理解ROS2的坐标转换模块tf2

0 概述

tf2是ROS的核心库之一，它记录了所有坐标系的转换关系，包括动态坐标转换tf，和静态坐标转换tf_static；

首先，介绍tf2库（即，geometry2）编译/调试环境的搭建步骤；然后，介绍部分的类图结构，和调用时序；

1 搭建ROS2的编译环境

参考：http://docs.ros.org/en/iron/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html

2 搭建tf2的编译环境

2.1 编译tf2

tf2模块的代码在：https://github.com/ros2/geometry2

下载代码到服务器后，编译步骤如下：

colcon build
# 可以指定要编译的包：colcon build --packages-select tf2

2.2 静态坐标转换的发布节点

uav@uav-mt:/tmp/geometry2$ build/tf2_ros/static_transform_publisher --frame-id "world" --child-frame-id "robot"

2.3 查看静态坐标转换

每次订阅/tf_static 都会收到1次全量的静态tf 关系；

. /tmp/geometry2/install/setup.bash
ros2 topic list
ros2 topic echo /tf_static

3 坐标转换的发布者的类图

3.1 静态坐标转换

在StaticTransformBroadcaster::sendTransform 中，通过判断net_message_ 中是否已经存在入参的tf（根据child_frame_id），决定在net_message_ 中更新或追加该tf；

之后，发布net_message_；

3.2 动态坐标转换

与StaticTransformBroadcaster 相比，TransformBroadcaster 的区别如下，

	StaticTransformBroadcaster	TransformBroadcaster
构造函数中的qos 选项	无rclcpp::QosPolicyKind::Durability	有rclcpp::QosPolicyKind::Durability
发布的topic 名	/tf_static	/tf
sendTransform 的实现	维护了net_message_（内含tf_static 数组），如果存在与输入的tf 相同child_frame_id 的tf，更新该tf	直接发布输入的tf

4 坐标转换的监听器的类图

在TransformListener 的构造函数中，完成对"/tf_static" 和"/tf" 的订阅，注册回调函数subscription_callback；

subscription_callback 通过TimeCacheInterface::insertData 接口，往成员变量frames_ 中，写入静态，或者动态tf；

5 时序图

以运动补偿节点Compensator 为例，如下：

x 参考

x.1 https://zhuanlan.zhihu.com/p/28288871

x.2 http://dev.ros2.fishros.com/doc/Tutorials/Tf2/Learning-About-Tf2-And-Time-Cpp.html