进的分布式架构,g(n)是从起点到当前节点的实际代价,h(n)是当前

拥有更高的可靠性,对实时性与嵌入式设备也提供节点到目标点的估计代价。通过不断扩展节点并选

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